LG유플러스가 포항공과대학교와 함께 6G 이동통신 서비스 구현의 핵심인 주파수 커버리지 확장 기술을 개발하고, 상용 환경에서 실증에 성공했다고 24일 밝혔다. 선제적인 기술 개발을 통해 6G 시대 고객이 체감하는 네트워크 품질을 향상, 서비스 경쟁력을 강화하기 위함이다.

LG유플러스와 포항공과대학교 홍원빈 교수 연구팀이 개발한 ‘재구성 가능한 지능형 표면(RIS, Reconfigurable Intelligent Surface)’은 6G 후보 주파수 대역인 테라헤르츠 대역에서 주파수 커버리지를 확장하는 기술이다.

세계 최초 실증 성공에 앞서 LG유플러스와 홍원빈 교수팀은 지난해부터 산학협력 과제로 6G RIS 기술 연구에 착수, 주파수를 반사·투과·흡수하는 기술을 개발하고 실제 사용 환경과 유사한 100㎓ 이상의 테라헤르츠 대역에서 전력 소모 없이 작동함을 확인했다.

■ 테라헤르츠 대역 주파수 손실 줄여 커버리지 확장…6G 시대 선결 과제 해결

6G 이동통신에서는 홀로그램, XR(확장현실) 등 특화서비스를 위해 수백 메가헤르츠(㎒)에서 수십 기가헤르츠(㎓)에 이르는 초광대역폭 주파수가 필요할 것으로 전망된다. 이를 위해 다양한 후보 주파수 대역이 논의되고 있고, 그동안 이동통신에서는 사용되지 않은 테라헤르츠(㎔) 대역 또한 후보 주파수로 주목받고 있다.

테라헤르츠 주파수는 가용 대역폭이 넓어 초고속·대용량 데이터 서비스에 적합한 전송속도를 낼 수 있지만, 파장이 매우 짧아 전파가 도달하는 거리에 장애물이 있는 환경(NLoS, Non-Line-of-Sight) 혹은 실외 기지국에서 실내로 들어오는 상황(O2I, Outdoor-to-Indoor)에서는 손실이 발생한다. 전파 손실이 통신 품질의 저하로 이어진다는 점에서 테라헤르츠 기반의 차세대 통신서비스 제공을 위해서는 이 문제를 해결하는 것이 필수로 꼽힌다.

이에 LG유플러스와 홍원빈 교수팀, 계측기 제조업체인 키사이트테크놀로지스는 협업해 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.

새롭게 개발한 3종의 전파표면은 각각 주파수를 반사, 투과, 흡수한다. 우선 반사 타입은 전파의 경로를 다른 방향으로 새롭게 형성해 일반적으로 전파가 도달할 수 없는 지역으로 전파를 전달, 전파 도달거리를 넓히는 역할을 한다. 투과 타입은 전파의 경로 중 유리를 투과할 때 발생하는 반사 손실을 감쇄해 전파가 도달할 수 있도록 지원하고, 흡수 타입은 전자파의 에너지를 열에너지로 변환해 소실시켜 보안 시설 등에 전파가 도달하지 못하도록 막는다.

이 기술은 테라헤르츠 대역 전파의 손실을 최대한 줄여 전파 도달거리를 확장하는 데 활용할 수 있다. 이는 테라헤르츠 대역을 활용하는 6G 무선 통신 인프라 구축 시 비용 절감이 가능해질 뿐만 아니라, 기존 5G 통신 대역이나 다양한 6G 후보주파수에도 활용해 서비스 품질을 향상할 수도 있다.

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

■ RIS·위성통신·오픈랜 중심으로 기술 확보...미래 네트워크 기술 경쟁력 확보

LG유플러스는 RIS 외에도 차세대 네트워크 기술 경쟁력을 확보하기 위해 ▲주파수 확장 ▲서비스 지역 확장 ▲네트워크 확장 세가지 분야를 중심으로 선행기술 확보에 집중하고 있다.

LG유플러스는 ‘주파수 확장’을 위한 연구 중 하나로, 고주파 대역 주파수를 활용하기 위해 RIS 연구와 함께 주파수 성능을 개선하기 위한 ‘초거대 매시브 마이모 기술’과 주파수 자원을 서로 공유해 주파수 활용도를 높이는 ‘주파수 공유 기술’ 등을 연구하고 있다.

이와 함께 ‘서비스 지역 확장’ 연구의 핵심은 위성을 활용해 통신 서비스를 제공하기 위한 지상통신과 비지상통신 간 연결 기술이다. LG유플러스는 지난해 6월 양자컴퓨터를 활용한 네트워크 기술로 저궤도 위성 네트워크를 최적화하는 연구 결과를 발표하는 등 관련 기술 개발을 지속하고 있다.

또한 ‘네트워크 확장’을 위해 LG유플러스는 오픈랜 기술력 확보에 주력하고 있다. 구체적으로 LG유플러스는 오픈랜 기술력 확보를 위해 ▲2021년 12월 국내 최초 멀티벤더 오픈랜 장비 연동 검증 ▲오픈랜 지능화 기술인 RIC 검증 ▲글로벌 장비 제조사와 국내 중소기업 간 협력을 통한 생태계 구축 등 성과를 거둔 바 있다.

LG유플러스는 각종 차세대 네트워크 기술에 대한 선제적인 연구 및 실증을 통해 다가올 미래 통신 서비스에 대한 경쟁력을 확보하고, 다가올 5G 어드밴스드 및 6G 시대를 준비할 방침이다.

LG유플러스 이상헌 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.