초광대역 주파수 '3만 배' 증폭 성공...6G 시대 앞당기나

(내외방송=정지원 기자) 초광대역 주파수인 테라헤르츠(THz) 전자기파를 3만 배 이상 증폭할 뿐만 아니라 일반 컴퓨터에서도 최적의 전자기파 발생 장치를 설계할 수 있는 기술이 개발돼 6G 통신 시대를 앞당길 것으로 보인다.

20일 UNIST(울산과학기술원)에 따르면 박형렬 물리학과 교수 연구팀과 이준수 미국 테네시대학교 교수 연구팀, 윤미나 미국 오크리지 국립연구소 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 '6G 통신용 테라헤르츠 나노공진기' 최적화 기술을 개발했다.

테라헤르츠는 초광대역 주파수 대역으로 넓은 통신 대역폭을 사용해 빠른 속도로 많은 정보를 송수신할 수 있어 6G 이동통신에 적합한 후보로 꼽힌다.

특정 주파수를 사용하려면 주파수를 모으고 증폭해주는 공진기가 필요한데, 6G 주파수 대역에는 파장보다 훨씬 크기가 작은 나노공진기가 필요하다.

나노공진기를 최적화하기 위해서는 슈퍼컴퓨터로 장시간 작업을 해야 하는데, 연구팀은 물리 이론 모델을 기반으로 한 인공지능 학습으로 개인 컴퓨터에서도 40시간 이내에 설계가 가능하도록 만들었다.

새로 개발한 나노공진기의 효율을 분석한 결과, 일반 전자기파가 만드는 전기장과 비교했을 때 3만 배 이상 증폭된 전기장을 발생시킬 수 있었으며 이는 학계에 보고된 테라헤르츠 나노공진기보다 300% 이상 효율이 향상된 것이다.

이형택 연구원은 "연구에 적용된 방법은 특정 나노 구조물에만 국한되지 않으며 여러 파장이나 구조의 물리 이론 모델이 함께 다양한 연구에 활용될 수 있다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 '나노 레터스(Nano Letters)'에 최근 온라인 게재됐다(논문명: More Than 30000-fold Field Enhancement of Terahertz Nanoresonators Enabled by Rapid Inverse Design).