[더팩트｜최문정 기자] 통신3사가 5G를 넘어 6G 시대를 위한 기반 기반 기술 마련에 속도를 내고 있다. 특히 6G 통신에 아직까지 통신 영역에서 활용된 적 없는 고주파수인 테라헤르츠(㎔) 대역 활용이 유력한 만큼, 이를 효율적으로 구현하기 위한 재구성 가능한 지능형 표면(이하 RIS) 기술 확보를 위한 성과가 하나 둘 나타나고 있다.
RIS는 6G 후보 대역인 테라헤르츠 대역에서 주파수 커버리지를 확장하는 기술이다. 겉보기에는 평범한 타일이나 유리와 구분하기 어렵지만, 전파의 이동 위치에 배치하면 이를 반사, 투과, 흡수시킨다. 이러한 RIS의 특성을 활용하면, 일반적인 전파 송수신으로는 도달할 수 없는 장소에서도 전파를 전달하거나, 보안상의 이유로 원치 않는 전파는 차단할 수 있어 차세대 통신 기술로 각광받고 있다.
특히 6G 시대에 상용화될 것으로 예상되는 테라헤르츠 주파수 대역에서 더욱 활발히 사용될 것으로 전망된다. 테라헤르츠 대역은 5G(최고 20 Gbps) 대비 최대 50배 빠른 1Tbps(1초에 1조 비트를 전송) 속도 구현이 가능한 '꿈의 주파수'로 꼽힌다. 통상 주파수 대역이 높아질 수록 전파 도달 거리가 짧아지는 문제가 발생하기 때문에, 더욱 촘촘히 안테나와 기지국을 설치해야 한다.
최근 통신3사가 과학기술정보통신부가 5G 28㎓ 서비스를 위한 기지국 등 시설 미비로 인해 주파수 할당을 취소한 사례를 고려하면, 비용은 실시간 인공지능(AI) 서비스와 도심항공교통(UAM) 등 혁신 기술을 위한 6G 구현을 위해 필수 과제로 꼽힌다. RIS는 따로 전력이 필요하지 않고, 사용자가 원하는 방식대로 전파를 활용할 수 있도록 돕기 때문에 더욱 주목 받고 있다.
이에 통신3사 역시 일찌감치 RIS 연구개발에 뛰어들었고, 최근 유의미한 성과를 내고 있다.
LG유플러스는 24일 용산사옥에서 RIS 설명회를 열고 그동안의 연구결과를 실증했다. LG유플러스는 홍원빈 포항공과대학교 교수 연구팀과 지난해부터 산학협력 과제로 6G 환경에서의 RIS 기술 연구에 착수했다. 양측은 연구를 통해 주파수를 반사·투과·흡수하는 기술을 개발했고, 실제 사용환경과 유사한 100㎓ 이상의 테라헤르츠 대역에서 전력 소모 없이 작동하는 것을 확인했다.
LG유플러스는 홍원빈 교수팀과 계측기 제조업체 키사이트테크놀로지와 함께 테라헤르츠 대역의 전파를 인위적인 방향으로 반사·흡수·투과할 수 있는 신개념 전파 표면을 개발했다. 자연계에서 전파는 매질을 만나면 반사·회절·굴절·간섭 등 특성을 지니는데, 전파의 특성을 인위적으로 조정한 사례는 이번이 최초다.
홍 교수는 "전파 음영지역이 발생하는 가장 큰 원인은 반사·투과·흡수되는 전파의 특성 때문으로, 그동안은 인간이 이를 통제할 방법이 없었다"며 "현재는 매질을 인위적으로 조작해 특정 주파수 대역이 얼마큼 반응하는지 확인하는 단계까지 왔다"고 의의를 설명했다.
LG유플러스는 단순히 주파수를 투과시키는 RIS 기술을 넘어, 반사와 흡수라는 확장된 기능까지 구현했다는 점에서 차이점이 있다고 강조했다. 아울러 아직 6G 통신에 대한 국제 표준조차 정의되지 않은 만큼 기술 초기 단계지만, 연구소 등과 협력을 통해 기반 기술 확보에 나서겠다는 의지다.
SK텔레콤은 지난 2월 화학소재 기업인 동우화인켐과 연구협력을 통해 건물 외장재로 많이 활용되는 Low-E 유리에 RIS를 적용해 6G 후보 주파수를 통과시키는 기술을 세계 최초로 개발했다.
기존의 Low-E유리는 단열이 뛰어난 특성으로 건물 외장재로 활용됐지만, 동시에 전파를 차단하는 특성 때문에 이동통신 주파수 전달에는 불리했다. SK텔레콤은 이번 RIS 적용 기술 개발로 빛과 전파는 투과시키면서 단열 성능을 유지할 수 있게 됐다고 강조했다. 실제 실험 결과 5G 상용주파수 대비 약 4~2000배 전파 손실이 발생했지만, RIS 적용 시 약 40% 개선되는 효과가 있었다.
SK텔레콤은 지난해 8월 5G·LTE 대역에서의 투명안테나와 RIS 기술을 개발해 일부 수도권 시내버스 공공 와이파이에 사용되는 LTE 모뎀에 투명안테나를 적용해 상용화에 나서기도 했다. SK텔레콤은 안테나 기술 혁신을 통해 6G에 이르는 주요 기술들을 확보해 나갈 계획이다.
KT는 지난해 11월 서울대학교 오정석 교수 연구팀과 함께 RIS 개발과 검증에 성공했다. KT는 서울시 서초구 KT 연구개발센터에 RIS 기술을 적용해 사옥 내 5G 신호가 약한 음영 지역에서의 무선 통신을 개선하는 효과를 검증했다.
특히 이 기술은 기존과 달리 구축 환경과 사용자의 동선 변화에 따라 전파의 방향을 바꿀 수 있어, 무선망 기지국이나 중치를 구축하기 어려운 지역의 무선망 커버리지 확장에 활용될 수 있다는 설명이다.
KT 관계자는 "RIS 기술은 다양한 무선망 환경에서 커버리지를 효과적으로 확장하는 새로운 기술이 될 것"이라며 "앞으로도 무선 네트워크의 품질을 강화하는 기술 개발을 선도해 국내 5G 서비스 고도화하고, 6G 경쟁력을 강화하겠다"고 강조했다.
munn09@tf.co.kr