표준연, 머리카락 두께 센서로 '5G 안테나' 성능 측정

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한국표준과학연구원(원장 박상열)이 5세대(5G) 안테나 성능을 초근거리에서 측정할 수 있는 세계 최소 수준 측정기술을 개발했다. 5G 이동통신 서비스 품질 제고에 도움이 될 것으로 기대된다.

한국표준과학연구원은 전자기표준센터 연구팀이 센서를 광섬유에 결합하는 형태로 크기를 머리카락처럼 가늘게 줄여 왜곡현상이 발생하지 않도록 해 세밀한 측정이 가능한 5G 안테나 성능 측정시스템을 개발했다고 18일 밝혔다.

이번에 개발한 5G 안테나 성능측정시스템은 개별 안테나 단위로 정밀 측정할 수 있다. 5G 안테나는 효율성을 높이기 위해 다수 안테나를 묶어서 사용한다. 개별 안테나 빔을 특정 단말에만 쓰는 빔포밍 기술과 사용 안테나 수에 비례해 용량을 높이는 다중입출력(MIMO) 기술을 쓴다.

기존 센서(이미지 왼쪽)와 연구팀이 개발한 초소형 센서(오른쪽)의 안테나 측정방식 차이
<기존 센서(이미지 왼쪽)와 연구팀이 개발한 초소형 센서(오른쪽)의 안테나 측정방식 차이>

문제는 지금까지 기술로는 한 데 묶여 있는 안테나를 개별 측정할 수 없었다는 점이다. 측정 센서 크기가 크게는 수십㎝에 달해 마이크로미터(㎛) 수준인 안테나 선로 성능에 막대한 영향을 끼치기 때문이다. 안테나에서 나오는 전자파 분포에 왜곡이 발생해 가까운 거리에서 측정하는 것이 불가능하다. 당연히 안테나를 개별 측정할 수 없었다.

연구팀은 센서 크기를 최소화하는 방식으로 문제를 해결했다. 개발 시스템 센서는 가로·세로 0.2㎜ 크기로, 두께는 0.05㎜에 불과하다. 센서를 광섬유에 결합한 형태로, 안테나 초미세선로에 0.1㎜ 이내 거리까지 근접해도 성능에 별다른 왜곡을 발생시키지 않는다. 선로 개별 측정이 가능하다.

전자기표준센터 연구팀(왼쪽부터 이동준 책임, 강노원 책임, 홍영표 선임)이 5G 기지국용 안테나 특성을 측정하고 있다.
<전자기표준센터 연구팀(왼쪽부터 이동준 책임, 강노원 책임, 홍영표 선임)이 5G 기지국용 안테나 특성을 측정하고 있다.>

별다른 부가 설비도 필요 없다. 기존 센서는 반향을 억제한 '무향실'을 사용해야 안테나 성능을 측정할 수 있었는데, 새로 개발한 시스템은 이 역시 필요로 하지 않는다. 전체 시스템 크기도 데스크톱 컴퓨터 본체 크기 정도로 작다.

표준연은 이 시스템 기술을 곧 상용화할 계획이다. 올해 말 삼성전자에 대한 기술이전과 단말기용 제품 양산을 준비하고 있다. 기지국용은 내년 초로 예정하고 있다.

홍영표 표준연 선임연구원은 “삼성전자의 여러 사업부로부터 연구 제안을 받아 과제를 수행 중”이라면서 “5G에서 사용하는 밀리미터파 주파수 대역 이동통신시스템 평가에 널리 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com