ETRI가 TV주파수중 지역에 따라 방송으로 사용하지 않는 대역을 활용해 2㎞이상 넓은 통신 반경으로 무선 서비스가 가능한 사물인터넷(IoT)용 무선통신 칩 개발에 성공했다고 밝혔다.
연구진이 활용하고 있는 주파수 대역은 TV유휴대역(TV White Space) 이라고 불린다. 국내에서는 470㎒~698㎒ 대역으로 기존 와이파이(Wi-Fi) 주파수에 비해 전파 도달거리가 넓고 건물 등에 대한 투과율이 뛰어나다.
따라서 최근 와이파이를 사용하는 휴대폰 사용의 급격한 증가로 부족한 2.4㎓나 5㎓ 비면허 주파수 대역의 혼잡 문제를 해소할 수 있는 신개념 무선통신 기술로 떠오르고 있다.
그동안 전세계적으로 TV유휴대역을 이용한 많은 무선통신 기술들이 개발됐다. 도심의 외곽지역 무선인터넷망 구축용과 와이파이 서비스 지역 확대용 등이다.
이번 ETRI 연구진에 의해 개발된 기술은 사물인터넷 서비스 지원을 위한 TV유휴대역 WPAN(Wireless Personal Area Network) 기술이다.
이 기술은 이미 지난 2014년 ETRI 연구진에 의해 국제표준화기구인 미국전기전자공학회(IEEE)에 국제표준기술로 제안해 완성시킨 기술이다.
ETRI의 이번 주요성과로는 TV유휴대역의 국제표준규격을 만족하는 사물인터넷용 직교주파수분할방식(OFDM) 무선통신 시스템이다. 아울러 처음으로 32비트(bit) 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU) 기반 SoC(System on Chip) 형태 칩으로 개발에 성공했다. 따라서 본 기술은 와이파이 주파수 대역의 포화 상태를 완화 시킬 수 있는 방안으로 전 세계가 주목하고 있는 핵심 원천 기술이다.
연구진은 이 기술을 활용하면 작은 센서로부터 정보를 모으거나 저속의 무선통신으로 기기를 제어하는데 유용할 것으로 보고 있다. 예컨대 가정에서 전등, 냉장고, 세탁기와 같은 기기들을 무선으로 온·오프 제어하는 스마트 홈 서비스나 전기, 수도, 가스와 같은 계량기의 사용 정보를 무선으로 원격검침 하는 건물 모니터링에 적합하다.
아울러 전기가 쓰이지 않는 곳을 스스로 차단, 불필요한 전기소요량을 줄이는 스마트그리드 서비스에도 좋을 전망이다.
현재 연구진이 만든 칩은 6.8㎜×6.0㎜ 크기로 128핀으로 패키지돼 약 1.5㎝×1.5㎝ 크기이나 향후 불필요한 기능을 제거해 1㎝×1㎝ 미만으로 작게 만든다는 계획이다.
아울러 이 칩은 계량기내에 내장하거나 다양한 센서들과 연결해 주변의 이동통신망이나 인터넷망에 연결, 양방향 390Kbps~1.6Mbps급의 빠른 전송으로 정보를 수집하거나 교환이 가능하다. 따라서 화재감시, 범죄예방, 독거노인 안전서비스, 공장 및 조선소 자재관리 등 다양한 사물인터넷 서비스에 널리 사용될 것으로 ETRI는 보고 있다.
ETRI는 이 칩 개발로 빠른 전송속도로 화재가 난 곳 주변의 칩들이 전송해오는 영상을 보고 실제 불이 났는지 범죄가 일어났는지 실시간으로 파악하는 기능도 가능하다고 설명했다.
물론 연구진은 본 기술이 상용화되기 위해선 향후 풀어야할 숙제도 있다고 전했다. 전력소모가 관건인데 향후 연구개발을 통해 기존대비 2배정도 더 줄일 계획이다.
이번 연구개발 책임자인 ETRI UGS무선통신연구실 최상성 박사는 “개발된 무선통신 칩을 과제 공동연구기관에 제공, 제주도 구좌읍에 구축된 스마트그리드 테스트베드에서 AMI 서비스 현장 실증을 올해 상반기에 완료할 계획”이라고 말했다.
ETRI는 향후 다양한 검증 및 테스트 과정을 거쳐 내년 중으로 국내 기업에 기술 이전을 통해 무선통신 칩 상용제품을 출시할 계획이다.
ETRI는 이 기술로 글로벌 경쟁사들 보다 한발 앞선 기술개발로 기존 지그비(ZigBee)나 무선통신 칩에 비해 상대적 비용 절감 효과가 매우 클 것으로 기대해 새로운 패러다임의 사물인터넷 시장을 선점할 것으로 평가하고 있다.
현재 공동연구기관 등에서는 무선통신 칩 상용화를 준비중이며 해외 수출형 AMI 시제품 개발도 준비중이다.
