K-기술 리포트 '6G 어퍼-미드밴드 다중입출력 전이중 기술' 차세대 통신망 6G 표준화 주도하다 연세대학교 IT융합공학과 '채찬병 교수 연구팀' & 차세대 이동통신 및 방위산업용 케이블·안테나 전문기업 ‘센서뷰’ 공동 개발
차세대 통신망 6G 센서뷰
정부를 비롯해 산·학·연이 6G 주파수 대역 확보에 앞장서고 있다. 이는 주파수 확보가 선행돼야 추후 6G 관련 기술 연구개발로 이어질 수 있기 때문이다.
6G가 목표하는 데이터 전송 속도는 5G보다 50배 빠른 속도다. 초고속 통신인 6G 시대가 열리게 되면 자율운행차, 사물인터넷, 메타버스 등 서비스가
고도화될 것으로 예상된다.

'세계 최초' 시연 성공한 6G K-기술

지난해 12월 말레이시아 쿠알라룸푸르에서 개최된 국제전기전자공학회 글로브컴(IEEE Globecom)에서 '세계 최초'로 시연에 성공한 '6G 어퍼미드밴드 다중입출력 전이중 기술'과 인공지능(AI) 기반의 새로운 통신 패러다임인 ‘시맨틱 통신 시스템’은 연세대 채찬병 교수 연구팀과 센서뷰가 공동으로 개발한 기술이다. 이번 기술 개발과 시연 성공으로 한국이 차세대 6G 이동통신 표준화를 주도하고, 관련 기술을 앞서 상용화할 수 있는 바탕이 마련됐다는 평가를 받고 있다.
연구팀은 12.5GHz 주파수 대역에서 폴간 간섭 분리도가 45dB 이상인 특화된 모듈로 다중입출력(MIMO) 전이중 기술을 성공적으로 개발해 국제무대에서 시연했다. 특히 이번 연구에서는 분리형 안테나 모듈에서 발생했던 상용화의 어려움을 극복하고자 단일형 안테나 모듈로의 성공적인 전환을 이뤄냄으로써, 더욱 주목할 만한 성과를 거뒀다.

'6G 어퍼-미드밴드 다중입출력 전이중 기술' 알아보기

우선 해당 기술에 대한 이해를 돕기 위해 각각의 단어가 의미하는 바를 알아보자.
어퍼-미드밴드(Upper midband)파
주파수 7~24GHz 대역의 전파를 의미한다. 기존에는 초성능을 구현하기 위한 서브-테라헤르츠(Sub-THz·92~300GHz) 대역이 6G 후보 대역으로 거론되어 왔으나 최근에는 높은 속도와 넓은 커버리지를 제공할 수 있는 어퍼-미드밴드 대역의 필요성이 강조되고 있다. 기존 5G에서 사용된 3.5GHz 대역 등의 미드밴드 체감속도는 약 100Mbps, 최대 속도는 3.6Gbps였지만, 어퍼-미드밴드(7~24GHz) 환경에서는 체감속도 1Gbps, 최대 속도 200Gbps 이상까지 구현할 수 있다. 그리고 5G-C밴드 기준, 동일 성능 커버리지에서 시스템 성능이 10배 증가할 수 있다.
다중입출력장치(MIMO, multiple-input and multiple-output)
전파 신호 세기를 강화하는 ‘빔포밍* 기능’을 제공하기 위해 다수 안테나를 결합한 설비를 말한다. 이러한 다중안테나는 기지국 송수신 안테나 수를 늘려 데이터 전송량을 몇 배로 늘려준다. 기지국 안테나를 여러 개로 구성하면 다수 사용자 단말기가 동일한 주파수에 동시 접속할 때 주파수를 추가하지 않고 네트워크 성능을 개선할 수 있어 5G 이동통신 핵심 기술로 각광 받아왔다.

* 빔포밍(Beamforming) : 안테나를 통해 받은 신호를 여러 방향으로 보내는 것이 아니라 특정한 수신기기에 집중시키는 기술
이미지 출처 : Claudeb, CC BY-SA 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0>, via Wikimedia Commons
전이중 통신방식(full-duplex)
송신을 하면서 동시에 수신도 할 수 있는 방식을 말한다. 즉, 데이터 송수신 시 간섭을 제거하는 기술이다. 나와 상대방이 동시에 말을 하는데도 서로 이해하고 의사소통할 수 있다.
이미지 출처 : 전송 방향에 따른 전송 방식 분류(데이터통신, 오창환 저, 한국학술정보(주))
이를 요약해보면 '6G 어퍼-미드밴드 다중입출력 전이중 기술'은 어퍼-미드밴드 주파수 대역에서 데이터 송수신 시 간섭을 줄이고, 다수의 안테나로 전송량을 증가시키는 기술이라는 것을 알 수 있다. 예를 들어 안테나로 데이터 송수신양을 두 배로 늘렸다면 여기에 전이중 통신기술을 결합해 데이터량을 네 배로 늘릴 수 있다. 안테나가 늘어날수록 데이터 송수신 양은 늘어나고 어퍼-미드밴드 대역 주파수 효율성은 높아지게 되는 것이다.

어퍼-미드밴드 등 6G 주파수 조기 확보를 위한 노력은 이미 선행되고 있다. 과학통신자원부는 2022년 8월 태국 방콕에서 개최된 제4차 아시아·태평양지역 APG(WRC(세계전파통신회의) 준비그룹 회의)에 참여해 어퍼-미드밴드 등 후보 대역 발굴의 필요성을 선도적으로 제안하기도 했다. 이처럼 정부를 비롯해 산·학·연이 6G 주파수 대역 조기 확보에 앞장서는 까닭은 추후 6G 관련 기술 연구개발 향방을 결정지을 수 있는 주요한 키가 될 것이기 때문이다. 그 중요한 첫 걸음이 될 기술이 성공적인 출발을 알린 셈이다.
※ 참고자료
- 연세대학교 보도자료([2023. 12. 12.] 연세대-㈜센서뷰 6G 어퍼미드밴드 전이중 통신 세계 최초 시연)
- 전자신문 ICT 시사용어(https://www.etnews.com/20200319000264 / https://www.etnews.com/20220913000118)
2024
Vol.43
March | April