한국전자통신연구원(ETRI)이 중계기 없이 밀리미터파대역 이동통신을 실내에서 원활하게 연결하는 기술을 개발했다.
이 기술은 기존 대비 전파손실은 줄이고 통신품질은 높여 향후 고주파시대의 통신 해결책으로 기대된다.
ETRI 전파환경감시연구실은 밀리미터파대역에서 고투과·광대역·광각 특성을 가진 ‘지능형 재구성 안테나(RIS)’ 기술을 개발했다.
5G와 6G는 직진성이 강한 고주파수를 사용하기 때문에 실외 기지국에서 실내로 전송되는 통신신호가 대부분 건물 외벽에서 손실되고, 창문으로 전송된 신호도 유리 때문에 감쇄된다.
때문에 그동안 창문을 투과하는 고주파 신호의 손실로 실내 통신품질이 저하되는 문제가 있었다.
높은 5G 실내 시설 접속 비율에도 불구하고 LTE 우선모드가 적용돼 LTE 통신으로 사용될 수밖에 없었다. 통신사는 이를 해결하기 위해 추가로 고비용의 중계기를 실내에 설치하고 있다.
ETRI는 이런 불편을 해소하기 위해 투명필름이나 패널형태의 초소형 배열 안테나를 건물 유리창이나 벽면에 부착해 전파를 수신하는 RIS 기술 연구를 진행 중이다.
연구팀은 투명한 폴리에스테르(PET) 필름에 수 ㎛ 미세패턴을 형성했다.
이 미세패턴으로 전파가 안테나에 조사되면 투과도가 향상되는 특성이 나타나고, 패턴 형상에 따라 전파 도달여부와 투과율에 차이가 생겨 이를 건물 내외벽 창문에 붙이면 통신이 가능한 중계기 역할을 하게 된다.
이 안테나 기술이 상용화되면 간단히 건물 유리창에 붙이는 것만으로 실내 음영지역 해소와 데이터 속도 상승을 기대할 수 있을 전망이다.
RIS 기술은 투과 및 전송손실이 높은 고주파 대역을 사용하는 이동통신 서비스의 영역을 확장하는데 적용되는 유용한 부품기술이다.
그러나 대체로 협대역 주파수 특성을 갖고 있어 기술 활용에 제한적인 부분이 많다.
이번에 ETRI에서 개발한 고투과·광대역·광각 RIS는 기존 RIS보다 대역폭이 10배 가까이 넓어졌다.
이는 하나의 RIS로도 5G, 이음5G는 물론 향후 6G에도 동시에 활용할 수 있다.
또 80도 이상 투과 광각에도 고투과 특성을 일정하게 유지할 수 있어 실내통신 커버리지 향상에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
이와 함께 ETRI는 실내 통신환경 확장을 위한 ‘산란형 RIS 기술’도 개발 중이다.
산란형 RIS는 실내에 전파되는 고주파 신호를 수십도 이상 넓은 범위로 재전파해 통신영역을 확장하는 신개념 전파기술이다.
이는 RIS 동작을 위해 별도 전원을 사용하지 않으므로 탄소저감을 위한 미래 전파기술 중 하나로 손꼽을 수 있다.
아울러 ETRI는 실내 음영지역 최소화를 위한 유리투과 투명표면 및 빔 재구성 산란 안테나를 개발하고, 지능형 재구성안테나 기반 서비스 커버리지 확대를 위한 이동통신 시스템 기술개발을 목표 연구를 진행 중이다.
연구팀은 연차별 투과도 특성을 개선하고 실내 수신 빔폭 확장 등 세계 최고수준 기술을 확보, 현재 일반유리 대비 약 4배인 투과손실 개선율을 6배로 상향할 방침이다.
이를 통해 향후 안테나 소재부품 기업에 기술이전, 3년 내 상용화할 것으로 기대하고 있다.
ETRI 전파환경감시연구실 이정남 박사는 “전파의 매질 한계를 극복해 통신을 포함한 다양한 서비스를 제공하는 전파기술 영역확장에 기여하겠다”고 말했다.
한편, 이번 연구성과는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)의 ‘지능형 재구성 안테나 기반 5G-Advanced 이동통신 서비스 커버리지 확대기술개발’에 따라 수행됐고, ㈜클레버로직, ㈜덕산넵코어스 등이 참여기관으로 공동연구 중이다.
