현재 세계 각국의 이동통신 격변의 현장은 현재진행형인 4차 산업혁명의 중요한 핏줄 역할을 해줄 차세대 이동통신, 5G , 6G 기술 개발을 위한 경쟁으로 치열하다.
지난 2018년 12월 1일 0시, 대한민국이 세계 최초로 5세대 이동통신인 5G의 첫 주파수를 발사하면서 5G 통신 세계 최초 상용화 타이틀을 거머쥐었다. 이때 불과 55분 후 선수를 놓친 미국이 뒤늦게 5G 전파를 발사하면서 땅을 치고 후회하기도 하며 그 기술 강대국인 미국보다 한발 앞선 기술력과 행동력으로 차세대 이동통신 기술에 대한 대한민국의 역사적 사건이 되는 순간이였다.
그러나 현재 우리나라는 5G를 가장 먼저 상용화하긴 했지만 서비스 미흡 논란과 미국, 중국 등의 국가들에 기술개발 추격에 시달리고 있기도 하다. 그러나 꾸준한 관련 기술 개발을 통해 아직은 선두 지위를 굳건히 지키고 있는 중이다.
오늘은 이런 한국의 최신 5G, 6G 기술력을 옅보는 시간을 가져보도록 하자.
우주기술의 발전과 5G의 결합
현재 우리나라의 5G 상황은 그리 녹록치는 않다. 최초로 5G를 상용화하긴 했지만 너무 서두른 탓일까? 기대와는 달리 서비스 품질 논란이 계속되고있다. 현재 이동통신 3사들은 대도시 지역 등에는 대부분 기지국과 단말기 등 5G 서비스 망을 구축하고있다.
그러나 도서산간 지역과 지방 소도시 등에서는 여전히 인프라 부족에 시달리며 ㅂ이를 해결하기 위해 한국전자통신연구원(ETRI)에서는 지난 1월 위성 통신을 활용하여 5G 서비스 영역을 획기적으로 늘릴 수 있는 기술을 개발하게 되었다.
ETRI는 세계 최초로 5G 위성 다중연결망을 구축해 서비스 시연에 성공했는데, 5G와 위성통신을 동시 연결하여 5G 서비스를 이용하다가도 기지국이 없거나 부족한 지역 등에서 위성 통신 서비스를 유지하기 위해 고안한 방법이다.
언제 어디서나 5G 서비스 이용을 위한 이 기술이 실제 서비스되면 5G망이 부족한 도서 산간 지역은 물론 해상 또는 재난 상황 등의 대처에서도 신속, 정확한 지속가능한 초고속 인터넷 및 통신 서비스가 가능하게 된다.특히 2개의 5G-위성 다중연결망을 이용하여 한국과 프랑스를 잇는 대륙 간 5G 서비스를 실현해내는 기술적 방향성을 제시하기도 했다.
5G 통신 기반 열차 자율 주행시스템
한국철도기술연구원에서는 2020년 9월 세계 최초로 5G 통신 기반의 열차 자율주행시스템 핵심 제어기술을 개발하기도 했다. 이로인해 기존 열차의 위치만 고려하던 제어방식에서 선행 열차의 주행 정보를 실시간으로 반영하고 열차 간 간격을 제어 및 열차간 직접 통신을 통해 분기기를 제어할 수 있게 되었다.
열차끼리 직접 통신에 성공한다면 자신의 위치와 방향을 스스로 결정하고 제어할 수 있게 되므로 지상의 신호 설비를 최소화 할 수 있게 되며 또한 정밀 간격제어기술로 인해 열차의 운행 간격을 지금보다 30% 이상 단축할 수 있어 출퇴근 열차 운행 집중시간에 효율적인 운행도 가능하게 된다.
기지국 간에 데이터 간섭 해소
앞서 사용되던 4G의 경우 2.6GHz가 가장 높은 주파수 대역이 필요하였지만, 현재 5G는 3.5GHz에서 더 나아가 28GHz의 초고주파 대역까지 사용하게 되었다. 이로인해 전송 거리가 짧아지며 촘촘한 기지국의 건설이 필요하데 되었는데 문제는 너무 촘촘한 기지국의 배치는 데이터 간섭 현상이 생기며 통신 품질이 떨어지게 될 수도있다.
이런 문제점으로 인해 한국표준과학연구원에서는 2021년 2월 5G 주파수 필터를 개발하게되는데, 주파수 필터란 특정 주파수만을 통과시키고 그 외 대역에서는 신호를 차단하는 역할을 하는 것으로 5G 통신의 품질을 높이기 위해 고성능의 수많은 필터가 필요하게 되었다.
이에 한국표준과학연구원에서는 기존 해외에서 수입되던 제품보다 뛰어나고 저렴한 가격을 자랑하는 필터를 개발하게 되는데, 머리카락 두께의 반 정도인 50μm의 필름이 바로 그것이다. 수입 필터는 필터와 안테나를 연결하는 추가 공정이 필요하였다.
그러나 연구팀이 개발한 이 필터는 단일층 금속 시트(sheet) 형태로 제작되어 유연하고 스티커처럼 탈부착이 가능하게 만들어졌으며, 2차원 표면의 미세한 단위 구조를 주기적으로 배열하여 전자파, 빛의 반사, 굴절, 투과등을 조절하는 메타표면 필터를 이용하면서 5G 통신 시스템에 최적화된 성능을 가질수 있게 되었고 기존 필터 대비 대역폭, 손실특성, 주파수 선택특성 등에서 우수한 성능을 보여주고있다.
전자파 흡수 소재 개발
5G 통신망의 핵심 기술 중 하나는 다른 주파수의 간섭을 최소화하는 것으로, 특히 우리 주변의 많은 전자제품에서 발생하는 전자파 노이즈는 다른 제품에 간섭을 일으키고 성능에 저하를 발생시키는 요인이 된다.
이를 방지하기 위한 필수 소재는 전자파 차폐 소재로써, 기존의 반사 차폐 소재는 고전도성의 소재를 사용해 들어오는 전자파의 90% 이상은 반사하고 나머지 10% 정도만을 흡수하였지만, 5G의 상향된 통신 주파수를 효과적으로 이용하기 위해서 단순히 반사만 하는 차폐 소재가 뿐만 아니라. 흡수와 제거가 가능한 소재가 필요했다.
랖서 소개한 한국재료연구원에서 올해 3월 세계 최초로 개발한 5G 통신용 필름은 이같은 수요를 완벽히 감당할 수 있는 성능을 가졌다.
1% 이하의 전자파만을 반사하고 90% 이상을 흡수하는 데 성공하며, 5G 통신에 사용되는 주파수에서 우수한 흡수 성능을 보이는 자성 소재 및 고분자를 혼합하여 복합소재 필름 위에 전도성 섬유를 격자 형태로 재봉하는 형태로 발전시켰으며, 얇고 유연하여 10회 이상 접었다 피더라도 성능의 저하가 없을 정도였다.
이런 기술적 발전을 통해 전파간 혼선을 없애고 5G의 통신 성능을 크게 향상 시킬 수 있어 자율주행기술 등의 신뢰성을 크게 높일 것으로 기대된다.
한국의 이동통신 기술의 발전, 5G & 6G 기술 관련주, 수혜주
케이엠더블유, 에프알텍, 이수페타시스, 엘지유플러스, 케이티, 에스케이티, 퀄컴, 쏠리드, 다산네크웍스, 이노와이어리스, 서진시스템, 에이스테크, 대한광통신 등이 관련주, 수혜주라고 볼 수 있다.
출처: https://qlehfl0321.tistory.com/ [돈이 money? 의 돈 공부 거기에 일상까지 한 스푼 더합니다.]
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