[충청뉴스 이성현 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)은 6G 시대의 초정밀 서비스 구현을 위해 통신과 센싱을 하나의 시스템으로 결합한 ‘통신보조 초정밀·초절전 센싱시스템(컵스)’ 원천기술을 세계 최초로 개발했다고 10일 밝혔다.
6G 환경에서는 높은 주파수 대역을 활용해 더 넓은 대역폭을 확보할 수 있어 통신 속도는 물론 센싱 정확도까지 획기적으로 향상된다. 이에 따라 기존처럼 통신과 센싱 기능을 별도로 운영하는 구조를 넘어 하나의 캐리어에서 두 기능을 동시에 수행하는 통합 구조가 핵심 요소로 부상하고 있다.
ETRI가 개발한 컵스(CUPPS) 기술은 이러한 6G 통합 구조 안에서 통신과 센싱의 기능적 역할을 효율적으로 분리한 것이 특징이다. 통신은 연결을 유지하고 센싱 시점을 제어하는 역할을 담당하며, 실제 위치를 감지하는 센싱 기능은 단말에 탑재되는 초저전력 태그가 수행하도록 설계했다.
현재 5G 기반 센싱 기술은 단말이 신호를 수신하고 처리한 뒤 다시 송신하는 왕복 방식(RTT)을 사용한다. 그러나 이 방식은 주파수 비효율적인 기지국과 단말의 송수신 처리 과정에서 지연이 발생하고 전력 소모가 증가하는 한계가 있다.
또 기지국과 단말 모두의 하드웨어 성능에 따라 센싱 정확도에 한계가 있다.
컵스 기술에서는 기지국이 여러 개의 안테나를 이용해 전파 신호를 특정 방향으로 집중시키는 빔포밍(Beamforming) 기반 통신으로 단말을 제어하고 센싱 수행 시점을 정밀하게 조율한다. 단말은 지정된 시점에만 초저전력 태그를 작동시켜 센싱을 수행한다. 이를 통해 불필요한 상시 동작을 제거해 센싱 구간에서의 단말 전력 부담을 구조적으로 낮췄다.
초절전 설계 기반 센싱 태그에는 다중경로를 없애기 위해 입사된 전파를 송신기 방향으로 되돌려 보내는 재귀반사 배열(VAA) 수동형 안테나가 적용됐다. 또한 단말마다 서로 다른 주파수로 신호를 변조하되, 전력 소모를 획기적으로 줄이도록 믹스(mixer)없이 구현된 디지털 변조 방식(QFSK) 기반 후방산란(Backscatter) 기술이 적용됐다.
이는 기존에 주파수를 변경하기 위해 필요했던 전력 소모가 큰 믹스 부품을 사용하지 않고도 주파수를 조절할 수 있도록 설계함으로써 초저전력 태그 구현을 가능하게 한 것이다.
이 기술은 주변 물체에서 반사되는 불필요한 잡음을 효과적으로 줄이고, 태그에서 반사된 신호만을 선택적으로 인식하도록 해 센싱 정확도를 높인다.
아울러 여러 태그가 동시에 존재하는 환경에서도 각 신호를 주파수 차이로 구분할 수 있어 로봇, 사람, 장비 등 다양한 객체를 정밀하게 식별할 수 있다.
연구진은 기술의 실제 환경 검증을 위해 ▲6G 기지국 ▲단말 ▲초저전력 태그 ▲신호처리 모뎀 ▲제어 소프트웨어를 포함한 시험 플랫폼(PoC)을 구축했다.
야외 시험 결과 강한 간섭 환경에서도 다수 단말의 위치를 기존 5G RTT 목표 정확도 대비 350배 이상 높은 정밀도로 측정하는 데 성공했다.
이와 함께 센싱이 필요한 시점에만 초절전 설계 기반 태그만을 작동시켜 단말의 전력 소모를 기존 RTT 대비 대략 90% 이상 수준까지 줄일 수 있음을 확인했다.
기술총괄 장갑석 박사는 “이번 기술은 통신망이 단순 데이터 전달을 넘어 주변 환경을 정밀하게 인식하는 기능을 초저전력 방식으로 구현한 세계 최초 사례"라며 "드론, XR, 로봇 등 다양한 6G 핵심 서비스의 안전성과 몰입도를 크게 높여 우리의 생활 방식을 혁신하는 기반이 될 것”이라고 설명했다.
