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무선통신의 미래, 테라헤르츠파

디지털콘텐츠/이슈리포트

by 디지털콘텐츠기업 성장지원센터 2021. 9. 15. 15:52

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테라헤르츠파, 그게 뭔데?

 

전파는 일반적으로 1초 동안 진동하는 수를 나타내는 국제 주파수 단위인 헤르츠(Hz)’의 배수로 측정한다. 키로헤르츠(kHz)1000Hz, 메가헤르츠(MHz)100Hz, 기가헤르츠(GHz)10Hz를 뜻한다. 그러므로 테라헤르츠파는 1Hz, 1초에 1조 번 진동하는 전자파이며, 이는 기존의 밀리미터파와 서브밀리미터파, 원적외선 대역 전자기파를 아우르는 용어이기도 하다.

 

< 출처 : Pixabay, http://pixabay.com/ko/illustrations >


테라헤르츠파는 가시광선이나 적외선보다 파장이 길기 때문에 X선처럼 투과력이 강하면서 침투성을 가지고 있지만, X선보다 에너지는 낮아 분자나 원자의 구조 변화를 야기하지 않으며, 인체에 해를 입히지 않는 안전한 전자기파인 것이 특징이다.

 

그렇다면 테라헤르츠파는 어떤 분야에 사용될까?

 

오랫동안 테라헤르츠파는 주파를 발생시키고 측정하는 기술상의 어려움 때문에 테라헤르츠 공백(gap)이라고 불려왔다. 하지만, 20세기에 들어 지속적인 연구와 ICT기술의 발전으로 테라헤르츠파 관련 새로운 기술과 시장이 창출되고 있으며, 다양한 분야에서 상용화 움직임을 보인다.


테라헤르츠파는 엑스레이와 달리 인체에 무해하다. 때문에 의학 분야에서 엑스레이나 초음파 검사 장비에 대체하여 비파괴·비접촉 검사장비로 적합하다는 의견이 많아지고 있으며, 외국에서는 상용화에도 성공한 것으로 알려졌다. 또한, 생물 공학(단백질 구조 및 동역학 연구 등), THz 분광법을 이용한 의약품 연구(약물 보존으로 수명을 연장하고 오염된 약물 식별) 등 분야에서 활용되고 있다.

 

한편 삼성전자는 최근 6G 통신 시스템 시연에 성공하였는데, 해당 6G 통신을 위한 주파수 대역으로 테라헤르츠(THz)를 활용하였다. 때문에, 6G 상용화를 위한 후보 주파수 대역으로 테라헤르츠가 손꼽히고 있다.

 

이처럼 테라헤르츠파는 THz 영역의 전자기파 고유 특성을 가지고 있어, 응용할 분야가 많기 때문에 관련 기술 사업화에 의한 경제적 가치도 크다고 볼 수 있다.

 

< 출처 : Pixabay, http://pixabay.com/ko/illustrations >

 

무선통신의 미래, 테라헤르츠파

 

통신망 세대교체는 10년 주기로 이루어진다고 한다. 2020, 5G가 세상에 등장했다. 2030년대에는 6G가 주를 이룰 예정이라고 한다. 따라서 현재 5G를 넘어 6G 이동통신 미래기술 선점을 위한 기업 간 경쟁이 한창이다.

 

6G의 속도는 5G 보다 50배 빠르고, 무선 지연시간은 10분의 1로 줄어든다고 한다. 이러한 6G를 위한 요구사항을 충족시키기 위해 연구가 필요한 후보 기술로 테라헤르츠(THz)’ 주파수 대역 활용이 거론되고 있다. 또한, 6G 이동통신을 주도하기 위해서는 위성통신과 테라헤르츠 전파 기술이 핵심 역할일 것으로 전망되고 있다.

 

6G로 테라헤르츠 대역 활용이 실용 국면에 들어가게 되면 무선 기기 제작 방법이나 소재도 완전히 바뀌게 될 것이다. 고주파수 대가 되면 될수록 그에 맞는 고성능 안테나와 신호처리, 앰프가 요구되며 전력 소비도 많아지게 되는데, 각국에서는 저소비 전력으로 비용을 맞출 수 있는 디바이스 기술을 얼마나 확립할 수 있을지가 관건이 될 것이다.

 

< 출처 : Pixabay, http://pixabay.com/ko/illustrations >

 

테라헤르츠 주파수 대역 활용 성공으로 6G가 상용화된다면 모바일 단말에서도 XR 메타버스 기술, 홀로그램 등 구현이 가능해지고, 위성 통신 및 도심 항공 모빌리티 등 분야에도 이동 통신 기술이 적용될 것으로 예상된다.

 

꿈의 주파수로 불리던 테라헤르츠파. ICT 기술의 발전과 함께 더욱 다양한 분야에서 활용될 모습을 기대해본다.

 

[출처]

- “미래 무선통신은 테라헤르츠”, <The Science Times>, 2018.02.07.
- “6G시대에는 테라헤르츠(THz)가 필수?”, <Ai타임스>, 2020.08.30.
- “”얼마나 다를까” 5G 핵심 기술의 정의 및 4G와의 차이”, <IT WORLD>, 2019.04.03.
- 정영욱 (2011), <고출력 테라헤르츠 기술 개발>, 한국원자력연구원

- “과기부,메타버스 XR(확장현실)에 필수적인 6G 초공간 위성통신기술 상용화 추진”, <열린뉴스>, 2021.06.19.

 

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