[방송기술저널 전숙희 기자] 한국전자통신연구원(ETRI)가 화재나 재난, 전쟁 등 이동통신 인프라가 부족한 지역이나 붕괴 지역에 빠르게 공중에서 임시로 이동통신 네트워크를 구축할 수 있는 기술을 개발했다. 이로써 드론을 통해 대용량‧장거리 이동통신 인프라를 제공하는 길이 열렸다.
ETRI는 지난해 말 충남 태안군 일원에서 공중 이동체와 지상 시스템 간 2.5km 거리에서 1.3Gbps 이동통신 서비스 시연에 성공했다고 2월 6일 밝혔다.
10km 거리에서는 300Mbps 속도가 나왔으며, 복수의 공중이동체를 운용한 넓은 지역 통신 커버리지를 제공하는 시연 등도 성공했다. 또한, 지난달에는 대전 대덕구 문평동 소재 드론공원에서 이번 기술을 활용한 재난 대응 서비스 시연도 진행했다.
ETRI가 개발한 공중이동체 기반 대용량 장거리 이동통신 인프라 제공 기술은 150m 저고도 공중 환경에서 체류가 가능한 드론, 도심교통항공(UAM) 등 공중이동체를 활용해 지형지물의 제약 없이 신속한 이동통신 인프라를 제공한다.
향후 자연재해, 인재 및 통신 재난 환경에서 신속한 통신망을 구축해 국민의 안전과 공공 편의를 제공하고 경제적 손실을 최소화하는 핵심 기술로 사용될 전망이다.
이번 기술은 △공중 통신 기지국을 제공하는 공중 시스템 △장거리 대용량 공중-지상 간(A2G) 링크를 제공하는 지상 통신 시스템 △인프라 운영‧관리‧제어 시스템 등으로 구성된다.
ETRI가 이번 시연에 활용한 공중 시스템은 5G 소형셀 기지국과 공중 이동백홀 터미널을 탑재한 45kg급 중량의 X-8 드론으로 구성된다. 아울러 지상 시스템과 밀리미터 대역(mmWave) 기반 장거리 통신 기술을 통해 연결된다.
드론의 전력 제한을 극복하기 위해 공중시스템은 지속적인 전력이 공급되는 유선 형태를 가질 수 있도록 제작했고, 유선 운용이 불가능한 지역에서는 공중시스템 스위칭을 통해 통신 서비스를 지속할 수 있다.
ETRI는 “드론이나 UAM과 같은 공중시스템에 소형셀, 이동 백홀 터미널 등을 탑재해 재난이나 재해 지역, 통신 불가 지역의 구조·구난에 신속히 대응할 수 있다”고 설명했다.
ETRI는 밀리미터파 대역의 짧은 전송 거리 한계를 극복하고 광대역 고속 데이터 전송을 제공하는 기술을 적용해 통신에 성공했다. 소형·경량·저전력의 공중-지상 간 대용량 장거리 통신 시스템인 셈이다.
현재 공중이동체-지상 간 무선통신 기술은 5km 이내에서 40Mbps급 전송 속도를 제공하는 수준에 머물러 있다. 20km에서는 수십 kbps급 전송 속도여서 장거리에서 대용량 통신을 지원하는 데는 한계가 있었다.
ETRI가 개발한 공중-지상 간 대용량 장거리 통신 시스템 통신 시스템은 10km의 공중-지상 통신 거리에서도 다채널 4K UHD 영상을 원활하게 전송할 수 있는 수준이다. 즉 장거리 고속 데이터 전송이 필요한 산업군에 확대 적용되고 있는 무인 항공기와 UAM 운용을 위한 공중 통신 기술로도 활용할 수 있다.
ETRI는 본 기술의 요소 기술로 ▲3차원 공중 이동백홀 전송기술 ▲3차원 공중 이동백홀 접속기술 ▲공중 이동백홀 고효율 장거리 송수신 RF/안테나 기술 ▲5G 플라잉 기지국 기술 ▲테더드 공중이동체 기술이 핵심이라고 설명했다.
ETRI 연구진은 UAM 기체 개발 기업과 무인기 통신 전문 기업에 공중-지상 간 대용량 장거리 통신 기술에 대한 3건의 기술 이전을 완료했고, 추가 확장 기술에 대한 기술이전도 진행할 예정이다.
또한, 공중이동체 기반 대용량 장거리 5G 이동통신 인프라 제공 기술의 핵심 기술 연구를 통해 4편의 SCI 논문 게재와 국제학술대회 우수 논문상 수상을 통해 연구의 우수성을 인정받았다. 국내외 특허 출원 34건 및 등록 2건, 국내 표준 6건, MWC 2024 기술 전시 등 성과를 얻기도 했다.
배정숙 ETRI 지능무선액세스연구실장은 “재난 재해뿐만 아니라 해상 산간 등 통신 인프라가 부족한 지역에서 조난, 실종자 수색, 응급환자의 원격진료, 긴급 치안, 경호, 정찰 등에 널리 활용할 수 있어 국민 생활 안전 및 편의에 큰 도움을 줄 것”이라고 전했다.
백용순 ETRI 입체통신연구소장도 “기존 지상을 대상으로만 통신 네트워크가 이뤄졌는데 이번 기술은 처음으로 지상과 비지상 네트워크를 아우르는 기술”이라며 “6G 입체통신의 상공 네트워크를 위한 기반 기술이 되리라 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)의 지원을 받아 진행한 ‘방송통신산업기술개발’ 사업의 일환으로, 공중이동체 분야에 ㈜네스앤텍, 5G 소형 셀 분야에 ㈜이노와이어리스, 기술 검증 분야에 ㈜KT가 공동연구기관으로 참여 중이다.
