스마트폰 화면 속에 안테나 내장하는 신개념 5G 기술 개발

POSTECH이 개발한 합금 박막형 5G 안테나의 모습. 두께 0.1mm 이하로 머리카락보다 100분의 1이상 얇다. [사진 POSTECH]

5세대 이동통신(5G)은 1기가바이트(GB) 용량 영화 한 편을 단 1초 만에 다운로드 할 수 있는 차세대 통신 기술이다. 현재 사용되는 4세대 LTE에 비해 무려 20배 이상 빠른 통신 속도를 자랑한다. 그러나 5G에는 치명적인 약점이 있다. 바로 ‘안테나’가 필요하다는 것이다. 기존 LTE가 1000개의 신호를 동시에 받아내 통신을 운용할 수 있다면, 5G는 그 10배인 약 1만 개의 신호를 조합해 통신이 연결되도록 한다. 많은 신호를 잡아야 하는 만큼 필요한 안테나의 개수도 많아지게 된다. 5G의 속도에 단말기 디자인까지 ‘두 마리 토끼’를 잡아야 하는 기업들에 안테나 개수는 중요한 해결 과제인 셈이다.

머리카락보다 얇은 '박막' 안테나 #LCDㆍOLED 등 디스플레이 내장 #SK텔레콤 28GHz 송수신에 성공 #韓과 대역 같은 美 진출 바라본다

필요한 안테나를 충분히 쓰면서도 이를 소형의 디바이스에 내장할 수 있다면 어떨까. 27일 홍원빈 포항공대 전자전기공학과 교수 연구진은 안테나를 디스플레이에 내장할 수 있는 원천 기술을 개발했다고 발표했다. 기존 휴대전화 속 부품과 달리 유기발광다이오드(OLED)나 액정표시장치(LCD) 등 고화질 화면 안에 수십 개의 안테나를 장착할 수 있는 기술이다.

홍 교수는 “동우화인켐·와이테크 등 국내외 민간기업과 공동으로 필름처럼 투명하고 얇은 막(박막) 소재를 개발, 이를 이용해 안테나를 만들었다”며 “박막 안테나를 LG전자 스마트폰에 적용해 초고주파 무선통신 송수신 효과를 검증하는 데도 성공했다”고 밝혔다. 송수신 테스트에 사용된 초고주파는 SK텔레콤의 28GHz 주파수 대역이 이용됐다. 연구진은 “28GHz는 국내 통신 3사뿐만 아니라 향후 미국 역시 5G에 이용하게 될 주파수 대역”이라며 “해당 박막 안테나는 28GHz에 최적화된 만큼 미국 시장도 바라볼 수 있다”고 밝혔다.

홍원빈 교수에 따르면 박막 안테나는 복수의 소재를 혼합한 합금 소재이며, 두께는 0.1mm 이하로 머리카락보다 100분의 1 이상 얇다. 연구진은 “디스플레이 내에 안테나를 저장하면 향후 보다 다양한 형태로 휴대전화 디자인이 가능하다”며 “단말기의 물리적 제약을 근본적으로 극복한 만큼, 휴대전화 제조업체의 경쟁력 향상하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 예상했다.

이번 연구결과는 같은 날 전자전기공학 분야 국제 저널 중 하나인 ‘IEEE 트랜잭션 온 안테나 앤 프로퍼게이션’에 발표됐다.

허정원 기자 heo.jeongwon@joongang.co.kr