OAM 전파자원의 자유도 원천 해석법 개발 및 실험검증

UNIST 최은미(우측하단) 교수 연구팀
UNIST 최은미(우측하단) 교수 연구팀

[헤럴드경제(울산)=이경길 기자] 5G보다 데이터 전송률이 50배 이상 증가할 것으로 예측되는 6G 기술 상용화를 위해 새로운 전파자원 개발과 이를 정량화할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 주목된다.

UNIST(울산과학기술원, 총장 이용훈)는 2일 전기전자공학과 최은미 교수팀이 신개념 전파자원인 궤도각운동량(OAM)을 적용한 무선 통신의 채널 용량 예측 공식을 마련했다고 밝혔다. 이 공식을 이용하면 OAM 적용시 한 번에 최대로 보낼 수 있는 데이터 전송량 예측이 가능하다.

OAM 무선통신은 나선형 계단처럼 꼬여가면서 이동하는 OAM 전파의 특성을 이용한다. 똑같은 주파수(파장)의 전파라도 동일한 파장 안에서 위상이 꼬인 횟수(OAM 모드)를 각기 다르게 만들 수 있어 제한된 주파수 자원의 활용 효율을 극대화 할 수 있는 기술이다.

연구팀이 제안한 ‘자유도 해석법’ 은 실제 무선통신 환경(자유공간)에서 송수신 안테나 사이즈, 거리 등을 고려해 전파가 꼬인 횟수(모드,mode)를 ‘최대 몇 개 까지 늘릴 수 있느냐’를 알 수 있는 기술이다. 이 자유도 해석법은 6G 시대를 열 주파수 자원으로 떠오르는 테라헤르츠(Terahertz) 주파수 영역 까지 적용이 가능하다.

연구진은 OAM 자유도의 채널 용량 해석법을 이론적으로 제시했을 뿐만 아니라, 81-86 GHz (기가헤르츠, E-band 주파수 대역)에서 개발된 이론의 실험적인 검증도 마쳤다.

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 장·단점을 정량화했다는 점에서 의미 있는 연구”라고 설명했다.

한편 삼성미래기술육성사업의 지원을 받은 이번 연구는 무선통신 분야 권위 학회지인 IEEE 무선통신 매거진(IEEE Wireless Communications Magazine)에 온라인 선 공개 돼 2월호에 출판될 예정이다.(논문명: Ultimate Capacity Analysis of Orbital Angular Momentum Channels)