[박광준 기자] 세종대학교(총장 배덕효) 전자정보통신공학과 김동호 교수팀이 5G 이동통신을 포함한 차세대 무선통신 기술 패러다임 안테나를 개발했다.

차세대 무선통신 기술 안테나는 간단한 구조로 효율적인 고이득 빔 조향과 편파변환이 가능하다. 안테나는 S대역 메타표면구조를 이용해 전파를 변환하는 기술을 가진다.

기존의 전기적 빔 포밍 안테나는 높은 복잡도와 개발과 보수에서 높은 비용을 요구한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복키 위해 김 교수팀은 페브리페로 공진을 응용한 전기적 빔 포밍과 편파 변환이 가능한 안테나를 개발했다.

연구된 안테나는 부분반사표면인 상판과 접지면 사이의 페브리페로 공진을 활용해 고이득 빔을 만든다. 접지면에는 인공자기도체(artifical magnetic conductor,AMC)를 도입하고 벡터다이오드를 설치해 간단한 구조로도 전기적 빔 조향이 가능하다. 다층 메타표면기술 기반의 전기적 편파변환이 가능한 부분반사표면을 최초로 개발해 단일 안테나로도 고이득 빔과 다양한 편파 제공도 가능하다.

빔 조향 기술은 5G 이동통신 상용화에 필수적인 송수신 데이터의 전송 효율 향상과 통신 음역지역 해소에 핵심 기술이다. 편파변환 기술은 무선통신 채널 용량을 증가시키고 채널 간 전파 간섭을 완화할 수 있는 장점이 있다.

제안된 안테나는 차세대 무선통신에 새로운 설계 및 운용 패러다임을 제시한다. 연구팀은 간단한 구조와 저렴한 비용으로도 안테나가 전기적 빔 포밍과 편파 변환을 가능하게 했다. 연구 결과는 안테나의 개발, 유지, 보수 비용을 절감하고 높은 전력을 요구하는 응용분야에 적용 가능할 것으로 기대된다.

김 교수는 “지적 호기심에 근거한 지속적인 탐구와 체계화된 연구 과정 속에서 연구결과를 도출할 수 있어서 기쁘다"면서, "힘들고 지난한 연구과정을 묵묵히 잘 지나온 학생들에게 영광을 돌린다”고 말했다.

한편, 연구 성과는 Transactions on Antennas and Propagation, Applied Sciences에 기재 됐으며 연구팀은 2021 한국전자파학회의 하계와 동계 종합학술대회에서 우수 논문상을 수상했다.