연구성과

전자 홍원빈 교수팀, “5G 미래형 스마트폰”…세계 첫 ‘안테나 디스플레이’로 한 발 더 앞서나간다

2019-03-27 957

– 동우화인켐‧SKT‧LG전자‧키사이트테크놀로지스‧와이테크와 미래형 5G 단말 안테나 시스템 개발
– 5G 28GHz 신호로 안테나 실제 측정 확인…신개념 5G스마트폰 탄생 기대 높여

홍원빈교수

버튼을 없애고 터치 디스플레이에 키패드를 옮겨놓은 ‘풀터치폰’은 어느 나라에서 최초로 출시됐을까? 정답은 우리나라다. 지금은 우리에게 ‘당연한’ 휴대폰의 모습이 됐지만, 풀터치폰은 불과 12년 전에 발표되어 과거의 전화나 휴대폰의 형태를 잊어버릴 만큼 이동통신 시장의 판도를 바꿔 놓았다. 이번에는 안테나를 화면으로 옮겨놓은 혁신적인 5G 스마트폰이 세계 최초로 등장할 전망이다. 또 다시 우리나라에서다.

POSTECH은 동우화인켐, SK텔레콤, LG전자, 키사이트테크놀로지스, 와이테크(Y.Tech) 등 국내외 선도기업과 함께 세계 첫 ‘디스플레이 내장형 안테나’ 기술을 27일 발표했다. 홍원빈 교수 연구팀을 중심으로, 여러 기업이 뭉친 국내 첫 다자간 산학협력 모델의 첫 공동작품이다. 이 디스플레이는 이미 실제 통신 테스트도 완료되어, 앞으로 지금까지 구현된 적 없는 새로운 휴대폰이 나올 것으로 기대를 모은다.

1GB(기가바이트)의 영화 한 편을 1초 만에 다운로드 받을 수 있다고 알려진 5G는 우리가 사용하는 LTE 속도에 비해 무려 20배 이상 빠른 통신 속도를 자랑한다. 문제는 바로 ‘안테나’다. 5G는 초고주파수를 잡아 사용하기 때문에, LTE가 신호를 1천개 받아내어 통신을 운용할 수 있었다면, 5G는 그 10배인 1만개의 신호를 조합해 통신이 연결되도록 해야 한다. 따라서 안테나 역시 그에 맞게 개수가 많아지게 된다.

문제는 급격히 ‘슬림화’되는 추세 속에서 접혀지기까지 하면서 고성능을 구현해야 하는 미래 스마트폰 시장이다. 이동성에 중점을 두어야 하는 스마트폰의 특성상, 공간이 제한되는 점을 고려할 때 안테나의 개수는 항상 중요한 과제였다. 실제로 많은 기업들이 5G 상용화에는 안테나 기술이 핵심적이라는 판단 아래 다양한 5G 안테나 기술을 경쟁적으로 선보이고 있다.

이런 상황에서 전자전기공학과 홍원빈 교수팀은 아예 안테나를 디스플레이에 내장할 수 있는 새로운 개념의 원천 기술을 개발, 미래 상용화 가능성을 선보였다. 이 안테나는 기존 휴대폰 속 부품과 달리, OLED나 LCD 등의 고화질 화면에서 전혀 눈에 보이지 않으면서도 공간을 차지하지 않고도 수십개의 안테나를 장착할 수 있다.

연구팀과 동우화인켐은 투명 박막 소재를 개발, 이 소재로 안테나로 구현했다. 그리고 LG전자 스마트폰에 이 디스플레이를 적용, SK텔레콤의 5G 디바이스 테스트랩에서 28 GHz 신호를 이용해 초고주파 무선통신 송수신 효과를 검증하는데 성공했다.

특히 이번 연구성과는 대학이 중심이 되어 국내외 대표 기업들이 참여하는 ‘다자간 산학협력 체계’의 국내 첫 사례라는 점에서 큰 의미를 가진다. 이 연구 성과는 전자전기공학 분야 대표 저널 중 하나인 IEEE 트랜잭션 온 안테나 앤 프로퍼게이션(IEEE Transactions on Antennas and Propagation)에 발표됐다.

연구를 주도하고 있는 홍원빈 교수는 “이번 공동 연구의 첫 단계로, 키패드를 없애며 혁신에 성공한 풀터치폰처럼, 안테나를 디스플레이로 옮겨옴으로써 현재 무선 통신 단말기의 물리적 제약을 근본적으로 극복한 기술”이라고 설명하며 “혁신적인 5G 스마트폰 뿐만 아니라, 우리나라의 미래 단말 상용화를 앞당기는데 이바지할 것으로 기대한다”고 밝혔다. SK텔레콤 박종관 5GX Labs장은 “SK텔레콤은 세계 최고의 5G 서비스를 제공하고 확대하며, 새로운 기술의 개발에도 앞장설 것”이라고 밝혔다.

한편, 이 연구에는 정보통신부 산하 정보통신기획평가원도 부분적인 지원이 포함됐다.