장애물에 막혀도 끊김 없는 차세대 6G 통신을 가능하게 할 액정 기반 프로그래머블 메타표면 기술이 개발됐다.
중국 연구팀은 국제학술지 '엔지니어링'(Engineering)을 통해 두 개의 서로 다른 주파수 대역에서 전파 경로를 자유자재로 조종하는 '이중 광대역 액정 프로그래머블 메타표면'(LCPM)을 개발했다고 16일(현지시간) 밝혔다.
6G의 핵심 후보 기술로 꼽히는 테라헤르츠(THz) 통신은 초고속·초저지연 데이터 전송이 가능하지만, 전파의 직진성이 강하고 장애물 투과율이 낮아 통신 안정성이 떨어지는 단점이 있었다.
연구팀이 개발한 메타표면은 이런 단점을 극복하기 위해 액정을 활용했다. 액정은 저비용·저전력으로 넓은 범위의 위상 조절이 가능해 대규모 배열 제작에 유리하다.
개발된 메타표면은 94기가헤르츠(GHz) 대역과 140GHz 대역에서 독립적으로 작동한다. 특정 방향으로 들어오는 전파는 반사하고 다른 방향의 전파는 투과시키는 방식으로, 마치 거울의 각도를 조절하듯 전파의 경로를 바꿀 수 있다.
연구팀은 통신 경로가 장애물로 막힌 비가시(NLOS) 환경에서 LCPM을 이용한 무선 통신 시스템을 구축해 성능을 검증했다. 그 결과, 고정된 반사판으로는 연결이 불가능했던 환경에서도 메타표면의 코딩 패턴을 조절해 안정적인 통신 링크를 구축하는 데 성공했다.
이 시스템을 통해 고화질 영상을 실시간으로 전송하는 데 성공했으며, 장거리 통신에서도 안정적인 성능을 보여 통신 범위를 넓히는 효과도 확인했다. 연구팀은 이번 연구가 향후 보편적인 테라헤르츠 네트워크 개발의 토대가 될 것이라고 설명했다.
연구팀은 향후 위상 코딩 기술을 고도화하고 액정의 반응 속도를 높이는 한편, 통신과 센싱 기능을 통합한 지능형 메타표면 시스템으로 발전시켜 나갈 계획이다.