자유 공간 광학 기술, 초고속 무선 연결성 구현에 대한 가능성 제시
에인트호번 공과대학교(Eindhoven University of Technology, TU/e) 연구진이 보이지 않는 적외선 광을 활용하여 4.6킬로미터(2.85마일)의 거리에서 5.7Tb/s(테라비트/초)의 고속 무선 데이터 전송을 성공적으로 시연했습니다. 이 기록적인 성과는 도심 환경에서 해당 거리로 달성된 무선 통신 최고 데이터 전송률을 보여준 것으로 평가됩니다.
이 초고속 연결은 에인트호번 북쪽의 TU/e 캠퍼스와 남쪽의 하이테크 캠퍼스(High Tech Campus, HTC) 사이에 구축되었습니다. 해당 시스템은 지역 통신 장비 공급업체인 Aircision이 개발한 첨단 광학 안테나를 이용하며, 자유 공간 광학(Free-Space Optical, FSO) 통신 방식을 채택했습니다. 이 기술은 집중된 적외선 빔을 통해 데이터를 전송함으로써, 기존의 케이블이나 전파 신호에 의존하지 않는 초고속의 간섭 없는 무선 통신을 실현합니다.
다만 적외선 데이터 전송 방식은 명확한 시야 확보가 필수적이며, 상대적으로 짧은 범위에 국한되고, 환경적 요인에 취약하다는 등의 몇 가지 한계점을 가지고 있습니다. 이러한 점은 다른 무선 기술과 비교할 때, 장거리 통신이나 지속적이고 신뢰할 수 있는 연결성이 필요한 환경에서는 덜 이상적일 수 있습니다.
- 광학 장치는 빛을 통해 최대 25 Gbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있으며, 초저지연 및 최대 25킬로미터의 범위를 지원합니다.
- 연구진은 5G 연결 대비 24배 빠른 초당 15기가바이트(Gigabytes per second)로 데이터를 전송하는 무선 송수신기를 제작했습니다.
- 유럽은 정지 궤도 위성에서 항공기까지 기록적인 기가비트(Gigabit) 데이터 전송을 달성했습니다.
이 프로젝트에 참여한 TU/e의 박사 연구원 빈센트 반 블리트(Vincent van Vliet)는 이 성과가 갖는 중요성을 강조하며, "적외선 무선 통신은 광섬유에서 알려진 높은 데이터 속도와 무선 통신 시스템의 유연성을 결합한 방식입니다. 기존의 무선 및 광섬유 기술을 보완함으로써, 지구상의 모든 구석에 고속 데이터 연결성을 제공하는 데 필요한 고밀도 네트워크 구축이 가능해집니다."라고 밝혔습니다.
이러한 성과는 TU/e가 고속 무선 통신 실험을 목적으로 영구 설치한 Reid Photonloop 테스트베드를 활용하여 가능했습니다. 이 시스템은 단일 전송에서 여러 파장을 결합하는 첨단 기술을 통합하고 있습니다. 이 방식은 통상적으로 광섬유 분야에서 사용되지만, 여기서는 무선 FSO 통신에서 이와 같은 규모로 처음 적용된 것입니다. 전송된 적외선 빛이 고도로 집중된 특성을 가지기 때문에, 잠재적인 간섭 없이 수많은 통신 링크가 동시에 공존할 수 있습니다.
TU/e 고용량 광 전송 연구실(High-Capacity Optical Transmission Lab) 책임자이자 부교수인 치고 오콘크워(Chigo Okonkwo)에 따르면, 이 테스트베드는 고속 무선 통신 기술을 정교화하고, 모든 기상 조건에서 시스템의 신뢰성 및 가용성을 최적화하는 데 기여할 것입니다.
Aircision은 이 기술의 실용적 활용 방안을 모색하고 있으며, 특히 광섬유 인프라 설치가 어렵거나 비용이 과도하게 높은 지역에서 새로운 5G 또는 6G 안테나를 기존 네트워크에 무선으로 연결하는 방안을 핵심적으로 추진하고 있습니다.