5세대(5G) 이동통신이 급속도로 보급되고 있는 가운데 한-미 연구진이 공동으로 다음 세대 이동통신 기술은 6세대(6G) 핵심기술 시연에 성공했다.

삼성전자와 미국 샌타바버라 캘리포니아 주립대(UCSB) 공동 연구진은 개최된 IEEE(국제전기전자공학회) 테라헤르츠 통신 워크샵에서 테라헤르츠(㎔, 1㎔는 초당 1조 회 진동)’ 대역인 140㎓(㎓, 1㎓는 초당 10억 회 진동) 주파수를 활용, 15m 떨어진 송, 수신기 사이에서 6.2Gbps(기가비피에스)의 고속 데이터 통신 시연에 성공했다고 16일 밝혔다. 테라헤르츠 대역은 100㎓~10THz 사이의 주파수 대역을 의미한다.

높은 대역의 주파수를 사용할수록 상대적으로 더 넓은 폭의 전파를 사용할 수 있어 초고속 통신망을 구성하는데 필수적이다. 테라헤르츠 대역을 사용할 경우 현재 가장 빠른 이동통신 서비스인 5G(5세대)와 비교해 대비 최대 50배 이상 빠른 속도를 낼 수 있다. 그러나 전파의 직진성 역시 강해져 장애물을 타고 넘기 어려운 문제가 생긴다. 

이를 해결하기 위해 다수의 안테나를 이용해 전파의 방향을 자유자재로 바꾸어가며 송·수신하는 빔포밍(Beamforming) 기술이 필요하다. 세밀한 RFIC(무선주파수 집적회로)의 회로 제작 등도 기술적 난제로 꼽힌다. 이런 문제로 테라헤르츠 주파수를 이용한 통신 시험을 진행할 때 아직은 간단한 계측 장비와 안테나만을 이용해 데이터를 전송해 보는 정도에 그쳤다. 한미 공동연구진은 이런 문제를 넘어 테라헤르츠 대역의 6G 이동통신 활용 가능성을 검증했다. 연구진은 ‘무선통신용 초고주파 칩(RFIC)’, 안테나, 모뎀(신호변조기) 등을 통합해 실시간 전송 시연에 성공했다. 

이번 성과는 무엇보다 상용화를 크게 염두에 두고 진행했다는 것이 삼성전자 측의 설명이다. 먼저 LTE(4세대이동통신)과 5G에서 널리 사용되고 있는, 대량생산이 용이한 RFIC를 채용했다. 또 이를 통해 구동되는, 128개 안테나 소자를 배열해 만든 송신기와 수신기, 실시간 고성능 빔포밍을 지원하는 모뎀을 구성했다. 

6G 상용화를 위해 해결해야 할 테라헤르츠 대역의 높은 경로 손실과 낮은 전력 효율 등 기술적 난제 극복에 의미 있는 진전을 이뤘다는 것이 연구진의 설명이다. UCSB의 마크 로드웰 교수는 “UCSB는 초고주파 대역, 특히 100㎓ 이상의 테라헤르츠 주파수에 대한 지식을, 삼성은 무선 시스템과 통신 네트워크에 대한 전문 지식을 가지고 있어(협력의 의미가 크다)”고 했다.

삼성리서치 차세대통신연구센터장 최성현 전무는 “테라헤르츠 대역이 6G 주요 주파수 대역으로 활용될 것으로 보고 있으며, 이번 시연은 그 상용화 실현 가능성을 보여주는 중요한 이정표”라고 말했다.