전기 효율성이 높고, 신호는 빠르고 정확하게 처리할 수 있는 6G 통신용 반도체 소자가 개발돼 6G 통신 상용화에 기여한다.

UNIST 전기전자공학과 김명수 교수는 미국, 프랑스, 이스라엘 연구진과 공동으로 저전력 초고속 아날로그 스위치를 개발했다고 밝혔다.

이번 연구결과는 네이처(Nature)지의 전기전자공학 권위 자매지인 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics) ‘연구 브리핑’란에 “2차원 반도체 물질로 만든 전자소자 중 첫 상용화 가능성이 높은 사례”로 지난 31일자로 소개됐다. 

아날로그 스위치는 무선 통신 전파를 골라내 전달하거나 차단하는 데 쓰는 반도체 소자로, 데이터 통신 및 초연결 시스템에서 다양한 주파수 영역대 간 전환, 안테나와 재구성 가능한 무선 통신 시스템 간 신호 전달 및 차단에 널리 이용돼 왔다. 

6G 통신으로 자율주행·AR·VR 등 무선 환경을 지원하기 위해서는 기존 다이오드나 트랜지스터 기반 아날로그 스위치의 미작동 시 대기 전력 소모에 대한 문제 해결이 필요하다.

김 교수 연구팀은 2차원 반도체 물질인 이황화몰리브덴 (MoS2)을 이용해 대기전력 소모가 0인 아날로그 스위치를 개발했다고 밝혔다. 

이 스위치는 △테라헤르츠 고주파 영역에서도 작동해 IEEE 6G 통신의 데이터 전송 요구 속도인 100Gbit/s의 속도를 만족하며, △끊기지 않는 AR·VR 구현을 위한 복잡한 신호 변조 기술도 지원 가능 △다양한 변조 기술에서 최대 100Gbit/s 전송 속도를 만족하며, 이를 낮은 오차율과 높은 신호 대 잡음비로 처리할 수 있다. 

김명수 교수는 “6G 기술용 통신 소자는 100 Gbit/s의 데이터 전송 속도, 테라헤르츠(THz) 영역의 동작 주파수 조건을 만족하는 동시에 복잡한 변조 기술을 지원할 수 있어야 한다”고 설명하며, “이번 연구로 초고속 통신 조건을 만족하면서도 배터리 사용량은 줄일 수 있는 저전력 통신 소자를 개발해, 6G 통신 시스템 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.