표준연, 6G 주도권 선점할 전자파 측정표준 확립
표준연, 6G 주도권 선점할 전자파 측정표준 확립
  • 이웃집편집장
  • 승인 2023.07.25 23:05
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정부가 6G[1] 연구에 총 1조원을 투자해 2028년 상용화를 달성하겠다고 밝혔었죠. 그래서, 6G에 사용할 주파수를 두고 관심이 집중되고 있습니다. 이 같은 첨단기술 개발에는 관련 표준 확립이 선행되어야 하나, 6G 후보주파수로 거론되는 서브테라헤르츠(Sub-THz) 주파수 대역에서 전자파 측정표준이 미비해 기술의 신뢰성을 검증하기 힘든 실정인데요. 

 

최근, 한국표준과학연구원(KRISS)이 6G 후보주파수 대역에 대한 전자파 측정표준을 개발했습니다. 

 

이번에 개발한 표준은 6G 후보주파수로 유력한 D대역(110~170 GHz, 기가헤르츠)의 전자파 임피던스[2] 측정표준인데요. 전자파 측정표준 중 가장 필수적인 표준으로, 통신, 국방 등 전자파가 사용되는 분야에서 성능평가의 기준 역할을 합니다.

 

6G에 사용될 주파수 대역은 아직 확정되지 않았지만 대체로 주파수 대역이 올라갈수록 넓은 통신 대역폭을 쓸 수 있어 대용량 데이터의 빠른 전송에 적합하다고 여겨지죠. 왕복 2차선보다는 16차선 도로에서 더 많은 교통량을 소화할 수 있는 것과 같은 원리인데요. 고주파수 대역 중 서브테라헤르츠[3]에 해당하는 D대역 주파수는 수증기나 산소에 의한 손실이 적고 넓은 대역폭으로 많은 양의 신호를 멀리까지 일정하게 보낼 수 있어 6G 후보주파수로 주목받고 있습니다. 

 

KRISS 전자파측정기반팀은 일본, 독일에 이어 D대역의 전자파 임피던스 측정표준을 세계 세 번째로 확립하고 독일과의 상호비교를 통해 국제적 동등성도 확보했습니다. 110 GHz 이상의 임피던스 측정표준에 대해 국제 상호비교가 진행된 것은 이번이 최초라고 하네요.

 

5G 통신의 주된 주파수 대역은 30 GHz 이하로, 지금까지 확립된 전자파 측정표준은 110 GHz 이하의 주파수에 국한됐습니다. D대역 이상에서 사용 가능한 6G 관련 소자나 부품을 개발하더라도 성능평가에 사용할 기준이 부재했습니다. 

 

이번 표준 개발로 다양한 6G 관련 소자, 부품 등의 성능을 높은 신뢰도로 검증할 수 있게 됐습니다. 6G뿐 아니라 국방용 레이더 등 D대역 주파수에서 전자파를 사용하는 모든 분야에 적용 가능합니다.

 

KRISS는 이번에 개발한 전자파 표준을 산업 현장에 보급하기 위한 D대역 임피던스 교정장비도 자체 기술로 개발했습니다. 그간 임피던스 측정에 사용하는 회로망 분석기는 고가의 외산 교정장비로 교정해야 했지만 이번 국산화를 통해 대폭 절감된 비용으로 더 정밀한 측정기준을 산업계에 제공할 수 있게 됐습니다.

전자파 임피던스 측정표준 시스템. 임피던스 측정표준 확립을 위해 KRISS에서 개발한 측정표준 시스템으로, 정밀 온도조절부, 자세제어부, 케이블 움직임 보상부 등을 갖췄다. 해당 시스템을 이용하면 매우 작은 불확도로 정밀하게 임피던스를 측정할 수 있다.출처 : KRISS
전자파 임피던스 측정표준 시스템. 임피던스 측정표준 확립을 위해 KRISS에서 개발한 측정표준 시스템으로, 정밀 온도조절부, 자세제어부, 케이블 움직임 보상부 등을 갖췄다. 해당 시스템을 이용하면 매우 작은 불확도로 정밀하게 임피던스를 측정할 수 있다.출처 : KRISS

조치현 KRISS 전자파측정기반팀장은 “이번 표준 개발과 교정장비 국산화는 국내 6G 기술에 대한 국제적 신뢰성을 확보할 발판”이라며 “이를 바탕으로 향후 전압, 전력, 안테나 등 전자파 측정표준을 추가로 확립하고, 6G에 안정적으로 대응할 수 있도록 300 GHz 대역까지 후속 연구를 이어갈 것”이라고 밝혔습니다.

KRISS가 자체개발한 임피던스 교정장비(좌)와 외산 교정장비(우). 출처 : KRISS
KRISS가 자체개발한 임피던스 교정장비(좌)와 외산 교정장비(우). 출처 : KRISS

후속 연구는 해외에서도 미개척된 분야로, 독일, 미국 등 기술 선도국에서 협력 제안을 받은 상태입니다. KRISS는 LG전자, KAIST 등과 산‧학‧연 협력을 통해 한국의 6G 기술 주도권 확보를 위한 연구를 이어갈 계획이라고 전했습니다.

연구 결과는 측정분야 국제학술지인 ‘IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement’에 7월 게재됐습니다.

논문명: Establishing a D-band Waveguide Impedance Standard Including the Random Effects of a Vector Network Analyzer for 6G Wireless Communications

 

[1] 6G: 5G 이후의 차세대 이동통신. 과학기술정보통신부는 2019년 발표에서 6G의 2028년 상용화를 목표로 관련 연구개발에 8년간 1조원을 투자하겠다고 밝힘. 5G가 초고속 및 IoT 통신에 집중한 반면 6G에서는 AI와 위성통신 기술이 활발히 쓰일 예정이며, 초고속, 초저지연, 초신뢰성 뿐만 아니라 에너지 최적화, 높은 커버리지 등을 특징으로 함

[2] 임피던스(Impedance): 전자파가 진행될 때 받는 저항의 정도를 나타내는 지표로 전자파 측정에서 가장 기본이 되는 값

[3] 서브테라헤르츠(Sub-THz): 100~300 GHz의 주파수 범위로, 1초에 1 TB(테라바이트) 전송을 가능하게 할 6G의 후보주파수로 각광받고 있음


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