UNIST, 6G 통신용 저전력 초고속 반도체 소자 개발

대기전력 소모 0·6G 데이터 전송 속도 기준 만족

울산과학기술원(UNIST)은 전기는 덜 쓰면서 신호는 빠르고 정확하게 처리할 수 있는 6G 통신용 반도체 소자를 개발했다고 6일 밝혔다.

UNIST에 따르면 전기전자공학과 김명수 교수는 미국, 프랑스, 이스라엘 연구진과 공동으로 저전력 초고속 아날로그 스위치를 개발했다.

아날로그 스위치는 무선 통신 전파를 골라내 전달하거나 차단하는 데 쓰는 반도체 소자다.

6G 통신으로 자율주행, AR·VR(증강·가상현실) 등 무선 환경을 지원하려면 통신 소자가 소비하는 전력을 줄여야 하는데, 기존 다이오드나 트랜지스터 기반 아날로그 스위치는 작동하지 않을 때도 대기 전력을 소모하는 문제가 있다.

공동연구진은 2차원 반도체 물질인 이황화몰리브덴을 이용해 대기 전력 소모가 0인 아날로그 스위치를 개발했다.

이 스위치는 테라헤르츠(㎔) 고주파 영역에서도 작동해 IEEE(미국 전기전자학회) 6G 통신의 데이터 전송 요구 속도인 초당 100기가비트(Gbit) 속도를 만족할 수 있다.

끊기지 않는 AR·VR을 구현하기 위한 복잡한 신호 변조 기술도 지원 가능하다.

실험에서는 480기가헤르츠(㎓)의 측정 범위까지 온(on) 상태에서 작은 저항값과 오프(off) 상태에서 작은 커패시터 값을 보였으며, 이는 테라헤르츠 고주파 대역에서 이 스위치가 작동한다는 의미라고 연구진은 설명했다.

연구진은 또 다양한 변조 기술에서 전송 속도를 만족하는 동시에, 이를 낮은 오차율과 높은 신호 대 잡음비로 처리할 수 있었다고 덧붙였다.

김명수 교수는 “이번 연구로 초고속 통신 조건을 만족하면서도 배터리 사용량은 줄일 수 있는 저전력 통신 소자를 개발했다”며 “6G 통신 시스템 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구에는 미국 텍사스 오스틴 대학교, 프랑스 릴 대학교, 이스라엘 테크니온공대 연구진이 참여했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처'(Nature)의 전기전자공학 자매지인 ‘네이처 일렉트로닉스'(Nature Electronics)에 지난달 31일 자로 공개됐으며, 2차원 반도체 물질로 만든 전자소자 중 첫 상용화 가능성이 높은 사례로도 소개됐다.

연구 수행은 UNIST U-K 브랜드 과제 등의 지원을 받았다.

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