진짜 빠른 5G, 고성능 주파수 필터 개발

5G 통신품질을 향상시키는 ‘5G 주파수 필터’가 개발돼 관심을 끌고 있다.

한국표준과학연구원(KRISS)이 개발한 ‘5G 주파수 필터’는 통신사 간 주파수 간섭을 개선하고, 세계 최고 수준의 5G 통신품질을 구현하는 데 도움이 될 것으로 전망된다.

KRISS 융합연구팀은 “인공지능을 기반으로 5G 통신시스템에 최적화된 성능을 가진 ‘5G 주파수 필터’ 구조를 설계했다”며 “이를 바탕으로 제작된 필터는 외산 제품보다 성능이 뛰어나고 가격이 저렴해 산업 현장에 즉시 투입이 가능하다”고 설명했다.

5G 통신품질을 높이기 위해서는 주파수 상호간섭을 최소화하는 고성능 필터가 필요하다.

특히 5G의 핵심기술로 꼽히는 밀리미터파 5G의 통신 성능을 향상하려면 통신사별로 주어진 가용 주파수 대역을 명확하게 구분해야 한다. 이상적인 필터는 특정 주파수 사이에서는 신호를 모두 통과시키고 그 외의 주파수 대역에서는 신호를 완전히 차단한다.

그러나 대규모 다중입출력(Massive MIMO) 기술을 활용하는 5G 기지국 통신장비에는 안테나 수만큼 많은 필터가 사용된다.

시장의 80% 이상을 점유한 외산 제품의 경우 안테나와 필터를 연결할 때 체결 및 접합 같은 조립 과정이 필요해 필터 간 품질 편차가 발생하는 단점을 보유하고 있다.

이런 문제점을 보완하기 위해 KRISS 융합연구팀은 외산 제품보다 성능이 뛰어나면서 품질이 균일하고, 가격은 저렴한 필터를 개발하게 됐다.

연구팀이 개발한 ‘5G 주파수 필터’는 명함 두께 4분의 1인 50마이크로미터 정도로 매우 얇은 필름 형태다. 필터와 안테나를 연결하는 추가 공정이 필요한 외산과 달리, 단일층 금속 시트 형태로 제작돼 유연하고 스티커처럼 탈·부착할 수 있다.

특히 연구팀이 개발한 ‘메타표면 필터’는 2차원 표면에 미세하고 복잡한 단위 구조를 주기적으로 배열해 전자파나 빛의 반사, 굴절, 투과 등의 성질을 조절하는 구조를 가지고 있다.

홍영표 KRISS 책임연구원은 “융합연구팀이 개발한 필터는 고성능, 저비용, 획기적 설계방법으로 5G 주파수 필터 시장의 판도를 바꿀 경쟁력 있는 제품”이라며 “이번 기술은 5G 안테나 빔포밍 기술뿐만 아니라 국방 스텔스 기술 등에도 쓰일 수 있다”라고 밝혔다.