6세대(6G) 이동통신 미래기술 선점을 위한 경쟁이 한창이다.
지난 7월 기준 국내 5G 보급률은 14.3%에 불과했다. 하지만 삼성전자는 지난달 14일 차세대 6G 비전을 제시하는 백서 ‘새로운 차원의 초연결 경험’을 발표했다. 또 LG는 지난 12일 한국표준과학연구원, 한국과학기술원(KAIST)과 6G 개발에 협약했다.
통신망 세대 교체는 10년 주기로 이루어진다. 2020년대는 5G가 나왔으니 6G는 2030년대에 나와야 하는 셈이다. 아직 10년이라는 여유가 있음에도 벌써부터 6G 선점을 위한 연구 경쟁이 치열하게 벌어지고 있다.
삼성전자의 6G 백서에 따르면 6G에서 최대 전송속도 1000Gbps에 이른다. 무선 지연시간은 100μsec로 예상된다. 속도는 5G보다 50배 빠르고, 무선 지연시간은 10분의 1로 줄어드는 것이다. 전문가들은 이를 바탕으로 6G 시대에는 인공지능(AI)이 생활 곳곳에 스며들 것으로 예상하고 있다.
삼성전자 백서에는 6G 요구사항을 충족시키기 위해 연구가 필요한 후보 기술로 '테라헤르츠(THz)' 주파수 대역 활용을 거론했다. 한국전자통신연구원(ETRI)에서도 6G 이동통신을 주도하는데 있어 위성통신과 테라헤르츠(THz) 전파기술이 핵심 역할을 하게 될 것이라고 전망했다.
이와 관련해서는 기술전문 매체 벤처비트도 27일(현지시간) 6G의 핵심 주파수인 '테라헤르츠(THz)'를 집중 조명했다.
전파는 일반적으로 1초 동안 진동하는 수를 나타내는 국제 주파수 단위인 '헤르츠(Hz)'의 배수로 측정한다. 키로헤르츠(kHz)는 1000Hz, 메가헤르츠(MHz)는 100만Hz, 기가헤르츠(GHz)는 10억 Hz, 테라헤르츠는 1조Hz다. 주파수가 증가할수록 데이터에 더 많은 대역 폭을 사용할 수 있지만, 무선 전파는 이동거리가 줄고 간섭받기 쉬워진다.
AM 라디오는 약 10kHz 블록을 사용해 540kHz~1.6MHz 주파수 사이의 모노 오디오 신호를 전송한다. FM 라디오는 88.1MHz~108.1MHz 주파수 사이의 약 200kHz 스펙트럼 블록을 사용해 AM 라디오 보다 우수한 품질의 오디오를 송출한다.
비디오와 오디오 신호를 전달해야하는 TV는 54 ~ 88MHz, 174-216MHz 및 470 ~ 806MHz 주파수에서 다양한 대역폭을 사용한다. 인터넷 Wi-Fi (2.4GHz / 5GHz)와 셀룰러는 고주파 블록을 넘기기 시작했다.
오늘날 주머니 크기의 5G 모뎀은 거의 백만배나 더 높은 39GHz 밀리 미터파 주파수로 송신할 수 있다. '서브 밀리미터 파' THz 주파수는 밀리미터 파보다 훨씬 높지만 안전하다.
테라헤르츠 주파수는 전자파 스펙트럼에서 밀리미터파 대역과 원적외선 대역의 중간에 위치하는 100GHz~10THz 사이이다. 아직까지 소자 및 부품 등 관련 기술이 미흡한 미개척 주파수 대역이다. 수증기 등 대기의 수분에 강하게 흡수되며, 플라스틱, 나무, 종이, 옷감 등 비이온화 물질은 투과하고 금속에는 반사하는 특성을 가지고 있다. 엑스레이와 비슷한 성격에 THz파를 티레이(T-Ray)라고도 한다.
THz파는 엑스레이와 달리 인체에 무해하다. 그럼에도 엑스레이처럼 내부 관측이 가능해 소형의 고해상도가 요구되는 고화소 카메라 제작에 사용할 수 있다.
엑스레이나 초음파 검사 장비를 대체해 비파괴·비접촉 검사장비에 적합하다. 미국 테라센스, 일본 NEC, 캐나다 INO, 프랑스 I2S 등이 상용화에 성공한 것으로 알려졌다.
THz 기술을 빠른 시일내에 스마트 폰에 적용하기는 힘들어 보인다. 국제 이동통신 표준화 협력 기구(3GPP)는 2030년 전에 THz 기술의 상용화가 힘들것으로 내다봤으며 삼성도 2028년 상용화를 목표로 삼고 있다.
하지만 2030년까지 전세계적으로 THz 엔지니어링 개발은 가속화될 것으로 보인다. 글로벌 5G 솔루션 업체 키사이트테크놀로지는 5G가 대중에 잘 알려지지 않았던 무렵부터 6G연구소를 설립할 수 있도록 지원했다. 미국 FCC는 지난 해 초고주파수 기술을 실험 하는 기업에 10년 면허를 제공하고 95GHz에서 3kHz까지 광범위한 주파수 영역을 개방했다.
국내에서도 연구가 활발하다. 지난 23일 과학기술정통부는 5G·테라헤르츠에 적용할 전파모델 국제표준을 추진한다고 밝혔다. 6G 시대를 선점하기 위한 주파수 경쟁이 내외를 가리지 않고 벌써부터 수면 위로 떠오르는 모양새다.
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