탐구열 하나로 의기투합! 

AI 5G 통신산업의 새 지평을 열다

최근 챗GPT로 촉발된 인공지능 열풍이 거세다. 인공지능, 자율주행, 가상현실 등 첨단 과학기술의 기반이 되는 5세대 이동 통신 5G. 4차 산업혁명의 ‘핏줄’ 역할을 할 차세대 이동통신이기에 최근 5G에 이어 6G 기술 개발을 위한 세계 각국의 경쟁이 치열하다. 전 세계에서 5G를 가장 먼저 상용화했지만, 서비스 미흡 논란에 미국과 중국의 추격까지 시달리고 있는 우리나라. 이에 맞서 꾸준히 관련 기술을 개발하고 있는 KRISS에서 세계 5G 통신산업의 선두 자리를 굳힐 특허 기술을 개발하고, 기술 이전까지 마친 연구팀이 있다. 그저 재밌는 거 하나 해보자며 뭉친 이들이 일궈낸 쾌거! 그 생생한 비하인드 스토리를 들어본다.

▲ KRISS 인공지능 기반 5G/5G 대역 전자파 측정 및 응용 기술 개발 융합연구팀

(좌측) 윤달재 선임연구원, 황인준 선임연구원, 홍영표 팀장, 이인호 팀장, 이동준 책임연구원 

필름형 안테나 기술과 KRISS가 보유한 필름형 필터 기술이 결합한다면,

5G 통신 산업의 게임체인저가 될 것이라 믿습니다.

대형 기술 이전 성공! 5G 주파수 필터 개발

홍영표 팀장을 주축으로 한 융합연구팀이 개발한 신기술은 바로 5G 주파수 필터. 2.6 GHz가 가장 높은 주파수 대역이었던 4G에 비해, 5G는 3.5 GHz뿐만 아니라 28 GHz의 초고주파 대역까지 사용하게 되면서 전송 거리가 짧아져 촘촘한 기지국의 건설이 필요하다. 그런데 좁은 지역에 다수의 기지국으로 주파수 대역이 너무 촘촘하게 배치될 경우, 데이터 간섭 현상이 생겨 통신품질이 떨어지게 되는 문제가 있다. 이 문제를 해결할 수 있는 것이 바로 5G 주파수 필터이다. 주파수 필터는 특정 주파수만을 통과시키고 그 외 대역에서는 신호를 차단하는 역할을 하는데 기존에는 5G 통신의 품질을 높이기 위해서 고성능의 수많은 필터가 필요했다. 

하지만 연구팀은 머리카락 두께의 반 정도인 50 μm의 필름 형태 필터를 개발하는데 성공했다. 수입 필터는 필터와 안테나를 연결하는 추가 공정이 필요했지만 필름 형태 필터는 얇은 단일층 금속 시트(sheet) 형태로 제작되어 스티커처럼 탈부착이 용이하다. 특히 2차원 표면에 미세하고 복잡한 단위 구조를 주기적으로 배열해서 전자파나 빛의 반사, 굴절, 투과를 조절할 수 있다. 이 ‘메타표면 필터’는 5G 통신 시스템에 최적화된 성능을 가지고 있어 기존 필터보다 대역폭, 손실특성, 주파수 선택특성 등에서 우수한 성능을 나타낸다. 

그동안 5G의 속도에 만족하지 못하던 소비자들의 불만을 해결할 수 있는 신기술이 탄생한 것이다. 놀라운 성과는 국제학술지에 총 4차례 게재됐고, 국내 및 미국 특허 출원이 완료됐으며 과학기술정보통신부 2022년 국가연구개발 우수성과 100선에도 포함됐다. 쾌거는 이뿐만이 아니었다. 연구팀의 주파수 필터가 여러 매체를 통해 보도된 후 대형 기술 이전 계약까지 성사된 것이다. 홍영표 팀장과의 첫 통화 후 4개월 만에 대형 기술 이전을 결정한 국내 기업은 ICH. 홍팀장은 ICH 측 최고기술책임자(CTO)에게 빠른 사업화가 어렵다고 말했는데도 계약이 체결된 이유를 물은 적이 있다. 회사측의 대답은 ‘협력을 통한 발전 가능성’이었다. “저희는 홍 박사님의 현재 기술이 아니라 미래 가치를 믿고 투자했습니다. 그리고 그 미래는 저희와 같이 만들어 가시죠. 귀사가 보유한 필름형 안테나 기술과 KRISS가 보유한 필름형 필터 기술이 결합한다면, 5G 통신 산업의 게임체인저가 될 것이라 믿습니다.”

모험심에서 시작된 팀제 기반 융합연구 5G 통신 기술의 난제를 해결하다

앞서 놀라운 성과를 일궈낸 팀제 기반 융합연구팀은 2020년 12월 홍영표, 이인호 팀장 두 명이 모여 시작된 융합연구팀이다. 두 사람은 각자 근무하는 부서는 다르지만, KRISS 축구부로 오랜 인연을 맺고 있었는데... 당시 5G 안테나 측정기술 연구를 넘어 5G 통신 품질 문제에 깊은 관심이 있었던 홍영표 팀장은 새로운 패러다임의 주파수 필터 개발에 몰두하고 있었다. 그러던 중 우연히 이인호 팀장의 사무실에 방문해 이야기를 나누다가 5G 필터 개발에 관한 고민을 나누게 된

홍영표 팀장. 그는 본인의 전공인 전자파 분야에서 한 번도 사용되지 않은 알고리즘을 활용해 필터를 개발하고 싶다는 포부를 밝혔고 그러자 이인호 팀장이 한 가지 방안을 제시했다. 바로, 이인호 팀장이 연구 중이었던 ‘광역 최적화 방법’이었다.

홍영표 팀장 “이 팀장이 장시간에 걸쳐 광역 최적화 방법을 설명했어요. 그런데, 각자 전문 분야가 다르다 보니 당시엔 단 10%도 이해를 못 하겠더라고요.” 이처럼 달라도 너무 다른 두 사람을 뭉치게 한 건 바로 모험심이었다. 같이 뭔가 재미있게 해볼 수 있을 거란 기대로 시작됐던 1년여의 연구는, 이후 서로 다른 소속의 5명이 함께하게 되면서 규모가 커졌고 이듬해 팀제 기반 융합연구 과제 공모에 지원해 1등에 뽑혔다. 지원을 받으며 2년 동안 펼쳤던 융합연구 사업은 작년 말로 종료된 상황. 하지만 놀랍게도 팀원은 현재 7명으로 늘어나 있고 이들의 연구 또한 아직도 현재진행형이다. 팀이 꾸려진 후, 단 한 명의 이탈자 없이 융합연구를 지속하고 있는 융합연구팀. 대체, 그 비결은 무엇일까?

이인호 팀장 “뭔가 지원을 받기 위해서, 공모에 선정되기 위해서 꾸려진 팀이 아니기 때문인 거 같아요. 정말 해결하고 싶은 문제인데 혼자 하기엔 버거워서 함께할 사람을 찾게 됐고, 그렇게 서로 힘을 합쳐 문제에 집중하다 보니 결국엔 해결책도 찾아냈고, 성과도 나온 것 같습니다.”

함께 걷는 길! 우리의 연구는 끝나지 않는다

사실 본연의 업무가 있는데도 불구하고 인사고과나 실적에 연연하지 않으며 개별 연구를 이어 간다는 것은 쉬운 일이 아니다. 그저 재밌는 일 한 번 해보자는 마음으로 시작했다지만 구성원 모두가 막중한 책임감으로 임했음을 엿볼 수 있었는데... 신기술을 개발하기까지 수많은 시행착오를 거쳤을 융합연구팀. 이들이 몸소 체감한 융합 연구의 장점은 무엇일까?

윤달재 선임연구원 “연구의 스케일이 커지면 필요한 핵심 기술 또한 여러 분야거든요. 그 각각의 핵심 기술들을 하나씩 맡아서 해결하고 그걸 모아서 결과를 낼 수 있어요. 또 연구를 시작하게 되면 아이디어를 설계로 구체화하고, 구체화된 제작한 뒤, 측정해서 평가까지 하는 전주기를 거치게 되는데요. 이 모든 과정을 한 팀에서 소화해 낼 수 있다는 게 가장 큰 장점인 것 같아요.”

모두가 하나의 난제를 해결하겠다는 공동의 목표를 지녔다 해도 연구가 잘 풀리지 않고, 벽에 부딪히게 되면 의견 충돌도 피할 수 없을 터. 이들은 어떻게 어려움을 극복했는지도 물었다.

황인준 선임연구원 “각자가 다 전공이 다르다 보니 문제를 바라보는 관점도 다르고, 각자의 본래의 연구주제가 따로 있다 보니 이 융합연구에 할애할 수 있는 시간도 각자 다 다르거든요. 게다가 연구하는 스타일들도 좀 다르고요. 그럴 때마다 서로를 존중하면서 대화로 합의점을 찾아가려고 노력했어요.” 

서로를 향한 믿음과 존중을 토대로 함께 연구에 매진한 끝에 대형 기술 이전이라는 큰 성과를 내고 과제를 훌륭히 마친 융합연구팀. 각자 전공 분야는 달라도 탐구열과 모험심, 도전정신이 꼭 닮은 이들은 현재 전자파를 이용해 레이더망을 교란하는 신기술을 연구 중이다.

‘Teamwork makes the dream work’를 되새기며 오늘도 짬을 내 연구 삼매경인 융합연구팀! 이들이 또 한 번 세상을 놀라게 할 순간이 속히 찾아오길 기대해 본다