6G 기술 상용화 경쟁 속
측정표준의 토대를 만드는 사람들

물리표준본부 전자파표준그룹 전자파측정기반팀
조치현 책임연구원(팀장)
권재용 책임연구원, 강태원 책임연구원
구현지 선임연구원, 김대찬 선임기술원

5세대이동통신(5G)보다 50배 빠른 6세대이동통신(6G) 상용화가 머지않았다. 예상 시점은 2030년, 상용화까지 지금으로부터 8년 정도 남은 셈이다. 6G 등 이동통신 시스템이 중심이 되는 디지털 산업 분야는 선점한 쪽이 시장을 장악하는 기술패권 경쟁의 전장으로 여겨진다. 미국, 중국 등 주요국은 2028~2030년을 목표로 6G 상용화를 준비 중인 가운데, 우리나라는 5G에 이어 6G에서도 ‘세계 최초’ 타이틀을 거머쥐겠다는 구상을 하고 있다. 어떤 목표이든 마찬가지이지만 6G 상용화 역시 기초가 중요하다. 대한민국 6G 상용화의 길을 닦고 있는 KRISS 전자파측정기반팀을 만나봤다.

▲ 좌측부터 구현지 선임연구원, 권재용 책임연구원, 조치현 책임연구원, 김대찬 선임기술원, 강태원 책임연구원

새로운 도전과 기회의 장, 6G

임피던스, 전력, 유전율, 감쇠량 등 전자파 핵심량의 표준 확립과 통신 및 반도체 산업에 필요한 측정기술들을 근접 지원하고 있는 전자파측정기반팀. 전파를 활용하는 다양한 분야에 있어 측정표준 기반을 제공해온 이들 앞에 새로운 도전의 영역이 열렸다. 바로 5G에 이은 6G 시대의 도래다.

권재용 책임연구원 “제가 LG전자기술원에서 3G 및 멀티미디어 디바이스를 개발할 당시만 해도 정밀측정을 걱정하며 제품을 설계/개발하던 시절은 아니었습니다. 그런데 밀리미터파를 이용하는 5G 시대에 접어들면서 통신기술과 정밀측정이 별개로 다뤄져서는 연구개발이 어렵다는 것을 실감했죠. 6G 시대가 열린다면 초반부터 정밀측정과 통신기술의 자연스러운 협업이 이루어져야 한다고 생각해왔어요. 그러다 KRISS로 적을 옮기게 됐고 2020년 전자파표준그룹장을 맡게되면서 통신 분야 측정표준 연구를 추진해보려는 구상을 세웠던 겁니다.”
이미 국내 최고 수준에 다다른 국방 관련 전자파 연구에 이어 그룹의 연구 포트폴리오를 통신 분야로 확장해 보고 싶은 마음이 들었다는 권재용 책임연구원. 때마침 2020년 5월 경 KAIST-LG전자 ６G연구센터로부터 sub-THz(95 GHz ~ 3 THz) 측정지원 요청이 왔다. 권재용 책임연구원은 당시 KRISS와 KAIST의 협업 가능성을 논의했으며 이를 기점으로 KRISS-KAIST- LG전자 6G 이동통신 연구협의체 구성, 6G 국책과제 컨소시엄 구성 등이 일사천리로 이루어졌다.

▲ 채널모델측정시스템으로 전자파 경로를 측정하는 모습

성과 그리고 과제

전자파측정기반팀의 6G 측정표준 확립 전략은 협업을 통한 기본 측정량의 단기간 확립과 이를 기반으로 한 산업체 요구 측정기술 개발이다. 최근에는 6G 후보주파수 중 하나인 110 ~ 170 GHz 대역에서 고속으로 동작하는 반도체들을 평가하기 위한 시스템을 개발하고 일부 측정서비스를 기업들에 제공하고 있다.

강태원 책임연구원 “6G에 사용되는 100 GHz 이상의 주파수 대역에서는 전파의 파장이 매우 짧아 몇 mm 만 움직여도 전자파의 수신값이 크게 변합니다. 이를 제어하기 위해서는 로봇이 필수적이죠. 이를 이용해 다양한 측정기술을 만들 수 있습니다. 굉장히 정밀하게 반복적인 측정을 할 수 있는 시스템이라고 보시면 됩니다. 대표적으로 핸드폰의 수신 성능을 예측하는 통신채널 모델링기술과 sub-THz 안테나 평가기술, 반도체 프로브 접촉 자동화기술 등을 개발할 수 있습니다.”

그러나 초반에는 이상과 다른 현실에 어려움을 겪기도 했다. 앞으로 나아갈 길은 6G와 로봇기술의 융합에 있다고 판단하고 2021년 거금을 들여 로봇시스템을 구매했지만 그들이 꿈꿨던
장밋빛 미래와 현실은 달랐던 것이다. 

권재용 책임연구원 “국내 대리점의 기술영업 담당자조차 해당 로봇을 우리가 원하는 특수한 용도로 적용해 본 적이 없었어요. 특정 프로그램언어를 사용하는 GUI 로봇 제어프로그램도 국내 최초의 시도라는 담당자의 말을 들었을 때 불안과 걱정이 밀려오더군요. 로봇시스템의 네트워크 연결부터 수백 페이지에 이르는 로봇제어프로그램의 이해 그리고 최종적으로 전자파 측정시스템과의 연동까지 수많은 난관을 극복하며 로봇 기반 전자파측정 시스템을 개발했습니다. 앞으로 완성도를 높이고 더욱 고도화시켜야겠지만 첫 단추는 무사히 꾄 것 같아요.”

▲ 늘 다음 단계를 내다보며 도전을 거듭하고 있는 전자파측정기반팀

함께 그리고 차근차근 세워나갈 측정표준

조치현 책임연구원 “6G와 같은 연구분야는 몇몇 연구자 그룹, 일부 연구소나 기업이 연구한다고 해서 성과를 낼 수 있는 영역이 아닙니다. 대규모의 인력과 비용이 투입돼야 하죠. 그런 면에서 정부가 국가필수전략으로서 과감한 투자를 한다는 것은 우리나라 통신산업의 미래를 봤을 때 매우 반길만한 소식입니다. 다만 우려스러운 부분은 6G에 대한 기초연구가 부족하다는 점이에요. 예를 들어 전 세계적으로 100 GHz 이상에서 측정표준이 없는데 이러한 부분들이 간과되고 있죠.”
권재용 책임연구원 “어디를 가서나 측정표준이라는 기초공사가 선행돼야 함을 알리고 있는데, 그 필요성에 공감하는 분들이 향후에 저희와 뭔가를 함께 해볼 수 있지 않을까 막연하게나마
기대하고 있어요.”

주요 기술선진국 간 6G 기술의 표준화 및 상용화 경쟁이 심화되고 있는 가운데 기본기를 무시한 속도전으로 흐를까 우려스러운 부분이 많다는 조치현 책임연구원과 권재용 책임연구원. 이 부분에 있어 전자파측정기반팀은 워크숍 발표나 강연 등을 통해 6G 등 차세대 이동통신에 있어
측정표준 마련의 필요성을 알리는 데도 힘쓰고 있다. 

구현지 선임연구원 “100 GHz ~ 300 GHz에 이르는 높은 주파수를 측정하는 것은 매우 도전적인 일이에요 기존 연구들은 대부분 수십 GHz 부근이었으니까요. 파장은 파장대로 매우 짧아지고, 다각도로 어려움이 따르는 것이 사실입니다. 하지만 이런 부분들이 연구자의 호기심과 도전의식을 자극하는 부분이기도 해요.”
주파수가 높다는 것은 또 다른 관점에서 연구자들에게 장점을 느끼게 한다. 파장이 짧다보니 기존 실험환경에 비해 간단한 구성으로 원하는 실험을 할 수 있다. 또 하나의 매력은 창의적인 아이디어의 적용과 개선이 눈에 보일 정도로 측정 결과에 바로바로 나타나기에 희열을 느낄 수 있으며, 덤으로 몸에 무리도 덜 간다고. 어디부터 진심이고 어디부터 농담인지는 모르겠지만 전자파측정기반팀이 그들의 연구에 얼마나 애착을 갖고 있는지 느낄 수 있는 이야기다.

▲ 전자파인체노출량측정시스템으로 실험을 진행하고 있다.

전자파측정기반팀의 중장기 목표는 ‘6G Lab’을 시범적으로 구축하여 sub-THz 측정지원 및 교육을 통해 우리나라 6G 기술의 저변을 확대하고, 6G가 실제 보급될 무렵에 관련 부품의 생산 및 평가에 직접적으로 이바지하는 원천기술을 확보하여 6G 기술의 key player가 되고자 하는 것이다.

조치현 책임연구원 “사실 표준이 먼저 확립되고 기술이 사용돼야 하는데 지금은 그렇지 못한 상황이에요. 100 m 달리기를 해야 하는데 100 m를 측정할 수 있는 자가 없다면 어떻게 되겠어요? 그것처럼 이미 6G 휴대폰이 유통된 이후에 표준을 확립하면 문제가 발생하겠죠. 게다가 휴대폰은 인체에 영향을 줄 수 있다 보니 표준 확립이 더 시급합니다. 물론 주파수가 높아질수록 측정표준 확립의 난이도도 높아집니다. 파장이 작아지면 당연히 측정도 어렵겠죠. 시간이 부족한 건 사실이지만, 다 잘하려고 하기 보다 잘 할 수 있는 것을 발굴해 공략한다면 승산이 있다고 봅니다. 급할수록 천천히 가라는 속담처럼 차근차근 미션들을 이뤄가려고 합니다.”

▲ 5G, 6G 연구의 매력에 대해 이야기 하는 전자파측정기반팀

김대찬 선임기술원 “정년퇴직이 얼마 남지 않았는데요. 마지막 출근하는 날까지 측정표준 연구개발에 도움이 되는 것이 제 바람입니다.”
김대찬 선임기술원을 시작으로 팀원들은 전자파측정기반팀의 일원으로서 남기고 싶은 말을 전했다. 살면서 가정과 사회에 보탬이 되는 일을 하고 싶다는 삶의 목표 중 하나만큼은 이룬 것 같아 보람되고 앞으로 젊은 연구원들을 돕겠다는 강태원 책임연구원. 팀장으로서 팀원들이 자신의 능력을 최대한 발휘할 수 있도록 지원하는 역할을충실히 수행하고 싶다는 조치현 책임연구원. 국민의 세금으로 하는 연구인만큼 책임감을 가지고 연구개발을 수행하겠다고 말하는 권재용 책임연구원, 대학원 시절 반도체 분야에 있어 측정표준의 필요성을 절실히 느꼈고 그 일에 힘을 보탤 수 있어 보람을 느낀다는 구현지 선임연구원.

이들의 마음과 노력이 있기에 다음 이동통신 세대를 준비하는 측정표준 토대가 든든히 세워져 가고 있다. 늘 다음 단계를 내다보며 도전을 거듭하고 있는 전자파측정기반팀. 대한민국이 4차 산업혁명을 주도할 수 있도록, 이들은 묵묵히 그 기반을 만들어 나갈 것이다.