전기 적게 쓰면서 신호 정확하게..6G 통신용 반도체 소자 개발

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 전기를 적게 쓰면서 신호를 빠르고 정확하게 처리하는 6G 통신용 반도체 소자를 개발했다.

김명수 울산과학기술원 전기전자공학과 교수.(사진=울산과학기술원)

울산과학기술원(UNIST)은 김명수 전기전자공학과 교수 연구팀이 미국, 프랑스, 이스라엘 연구진과 함께 저전력 초고속 아날로그 스위치를 개발했다고 6일 밝혔다.

아날로그 스위치는 무선 통신 전파를 골라내 전달하거나 차단하는 데 쓰는 반도체 소자다.

6G 통신으로 자율주행, AR·VR(증강·가상현실) 같은 무선 환경을 지원하려면 통신 소자가 쓰는 전력을 줄여야 한다. 기존 다이오드나 트랜지스터 기반 아날로그 스위치는 작동하지 않을 때도 대기전력을 쓰는 문제가 있다.

연구팀은 2차원 반도체물질인 이황화몰리브덴을 이용해 대기전력 소모가 없는 아날로그 스위치를 개발했다. 이 스위치는 테라헤르츠 고주파 영역에서도 작동해 국제전기전자공학회(IEEE) 6G 통신의 데이터 전송 요구 속도인 초당 100기가비트의 속도를 나타낼 수 있다.

AR·VR을 끊기지 않도록 만들기 위한 신호 변조 기술도 지원할 수 있다. 신호 변조는 신호를 빠르게 전달하기 위해 전파를 적합한 주파수나 파형으로 바꾸는 과정을 뜻한다.

실험에서 테라헤르츠 고주파 대역에서 스위치가 잘 작동한다는 것을 뜻하는 480기가헤르츠의 측정 범위까지 온(on)상태에서 작은 저항 값과 오프(off)상태에서 작은 커패시터 값을 보였다. 다양한 변조 기술에서 초당 100기가비트의 전송 속도를 기록하면서 오차율이 낮게 나타났다.

김명수 교수는 “6G 기술용 통신 소자는 초당 100기가비트의 데이터 전송 속도, 테라헤르츠 영역의 동작 주파수 조건을 만족하면서 복잡한 변조 기술을 지원할 수 있어야 한다”며 “앞으로 초고속 통신 조건을 만족하면서 배터리 사용량은 줄일 저전력 통신 소자를 개발해 6G 통신 시스템 상용화에 기여하겠다”고 말했다.

연구결과는 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)’에 지난 달 31일자로 게재됐다.