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포항공대와 6G 커버리지 확장 기술 실증…반사·투과·흡수 가능한 표면 개발

[톱데일리] LG유플러스가 포항공대와 함께 6G 상용화를 위한 기술 확보에 나섰다. 기가헤르츠(㎓)를 넘어 테라헤르츠(㎔)에 달하는 초고주파 영역의 손실을 줄여 6G 시대를 선도하겠다는 목표다.

LG유플러스는 24일 서울 용산사옥에서 기술 설명회를 열고 포항공과대학교와 함께 개발하고 있는 신규 6G 주파수 커버리지 확장 기술인 '재구성 가능한 지능형 표면(RIS)'을 소개했다. 선제적인 6G 기술 개발을 통해 네트워크 서비스 경쟁력을 강화하기 위해서다.

LG유플러스와 포항공과대학교 홍원빈 교수 연구팀이 개발한 RIS는 6G 후보 주파수 대역인 테라헤르츠 대역에서 주파수 커버리지를 확장하는 기술이다. RIS는 전파 특성에 따라 전달력을 조정해 전파를 반사시켜주거나 투과시켜주는 기술이다.

6G 이동통신 환경에서는 홀로그램, 확장현실(XR) 등 특화 서비스를 위해 수백 메가헤르츠에서 수십 기가헤르츠에 이르는 초광대역폭 주파수가 필요할 것으로 전망된다. 여러 후보 주파수 중에서도 그간 이동통신에서 사용되지 않은 테라헤르츠 대역이 주요 후보 주파수로 주목받고 있다.

홍원빈 포항공대 교수는 "새롭게 개발한 6G RIS 기술은 세계 최초로 무선 통신 전파 환경을 제어해 효율적인 통신 시스템 구성을 가능케 한다는 점에서 의미가 있다"며 "테라헤르츠 대역에서 인간이 주파수 제어를 할 수 있다는 것에서 의미가 상당하다"고 말했다.

LG유플러스와 홍원빈 교수팀은 지난해부터 산학협력 과제로 6G RIS 기술 연구에 착수해 주파수를 반사·투과·흡수하는 기술을 개발에 나섰다. 최근 계측기 제조업체인 키사이트테크놀로지스와 협업해 전파를 인위적인 방향으로 전달할 수 있는 '전파 표면'을 개발하고 실내 유사 환경에서 100㎓ 이상 대역 시연에 성공했다.

LG유플러스에 따르면 전파는 자연 상태에서 장애물을 만나면 사물의 표면에서 반사·회절·굴절·간섭 등 특성을 지니는데, 전파의 특성을 인위적으로 조정한 사례는 이번이 국내 처음이다. 일종의 거울과 같은 방식으로 작동해 전파를 음영 지역까지 보내 별도의 전력 소모가 없다는 것이 특징이다.

LG유플러스가 개발한 반사 타입은 전파의 경로를 다른 방향으로 옮겨 손실을 줄인다. 투과 타입은 전파의 경로 중 유리를 투과할 때 발생하는 반사 손실을 감쇄해 전파가 도달할 수 있도록 지원하고, 흡수 타입은 전자파의 에너지를 열에너지로 변환해 소실시켜 보안 시설 등에 전파가 도달하지 못하도록 막는다.



해당 기술은 테라헤르츠 대역 전파의 손실을 최대한 줄여 전파 도달거리를 확장하는 데 활용할 수 있다. 테라헤르츠 대역을 활용하는 6G 무선 통신 인프라 구축 시 비용 절감이 가능해질 뿐만 아니라, 다른 6G 후보 주파수에도 활용이 가능해 서비스 품질 향상을 기대할 수 있다.

홍원빈 교수는 "아직은 테라헤르츠 대역 사용망이 없기 때문에 얼마 만큼의 비용 개선이 될 수 있을지 레퍼런스가 부족하다"며 "하지만 RIS가 있을 때 110배 정도의 신호 증가가 있는 것으로 확인했고 신호를 증폭하기 위해 들어가는 중계기 설비 비용을 줄일 수 있을 전망"이라고 말했다.

RIS가 6G 도입을 위한 핵심 기술에 해당하는 만큼 서비스 활용을 위한 상용화 단계까지는 시간이 걸릴 것 으로 예상된다. 현재 국제전기통신연합(ITU)이 6G 관련 정책과 표준화를 주관하며 구체적인 기준 마련이 논의되는 상황이다. 6G 기술 표준화 이후 2030년경 상용화가 진행될 전망이다.

홍원빈 교수는 "6G 상용화 시점은 아직 알 수 없고 2028년도 즈음 될 거라 보고 있는데 지금은 정부에서 제시하는 시점에 따라 각각의 요소 기술을 검증하는 단계"라며 "6G 도입 이후 필요할 거라고 예상되는 요소 기술들에 대한 연구를 진행하며 검증하고 있다"고 말했다.

지난해 말 LG유플러스가 5G 서비스 핵심 주파수로 꼽히던 28㎓에서 기지국 구축에 실패하고 철수했던 만큼, 어퍼-미드밴드(7~24GHz) 와 서브테라헤르츠(92~300GHz) 등 고주파 대역이 아닌 테라헤르츠 대역에 과감히 뛰어든 배경에 대해서도 관련 업계의 관심이 모인다.

테라헤르츠 주파수는 가용 대역폭이 넓어 초고속, 대용량 데이터 서비스에 적합한 전송 속도를 낼 수 있지만, 파장이 매우 짧아 손실율이 커진다는 한계를 지닌다. 차세대 통신서비스 제공을 위해서는 전파 손실 문제 해결이 관건인데, 테라헤르츠는 28㎓ 대역보다 주파수 다루기가 까다롭기 때문이다.

조제훈 LG유플러스 액세스선행기술팀장은 "주파수나 매질의 특성적 차이가 있겠으나 RIS 기술은 어퍼-미드밴드나 서브테라헤르츠 대역에서도 활용할 수 있는 기술로 6G 대역에서도 활용 가능한 점을 중점으로 연구를 진행하고 있다"며 "현재는 시제품이지만 28㎓ 대역 같은 경우 기술적 적용도 가능하다고 보고 있다"고 말했다.

RIS는 차기 네트워크 핵심 기술로 각광받는 만큼 타 이동통신사들도 기술 동맹 확보에 한창인 분야다. SK텔레콤은 화학소재 기업인 동우화인켐과 연구협력을 통해 빛과 전파는 투과하고 단열 성능은 유지하는 RIS 기술 개발에 주력하고 있고, KT도 서울대학교와 공동으로 RIS 개발을 진행하고 있다.





톱데일리
이진휘 기자 hwi@topdaily.co.kr