대기전력 소모 없는 6G용 통신소자 개발

UNIST 연구팀

김명수 울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 교수. UNIST 제공

6세대(6G) 통신으로 자율주행이나 증강현실(AR) 같은 무선 환경을 지원하려면 통신 소자가 소비하는 전력을 줄여야 한다. 국내 연구팀이 대기전력 소모가 없는 통신 소자를 개발했다. 초고속 통신 조건을 만족하면서 배터리 사용량을 줄일 수 있어 6G 통신 시스템 상용화에 기여할 것으로 기대된다. 

김명수 울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 교수 연구팀은 무선 통신 전파를 골라내 전달하거나 차단하는데 쓰는 통신소자인 ‘아날로그 스위치’의 대기전력 소모를 0으로 만드는데 성공했다고 6일 밝혔다.

아날로그 스위치는 다양한 주파수 영역대 간에 전환이나 안테나와 무선 통신 시스템 간의 신호 전달과 차단에 쓰인다. 자율주행이나 AR, 가상현실(VR) 통신시스템에서 핵심 부품 역할을 한다. 하지만 휘발성 특성을 지녀 작동 중 뿐 아니라 대기 동작에도 에너지를 소모한다. 

연구팀은 2차원 반도체물질인 이황화몰리브덴을 이용해 아날로그 스위치를 개발했다. 기존에는 다이오드나 트랜지스터 기반의 아날로그 스위치와 달리 비휘발성을 가져 대기동작 중 에너지 소모가 없다.

연구팀은 “실험에서 480 GHz(기가헤르츠)의 측정 범위까지 온(on)상태에서 작은 저항 값과 오프(off)상태에서 작은 커패시터 값을 보였다”며 “이는 테라헤르츠 고주파 대역에서 이 스위치가 작동한다는 의미”라고 설명했다. 테라헤르츠 고주파 대역에서 작동하는 것은 6G 통신의 데이터 전송 요구 속도인 초당 100Gbit(기가비트)의 속도를 만족한다는 의미다.

연구팀은 ”개발한 아날로그 스위치는 끊기지 않는 AR·VR을 구현하기 위한 신호 변조 기술도 구현 가능하다”고 설명했다. 신호 변조는 신호를 빠르게 전달하기 위해 전파를 적합한 주파수나 파형으로 바꾸는 과정을 말한다.

김 교수는 “6G 기술용 통신 소자는 초당 100 Gbit의 데이터 전송 속도, 테라헤르츠(THz) 영역의 동작 주파수 조건을 만족하며 변조기술 지원도 해야 한다”며 “이번 연구는 6G 통신 시스템 상용화에 기여할 수 있다”고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’에 지난달 31일 공개됐다. 

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]