대규모 통신도 낮은 전력으로 구현..사물인터넷 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 천 개에서 수 천만개에 이르는 대규모 사물인터넷 통신을 동시에 하기 위한 기술을 선보였다. 이를 통해 5G, 6G 등 차세대 통신 기술 발전을 앞당길 가능성을 높였다.

김성민 KAIST 전기전자공학부 교수.(사진=KAIST)

한국과학기술원(KAIST)은 김성민 전기전자공학부 교수 연구팀이 ‘밀리미터파 후방산란 시스템’을 개발했다고 28일 밝혔다.

밀리미터파 후방산란 기술은 대규모 통신을 지원하기 위한 기술이다. 밀리미터파 통신은 30~300기가헤르츠(GHz)의 반송파 주파수 대역을 활용하며, 5G·6G 표준에서 도입을 준비 중인 통신 기술이다. 넓은 주파수 대역폭(10GHz 이상)을 확보해 확장성이 크다.

특히 기기가 직접 무선 신호를 생성하지 않고 공중에 있는 무선 신호를 반사해 정보를 전달하는 방식을 이용하기 때문에 무선 신호를 만들기 위한 전력을 쓰지 않는다. 설치비용도 낮아 사물인터넷 기기를 넓게 연결할 수도 있다.

기존 밀리미터 후방산란 시스템은 밀리미터파의 높은 주파수에 따른 신호 감쇄와 후방산란 시스템의 반사 손실이 합쳐져 제한적인 환경에서만 통신이 가능했다. 다양한 장애물과 반사체가 있으면 제대로 작동하지 않았다.

연구팀은 후방산란 신호와 주변 잡음을 분리하는 신호 처리 방법을 개발해 기존 FMCW 레이더 대비 십만 배 이상 개선된 수신감도를 달성했다. 위치에 따라 통신 채널을 자연적으로 할당받는 후방산란 시스템을 설계해 수천만 사물인터넷 기기들의 동시 통신을 지원하게 했다.

분석 결과, 후방산란 기술은 10마이크로와트 이하의 낮은 전력으로 작동해 코인 전지 하나로 40년 이상 구동 가능해 설치, 유지 보수 비용을 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 다양한 장애물과 반사체가 설치된 사무실 환경에 무작위로 설치된 밀리미터파 후방산란 기기들의 통신도 원활하게 이뤄졌다.

김성민 교수는 “밀리미터파 후방산란은 대규모로 사물인터넷 기기들을 구동할 수 있는 꿈의 기술”이라며 “기존 어떠한 기술보다도 대규모 통신을 초저전력으로 구동할 수 있다”고 말했다.

연구에는 배강민 KAIST 전기전자공학부 박사과정이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 모바일 시스템 분야 국제 학술대회인 ‘ACM 모비시스 2022’에 지난달 발표됐다.