최근 한국전자통신연구원(ETRI) 연구팀이 지하 무선통신 분야에서 획기적인 진전을 이뤘다.지상을 관통할 수 있는 '와이파이(Wi-Fi)'급 무선 네트워킹 기술을 개발해 지하 100m에서도 안정적인 통신이 가능하다. 관련 연구 결과가 IEEEXplore 저널에 공식 게재되었습니다.
전통적인 지하 무선 통신은 항상 무선 주파수 신호의 본질적인 단점으로 인해 제한되었습니다. 전파가 토양과 암석 매체를 관통하면 심각한 신호 감쇠와 품질 저하가 발생합니다.
기존의 상업용 지상 통신 시스템도 자기장 기술에 의존하지 않고 매우 높은 전송 전력에 의존하여 가용 전송 거리에 거의 도달하지 못합니다. 장치의 크기가 크고 전력 소비가 높을 뿐만 아니라 적용 시나리오도 크게 제한됩니다.
이 팀의 핵심 혁신은 자기 유도 기술을 사용하여 기존 무선 주파수 전송 방식을 대체하는 것입니다. 연구팀은 이르면 2023년 초 전압 구동 방식을 사용해 최초로 지상 무선통신의 타당성을 검증했다. 당시에는 40미터의 지하 전송 거리만 달성할 수 있었습니다.
성능 병목 현상을 극복하기 위해 팀은 저주파 전파를 사용하여 자기장의 도움으로지면을 관통하는 전류 구동 자기 유도 솔루션을 개발하여 기존 무선 주파수 신호의 감쇠 문제를 근본적으로 피하고 궁극적으로 안정적인 통신 거리를 100m로 크게 늘립니다.
연구팀은 무선 주파수 신호에 대한 강력한 차폐 능력을 갖춘 석회암 기반 환경에서 기술 검증을 완료했습니다.전체 테스트 장비 세트에는 0.9미터 × 0.9미터 송신 루프 안테나, 소형 자기장 수신 센서 및 직교 위상 편이 변조를 사용하는 무선 통신 시스템이 포함됩니다. 현재 데이터 전송 속도는 2Kb/s입니다. 대역폭은 제한되어 있지만 긴급 통신과 같은 핵심 시나리오의 기본 데이터 전송 요구 사항을 충족할 수 있습니다.
보고서에 따르면 이 신기술은 극도로 높은 전송 전력을 필요로 하지 않으며 소형화 및 저전력 소비라는 핵심 이점을 갖고 있으며 광범위한 구현 시나리오를 가지고 있습니다.
현재 ETRI는 이 기술을 스마트폰에 접목하는 연구에 착수했다. 대중화되면 터널 건설, 동굴 탐험 등 지하 작업과 레저 현장을 다룰 수 있습니다.. 가장 중요한 것은 지하에 갇혀 있거나 실종된 사람들과 긴급구조팀을 위한 중요한 통신 생명선을 구축할 수 있다는 것입니다. 또한 이 기술은 해양 시추, 국방 및 기타 분야에서도 적용 가치가 매우 높습니다.