전기를 덜 잡아먹으면서도 신호를 빠르고 정확하게 처리할 수 있는 6G 통신용 반도체 소자가 개발됐다.

김명수 UNIST 전기전자공학과 교수는 미국, 프랑스, 이스라엘 연구팀과 공동으로 저전력 초고속 아날로그 스위치를 개발했다. 아날로그 스위치는 무선 통신 전파를 골라내 전달하거나 차단하는 데 쓰는 반도체 소자다.

6G 통신으로 자율주행, 증강·가상현실(AR·VR) 같은 무선 환경을 지원하려면 통신 소자가 소비하는 전력을 줄여야만 한다. 기존의 다이오드나 트랜지스터 기반 아날로그 스위치는 작동 하지 않을 때도 대기전력을 소모하는 문제가 있었다.

연구팀은 2차원 반도체물질인 이황화몰리브덴을 이용해 대기전력 소모가 0인 아날로그 스위치를 개발했다. 이 스위치는 테라헤르츠 고주파 영역에서도 작동해 IEEE 6G 통신의 데이터 전송 요구 속도인 100Gbit/s의 속도를 만족했다.

끊기지 않는 AR·VR을 구현하기 위한 복잡한 신호 변조 기술도 지원 가능하다. 신호 변조는 신호를 빠르게 전달하기 위해 전파를 적합한 주파수나 파형으로 바꾸는 과정을 말한다.

6G 기술용 통신 소자는 100Gbit/s의 데이터 전송 속도, 테라헤르츠(THz) 영역의 동작 주파수 조건을 만족하는 동시에 복잡한 변조 기술을 지원할 수 있어야 한다. 연구팀은 테라헤르츠 고주파 대역에서도 스위치가 작동하고, 다양한 변조 기술에서도 최대 100Gbit/s 의 전송 속도를 만족하는 동시에, 이를 낮은 오차율과 높은 신호 대 잡음비로 처리할 수 있다는 것을 확인했다.

김 교수는 “이번 연구로 초고속 통신 조건을 만족하면서도 배터리 사용량은 줄일 수 있는 저전력 통신 소자를 개발해, 6G 통신 시스템 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 기대했다.

이번 연구는 ‘네이처 일렉트로닉스’ 5월 31일 자에 실렸다.