자기장은 지표 투과(심도) 측면에서 무선 주파수 신호의 한계를 극복합니다.
대한민국 전자통신연구원(ETRI) 연구진이 지구 표면 아래 최대 100미터 깊이까지 통신이 가능한 새로운 지하 무선 통신 기술을 성공적으로 개발했습니다. IEEE Xplore 저널에 발표된 이 새로운 방식은 자기 유도(magnetic induction)를 활용하여 지하에 있는 장치와 명확한 통신을 제공하며, 기존의 무선 주파수(radio-frequency) 방식에서 발생하던 신호 감쇠 및 저하 문제를 근본적으로 해결합니다.
테스트에 사용된 장비는 (상대적으로) 작은 0.9m x 0.9m 크기의 송신 루프 안테나와 소형 자기장 수신 센서로 구성되어 있습니다. 이 모든 장비는 직교 위상 편이 변조(quadrature phase-shift keying modulation) 방식을 사용하는 무선 통신 시스템에 연결되어 데이터를 전송하며, 현재 전송 속도는 매우 제한적인 2 Kb/s에 불과합니다. 테스트는 무선 신호 차단에 효과적인 것으로 알려진 석회암 기반암 환경에서 수행되었습니다.
이 기술의 기본 아이디어는 2023년, 연구진이 전압 구동 방식(voltage-driven method)으로 지표 투과 무선 통신이 가능하다는 것을 최초 발견하면서 개발되었습니다. 이전 버전 기술의 한계를 극복하기 위해, 연구진은 저주파(low radio frequencies) 무선 주파수를 사용하여 자기 유도를 통해 지하로 무선 신호를 전송하는 전류 구동 방식(current-driven method)을 개발했습니다. 초기에는 연구진이 지하 40m까지 통신 범위를 확보하는 데 그쳤으나, 자기 유도로 전환함으로써 통신 범위를 100m까지 대폭 확장할 수 있었습니다.
[관련 연구 결과]
- 연구진, 원자로 내부에서 작동 가능한 Wi-Fi 수신기 개발
- 연구진, 다중 액세스 포인트를 감염시키는 대규모 Wi-Fi 취약점 발견
- 연구진, 5G 연결보다 24배 빠른 초당 15 기가바이트 전송 무선 트랜시버 구축
'지구 투과 통신 시스템(Through-The-Earth communications systems)'이라는 지하 투과 통신 방식은 이미 존재합니다. 그러나 기존 장비들은 자기장을 활용하지 않고, 유용성을 확보하기 위해 필요한 통신 범위를 달성하기 위해 극도로 높은 전송 출력에 의존한다는 한계가 있습니다. 연구진이 개발한 새로운 유형의 자기장 통신은 지하 투과 통신을 더 낮은 전력으로 더 넓은 애플리케이션에 적용할 수 있는 더 작고 휴대 가능한 장치에 통합할 수 있는 잠재력을 제공합니다.
ETRI는 이미 이 기술을 스마트폰에 구현하는 방안을 모색하는 것으로 알려졌습니다. 이 기술이 더욱 휴대하기 좋은 장치에 탑재되면, 터널이나 동굴에서 작업하거나 레크리에이션 활동을 하는 거의 모든 산업과 개인에게 지하 무선 통신 접근성을 확대할 수 있습니다. 무엇보다 중요한 점은, 이 기술이 긴급 서비스가 지하에 갇히거나 실종된 개인과 통신할 수 있게 할 잠재력을 갖추었다는 것입니다. 또한 ETRI는 이 기술이 해양 시추 및 국가 방어 분야에 유용할 가능성도 논의한 것으로 알려졌습니다.
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