LGU+, 커버리지 확장 'RIS' 기술 개발…6G 대비

차세대 안테나 기술 스터디 개최

LG유플러스가 도달거리가 짧고 회절성이 낮은 초고주파 대역 주파수 커버리지를 확장하는 차세대 네트워크 기술 실증에 성공했다. 음영지역을 없애 통신 품질과 투자 효율성을 높일 수 있다. 다가올 6G 시대에 선제적으로 대비하는 것이다.

LG유플러스는 24일 차세대 안테나 기술 스터디를 개최하고 재구성 가능한 지능형 표면(RIS) 기술을 소개했다.

홍원빈 포항공과대학교 교수(왼쪽)와 조제훈 LG유플러스 액세스선행기술팀장이 24일 열린 차세대 안테나 기술 스터디에서 기자들의 질문에 답변하고 있다. [사진=오수연 기자]

LG유플러스는 포항공과대학교와 6G 이동통신 서비스 구현의 핵심인 주파수 커버리지 확장 기술을 개발하고 상용 환경에서 실증에 성공했다. LG유플러스와 홍원빈 포항공과대학교 교수 연구팀이 개발한 ‘재구성 가능한 지능형 표면(RIS, Reconfigurable Intelligent Surface)’은 6G 후보 주파수 대역인 테라헤르츠 대역에서 주파수 커버리지를 확장하는 기술이다. LG유플러스와 홍 교수팀은 지난해부터 산학협력 과제로 6G RIS 기술 연구에 착수했다. 주파수를 반사·투과·흡수하는 기술을 개발하고, 실제 사용 환경과 유사한 100㎓ 이상의 테라헤르츠 대역에서 전력 소모 없이 작동함을 확인했다.

6G는 아직 기술 표준이 정해지지 않았지만 테라헤르츠 대역은 핵심 후보 대역으로 꼽힌다. 조제훈 LG유플러스 액세스선행기술팀장은 "현재 다양한 주파수 연구를 하고 있다. 6G 후보 주파수로 다양한 주파수가 언급되는데, 오늘 시연하는 대역도 많이 논의되고 있다"고 말했다.

6G 시대 홀로그램, XR(확장현실) 등 특화 서비스를 위해 가용 대역폭이 넓고 초고속·대용량 데이터 전송이 가능한 테라헤르츠(㎔) 대역이 후보 주파수로 주목받고 있다. 그러나 테라헤르츠 주파수는 이 같은 장점에도 불구하고 파장이 매우 짧다. 전파가 도달하는 거리에 장애물이 있는 환경 또는 실외 기지국에서 실내로 들어오는 상황에서 손실이 발생하고, 통신 품질이 저하된다.

LG유플러스와 홍원빈 교수팀, 계측기 제조업체인 키사이트테크놀로지스는 테라헤르츠 대역의 전파를 인위적인 방향으로 반사·흡수·투과할 수 있는 신개념 전파 표면을 개발했다. 자연계에서 전파는 매질을 만나면 반사·회절·굴절·간섭 등 특성을 지닌다. 이러한 특성을 인위적으로 조정한 것으로, 세계 최초다. 테라헤르츠 대역 전파의 손실을 최대한 줄여 전파 도달거리를 확장하는 데 활용할 수 있다.

테라헤르츠 대역 RIS 개념도 [사진제공=LG유플러스]

새롭게 개발한 3종의 전파표면은 각각 주파수를 반사, 투과, 흡수한다. 중계기 형태가 아니라 일상에서 흔히 볼 수 있는 타일 같이 생겼다. 벽이나 액자에 붙이는 등 주변 환경과 조화롭게 장착할 수 있다. 반사 타입은 전파의 경로를 다른 방향으로 새롭게 형성해 일반적으로 전파가 도달할 수 없는 지역으로 전파를 전달, 전파 도달거리를 넓히는 역할을 한다. 투과 타입은 유리를 투과할 때 발생하는 반사 손실을 감쇄해 전파가 도달할 수 있도록 지원한다. 흡수 타입은 전자파의 에너지를 열에너지로 변환해 소실시켜 보안 시설 등에 전파가 도달하지 못하도록 막는다.

이를 도입하면 테라헤르츠 대역을 활용하는 6G 무선 통신 인프라 구축 시 비용 절감을 이끈다. 기존 5G 통신 대역이나 다양한 6G 후보 주파수에도 활용해 서비스 품질을 향상할 수 있다. 다만 아직 테라헤르츠 대역 상용망이 없기 때문에 실제로 통신 품질을 어느 정도 끌어올리는지 확인되지 않았다. 홍원빈 교수는 "아직 테라헤르츠 대역 상용망이 없어서 얼마나 개선됐는지 측정하기엔 레퍼런스가 부족하다"며 "RIS가 없을 때보다 반사형 RIS가 있을 때 신호가 110배 정도 증가하는 것을 확인했다"고 밝혔다.

통신 3사는 초고주파인 5G 28㎓ 주파수 활용에 어려움을 겪고 있다. 기지국 구축 목표 수량을 이행하지 못해 KT, LG유플러스는 할당이 취소됐으며, SK텔레콤도 뒤따를 것으로 보인다. 이와 관련해 조 팀장은 "기술적으로는 28㎓에 활용할 수 있다. 다만 이번 시연은 기술적 가능성을 검증한 것으로, 상용화가 가능할지를 말씀드리는 것은 부적절하다"며 "기술적으로 가능하더라도 시제품 단계라서 상용화까지 고려할 것이 많다. 28㎓ 커버리지를 100% 해결할 수 있다고 말하기는 어렵다"고 말했다.

RIS 시연 [사진=오수연 기자]

한편, 통신 3사는 6G 시대에도 선두주자로 자리 잡기 위해 일찌감치 후보 주파수에 대한 RIS 기술 개발에 나서고 있다. SK텔레콤은 화학소재 기업인 동우화인켐과 투명안테나 장비와 RIS 기술을 개발했다. KT는 지난 2월 열린 모바일월드콩그레스(MWC)2023에서 서울대학교와 공동 개발한 RIS 기술을 전시했다.

홍원빈 포항공과대학교 교수는 “새롭게 개발한 6G RIS 기술은 세계 최초로 무선 통신 전파 환경을 제어해 효율적인 통신 시스템 구성을 가능케 한다는 점에서 의미가 있다”며 “앞으로도 다양한 연구 개발을 통해 기술적 우위를 확보해 나갈 것”이라고 말했다.

이상헌 LG유플러스 네트워크선행개발담당은 “이번 포항공과대학교와의 산학협력 연구를 통해 6G 커버리지 확장을 위한 핵심기술을 확보하게 됐다”며 “앞으로도 미래를 준비하는 핵심 네트워크 기술 개발을 통해 고객들이 향상된 서비스 품질을 체감할 수 있도록 노력할 것”이라고 말했다.

오수연 기자 syoh@asiae.co.kr