땅속 100미터 깊이에서도 음성 신호를 송수신할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다. 향후 구조·군사 작전·지하공동구 안전관리 등에 해당 기술의 적용이 기대되고 있다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 1미터 직경의 송신 안테나와 수 센티미터(㎝)급 수신 안테나를 이용해 광산 지중 100미터 거리에서 음성신호를 송수신할 수 있는 '자기장 지중 통신 원천기술' 개발에 세계 최초로 성공했다고 13일 밝혔다. 기존 무선이 닿지 않던 지하 공간에서 음성 송수신이 가능함을 확인한 것이다.
연구진은 지중 통신이 사실상 불가능하다고 알려진 석회암 암반 환경에서 이루어진 시험을 통해 기술을 증명했다. 지하 광산은 신호 감쇠가 매우 심해 기존 무선통신 기술로는 연결이 되지 않는다. ETRI는 지중 매질에서 자기장이 안정적으로 전달되는 특성에 주목해 저주파 자기장 기반 통신 시스템을 개발했다.
연구진은 직경 1미터의 송신 안테나와 수 센티미터급 소형 자기장 센서의 수신 센서, 약 15kHz(킬로헤르츠)의 주파수, 그리고 음성 통신이 가능한 수준인 2~4kbps의 데이터 속도로 통신을 구현해 냈다. 또 광산 입구(지상)와 지하 5단(지중) 사이 직선거리 100미터 구간에서 양방향 통신 시험에 성공했다. 이는 기존 수십 미터급 해외 연구를 뛰어넘는 세계 최초 실증이다.
ETRI는 "이번 성과는 광산 붕괴 사고 등 지하 재난 상황에서 매몰자와 구조팀 간 통신이 가능함을 의미한다"며 "지하 공동구·가스관·송유관 등 지하매설 기반시설의 재난 대응, 지하 벙커 환경에서의 군 작전 통신 연속성 확보 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 수 있다"고 설명했다.
또 "향후 스마트폰 등 개인 단말과 연계한 기술 확장을 추진 중"이라며 "지상·지중을 연결하는 통신 중계(AP) 역할도 수행할 수 있다"고 했다.
ETRI 연구진의 이번 성과는 국제 학술지 IEEE IoT 저널에 게재됐다. 송수신기·안테나·저주파 모뎀·대역폭 확장 기술 등 핵심 요소에 대한 국내외 특허 출원도 완료됐다. SCI 논문 12편과 국제학술대회 발표 2건, 국제 특허 8건 및 기술이전 등 성과도 거뒀다.
조인귀 ETRI 전파원천연구실 책임연구원은 "생활 무전기도 닿지 않는 지하에서 통신에 성공한 만큼, 광산 사고 시 구조 활동의 통신 단절 가능성을 크게 줄일 수 있는 기술"이라고 말했다.
박승근 ETRI 전파연구본부장도 "광산뿐 아니라 터널, 지하시설, 해양 굴착, 국방 등 극한 환경에 필요한 혁신 기술"이라며 "신뢰성 높은 통신 수단으로 다양한 산업 분야에 활용될 것"이라고 전망했다.
이번 연구성과는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)의 ETRI연구개발지원사업 '[전문연구실] 10pT급 미소자계 기반 중장거리 자기장 통신기술' 과제의 결과물이다. ETRI는 ㈜에드모텍, ㈜두잇 등과 협력해 개발 시험을 수행했다.