최은미 교수팀, OAM 전파자원 자유도 원천 해석법
데이터 전송량 증가·6G 원천기술 확보
'IEEE 무선통신' 게재
OAM 전파모드를 이용한 무선 백홀 모식도
[울산=뉴시스]구미현 기자 = 국내 연구진이 5G보다 데이터 전송속도가 50배 빠른 6G를 상용화할 수 있는 새로운 전파자원 데이터 전송량 예측 기법을 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 최은미 교수팀이 신개념 전파자원인 궤도각운동량(OAM)을 적용한 무선 통신의 채널 용량 예측 공식을 마련했다. 이 공식을 이용하면 OAM 적용 시 한 번에 최대로 보낼 수 있는 데이터 전송량 예측이 가능하다. 연구진은 이를 실험적으로 검증하는 데도 성공했다.
OAM 무선통신은 나선형 계단처럼 꼬여가면서 이동하는 전파의 특성을 이용한다. 똑같은 주파수(파장)의 전파여도 동일한 파장 안에서 위상이 꼬인 횟수를 각기 다르게 만들 수 있어 제한된 주파수 자원의 활용 효율을 극대화할 수 있는 기술로 주목받고 있다.
최은미 교수 연구팀
최 교수 연구팀이 제안한 ‘자유도 해석법’은 실제 무선통신 환경(자유공간)에서 송수신 안테나 사이즈, 거리 등을 고려해 전파가 꼬인 횟수(모드)를 ‘최대 몇 개까지 늘릴 수 있느냐’를 알 수 있는 기술이다. 전파가 꼬인 횟수를 최대 3회까지 만들 수 있다면 데이터 전송량이 3배 증가하게 된다. 전파가 1번 꼬인 모드, 2번 꼬인 모드, 3번 꼬인 모드를 각각 하나의 채널로 이용해 한꺼번에 데이터를 전송할 수 있기 때문이다.
이 자유도 해석법은 6G 시대를 열 주파수 자원으로 떠오르는 테라헤르츠 주파수 영역까지 적용이 가능하다.
연구진은 OAM 자유도의 채널 용량 해석법을 이론적으로 제시했을 뿐만 아니라, 81~86㎓(E밴드 주파수 대역)에서 개발된 이론의 실험적인 검증도 마쳤다. 3D 프린팅기법으로 제작된 메타표면을 이용해 OAM 모드를 실험적으로 만들고 OAM 모드 채널용량을 실제 측정한 결과 이론과 일치함을 확인했다.
최은미 교수는 “OAM 전파모드는 향후 6G 통신 기술 중 기지국과 최상위 네트워크를 무선 연결하는 무선백홀 통신 등에 쓰일 수 있다”며 “OAM 전파모드의 자유도를 예측한 이번 연구는 6G 통신의 채널용량 증대에 새로운 전파자원을 발굴하고 그 장단점을 정량화했다는 점에서 의미 있는 연구”라고 설명했다.
삼성미래기술육성사업의 지원을 받은 이 연구는 무선통신 분야 학회지인 'IEEE 무선통신 매거진(IEEE Wireless Communications Magazine)'에 온라인 선공개돼 2월호로 출판될 예정이다.
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