국내 연구진이 북미 지상파 기술 표준 기반의 동일채널 중계기를 개발했다. 이번 개발로 방송 전파가 도달하지 않는 음영지역을 해소하고 방송 구역을 효과적으로 확대하는 등 초고화질(UHD) 방송 인프라 확보에 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 ATSC 3.0 송신기 및 전문가용 수신기 개발에 이어, ATSC 3.0 동일채널 중계기 개발에도 성공했다고 최근 밝혔다.

ATSC 3.0은 북미 지상파 디지털 방송 규격을 제정하는 표준화 기구인 ATSC(Advanced Television System Committee)에서 제정한 방송 기술 표준으로 4K UHD 비디오 채널, 하이 다이내믹 레인지(HDR), 돌비 AC-4 오디오 압축 등의 기술을 다루고 있다.

지상파 중계기는 송신소 전파를 증폭해 재송신하는 방식으로, 산이나 건물 등에 의해 전파가 차단되는 지역에 설치해 방송 시청을 가능케 한다.

기존의 일반 중계기는 간섭을 피하기 위해 송신소의 주파수와 다른 주파수로 신호를 중계하지만, 연구진이 개발한 동일채널 중계기는 송신소와 동일한 주파수로 중계 신호를 재송신할 수 있다는 점이 특징이다.

동일한 주파수로 중계를 하면 주파수 이용효율을 높일 수 있다는 장점이 있지만, 이로 인해 발생하는 간섭신호를 제거하기 위한 고난도 기술이 필요하다.

개발 중계기는 간섭신호 문제를 해결하기 위해 6개의 안테나를 사용해 자동으로 필요한 신호는 증폭하고 간섭신호는 억제하는 '적응형 배열(Array) 안테나 기술'을 적용, 송수신 안테나 사이의 격리도를 현저히 증가시켜 중계기 출력을 획기적으로 높일 수 있다.

연구진은 적응형 배열 안테나가 개개의 소자가 입력 신호를 수신해 얻은 정보에 따라 자동으로 안테나를 최적 방향으로 조정하기 때문에 출력 증가가 가능하다고 설명했다.

ETRI는 최고 사양을 가진 현존 외산 중계기 증폭기의 경우 200와트(Watts) 수준인데 반해, 개발 제품은 900와트로 수배의 성능이라고 강조했다.

연구진이 개발한 중계기는 전파 발진 현상 저감을 실현했다.

발진 현상이란 송신안테나 신호가 수신안테나로 피드백되고 이 신호가 증폭돼 다시 송신되는 현상이 반복적으로 나타나 중계기가 작동 불능상태가 되는 것을 뜻한다.

전파를 동시에 송·수신하는 중계기 특성상, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 간격이 충분하지 않거나 격리도가 낮은 경우 발진 현상이 나타날 수 있다.

동일 주파수를 사용함으로 인해 발생하는 간섭 신호를 차단하기 위해 피드백된 신호를 제거하는 기술의 고도화 또한 필수적이다.

연구진이 개발한 중계기의 경우, 중계기 성능의 핵심 지표 중 하나로 손꼽히는 간섭 신호 제거 능력은 28㏈로 나타났다.

또한, 출력 신호 품질 지표인 입출력 MER(Modulation Error Ratio) 차이는 3㏈ 이내로 나타나는 등 세계 최고 수준의 기술력을 증명했다.

MER은 디지털 신호의 잡음 오염 및 왜곡 정도를 나타내는 지표로, 아날로그 신호의 신호대 잡음비에 상응하는 개념이다.

개발 장비는 기존 세계최고 수준 외산장비와의 비교에서도 간섭신호 제거범위는 3㏈ 우수하고, 입출력 MER 차이에 있어서도 2㏈ 우수하다는 게 ETRI의 설명이다.

연구진은 개발 중계기가 송신소와 중계기 사이의 전송 채널에 의해 왜곡된 신호를 원상태로 복원하는 기술을 통해 주변 환경이 열악한 중계소도 고품질 신호를 중계할 수 있을 것이라고 말했다.

이 기술은 6월 KBS인증센터의 인증을 취득했으며, 현재 실증을 위해 방송 음영지역의 KBS 중계소에 설치해 운용 중이다.

한국은 향후 ATSC 3.0 기반 UHD 전국 방송 전환이 계획돼있으며, 전국단위 UHD 방송시설 인프라 및 커버리지 확보를 위해 대규모 UHD 중계기 구축 사업 투자가 진행될 전망이다.

아울러, 미국, 캐나다 등 북미지역에서 UHD 지상파 방송서비스를 개시할 경우 음영지역 해소 및 방송구역 확장에 필수적인 동일채널 중계기 시장은 빠르게 확대될 것으로 보인다.

개발된 중계기는 기술이전을 통해 국내 및 세계시장에 진출할 계획이다.

김흥묵 ETRI 미디어연구 본부장은 "세계 최고 수준의 UHD 동일채널 중계기술을 세계최초로 개발했고, 핵심기술 확보를 통해 높은 기술적 진입장벽을 구축했다"며 "이번에 확보한 기술을 통해 글로벌 시장을 선도하길 기대한다"고 말했다.

이번 개발 과제는 과학기술정보통신부의 '고품질 방송을 위한 ATSC 3.0 기반 동일채널 중계기술 개발'의 일환으로 수행됐으며 한국방송공사, ㈜클레버로직이 연구에 참여했다.

박광하 기자 다른기사 보기