KAIST, 6G 테라헤르츠파 생성 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 차세대 6G 무선통신, 양자 분광 기술, 6G 통신 기기 간 주파수 표준 등에 응용해 쓸 수 있는 넓은 대역의 테라헤르츠파 기술을 선보였다.

한국과학기술원(KAIST)은 김승우·김영진 기계공학과 교수 공동연구팀이 차세대 6G 이동통신 대역으로 알려진 테라헤르츠 대역에서 세계 최고 수준의 안정도를 가지는 테라헤르츠파 생성 원천기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

KAIST 연구진.(왼쪽부터)신동철 박사, 김승우 교수, 김영진 교수(사진=KAIST)

테라헤르츠파는 밀리미터파와 광파 사이(100기가헤르츠~3테라헤르츠)에 해당하는 전자기파로 차세대 테라헤르츠파 기술을 개발하기 위한 핵심 테라헤르츠 소자 개발, 평가, 선점이 필요하다.

하지만, 테라헤르츠 전송, 변조, 검출 소자들에 대한 평가를 할 수 있는 초안정 표준급 테라헤르츠 신호 생성에 어려움이 있어 핵심 소자들에 대해 접근하기 어려웠다.

기존 테라헤르츠파 생성 방식은 상대적으로 낮은 주파수 안정도를 지닌 마이크로파 원자시계에 기반했다. 최근 개발된 광 시계와 비교해 수천 배 이상 낮은 안정도를 보였다.

연구팀에서는 천조분의 일 안정도를 지닌 정밀한 광주파수 대역의 시간 표준을 안정화하는 펨토초 레이저 광빗으로부터 두 개의 레이저를 추출·합성해 테라헤르츠파를 만들었다.

특히 다양한 잡음을 분석하고, 광빗의 우수한 안정도를 유지하기 위해 잡음 보상·제어 기술을 개발했다. 이후 광빗의 넓은 대역폭 특성을 활용해 테라헤르츠파를 만들어 전대역에서 시간 표준 수준의 안정도(천조분의 일)를 가지는 것을 검증했다.

연구팀은 앞으로 세계 최고 수준의 테라헤르츠파를 생성해 6G 통신 대역에서 초고속 통신을 하고, 6G 통신 기기 간 주파수 표준으로 활용할 수 있다고 기대했다.

주저자인 신동철 연구원은 “테라헤르츠 생성 기술 개발을 통해 세계 최고 수준의 광 시계 안정도를 테라헤르츠 영역으로 확장할 수 있다는 사실을 검증했다”며 “앞으로 테라헤르츠 핵심 소자 평가 등에 응용해 테라헤르츠 대역 표준 확립에 도움될 것”이라고 했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난 달 11일자로 게재됐다.