UNIST(울산과학기술원)는 전기전자공학과 이종원 교수 연구팀이 6G 통신 상용화를 앞당길 수 있는 새로운 통신 소자 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

이 교수팀은 자체 설계한 메타표면을 활용해 6G 통신용 차세대 전파 자원인 ‘궤도각운동량’(OAM·orbital angular momentum) 신호를 만들고 빠르게 수신할 수도 있는 기술을 개발했다. OAM은 전자기파가 가질 수 있는 위상학적인 궤도 꼬임 상태다.

빛(전파)의 OAM이라는 물리량을 활용한 통신 기술은 주파수 자원을 효율적으로 쓸 수 있는 기술로 꼽히고 있는데, 동일판 파장 안에서 위상이 꼬인 횟수(OAM 모드)에 따라 여러 개의 직교 신호를 만들 수 있기 때문이다.

이 덕분에 한 번에 전송 가능한 데이터양을 늘릴 수 있어 빠른 통신이 가능하다.

연구팀은 자체 설계한 메타표면을 활용해 이러한 OAM 신호를 빠르게 판별할 수 있는 통신 소자 기술을 제안했다.

메타표면은 이차원의 파장보다 작은 메타원자들의 배열로 이뤄진 구조체로, 파장보다 작은 영역에서 산란하는 빛의 진폭, 위상, 편광 등을 조절할 수 있는 특징이 있다.

개발된 메타표면은 E-band 주파수 대역에서 2종류의 OAM 모드를 발생할 수 있으며, 빔을 원하는 방향으로 보내는 조향 기능, 빔 발산각을 줄일 수 있는 렌즈 특성이 있다. 특히 이 메타표면을 180도 뒤집으면 OAM 신호를 빠르게 분리해 회수할 수 있는 수신기로 쓸 수 있다.

기존에는 동심원 형태 OAM 빔의 넓은 영역을 모두 스캔해야만 OAM 모드를 구분할 수 있었는데, 이 기술은 짧은 시간 안에 탐지기에 들어오는 신호의 유무만 알면 모드를 구분할 수 있게 한다. 신호 처리 시간이 더 짧아지는 것이다.

이 교수는 “메타표면이 OAM 신호 발생기와 수신기 역할을 동시에 수행토록 한 것”이라고 말했다.

차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr