하늘을 나는 5G, 드론 기반 초고속 이동통신망 개발 성공

국내 연구진이 드론과 도심 항공 모빌리티(UAM) 등 공중이동체를 활용해 신속하게 이동통신 네트워크를 구축할 수 있는 기술을 개발했다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 지난해 말 충남 태안군에서 공중이동체와 지상 시스템 간 2.5km 거리에서 1.3Gbps 속도의 이동통신 서비스 시연에 성공했다고 밝혔다. 10km 거리에서는 300Mbps 속도를 구현했다.

ETRI는 다수의 공중이동체를 운용해 광범위한 통신 커버리지를 제공할 수 있음을 확인했다. 또한, 대전 문평동 드론공원에서 재난 대응 서비스 시연도 진행했다.

ETRI가 개발한 공중이동체 기반 장거리 이동통신 기술은 150m 저고도에서 운용되는 드론과 UAM을 활용해 지형지물의 제약 없이 신속한 통신 인프라 구축이 가능하다. 자연재해, 전쟁, 통신 재난 발생 시 즉각적인 네트워크 제공이 가능하며, 구조·수색 및 긴급 통신 지원에도 활용될 수 있다.

시연에서 활용된 공중 시스템은 5G 소형셀 기지국과 이동 백홀 터미널을 탑재한 45kg급 X-8 드론으로 구성됐으며, 밀리미터파(mmWave) 대역 기반의 장거리 통신 기술을 적용해 지상 시스템과 연결됐다.


드론의 전력 제한을 극복하기 위해 유선 전력을 공급하는 방식과 공중 시스템 스위칭 기술을 병행해 지속적인 통신 서비스 제공이 가능하도록 설계됐다.

현재 공중이동체 기반 무선통신 기술은 5km 이내에서 40Mbps, 20km에서는 수십 kbps 수준의 전송 속도를 제공하는 데 그쳤다. 연구진은 10km 거리에서도 다채널 4K UHD 영상 전송이 가능할 정도의 성능을 확보했다.

ETRI는 밀리미터파 대역의 단거리 전송 한계를 극복하고, 광대역 고속 데이터 전송이 가능한 기술을 적용해 통신 성능을 개선했다. 이를 통해 무인 항공기 및 UAM 운용을 위한 공중 통신 기술로도 활용할 수 있을 것으로 전망된다.

연구진은 핵심 요소로 ▲3차원 공중 이동백홀 전송 기술 ▲고효율 장거리 송수신 RF·안테나 기술 ▲5G 기반 플라잉 기지국 기술 ▲테더드 공중이동체 기술 등을 꼽았다.

현재 ETRI는 UAM 기체 개발 기업 및 무인기 통신 전문 기업과 협력해 3건의 기술 이전을 완료했으며, 추가 기술 이전도 진행 중이다. 또한, 연구 성과로 SCI 논문 4편 게재, 국제 학술대회 우수 논문상 수상, 국내외 특허 출원 34건 및 등록 2건, 국내 표준 6건 마련, MWC 2024 기술 전시 참여 등의 성과를 거뒀다.


ETRI 배정숙 지능무선액세스연구실장은 "재난·재해뿐만 아니라 해상·산간 등 통신 인프라가 부족한 지역에서 조난자 수색, 응급 의료, 긴급 치안, 정찰 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

ETRI 백용순 입체통신연구소장은 "기존에는 지상 중심의 통신망이 구축됐지만, 공중이동체를 포함하는 네트워크 기술이 확보됐다"며, "향후 6G 입체통신 네트워크의 기반 기술로 발전할 것으로 기대된다"고 말했다.

한편, 연구는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)의 지원을 받아 진행됐다. ㈜네스앤텍(공중이동체 분야), ㈜이노와이어리스(5G 소형셀), ㈜KT(기술 검증) 등이 공동 연구기관으로 참여했다.