불확도, 세계적 수준인 0.3% 달성…항공· 국방 분야 적용도 가능

(지디넷코리아=박희범 기자)엔지니어들은 위성 시스템의 신뢰성을 '식스 나인'(99.9999%) 수준까지 따진다. 100만 번 중 단 1번의 실패만 허용하는 수치다.

스타링크는 스페이스X가 지구 저궤도에 위성 8천 개 이상을 배치하는 위성 인터넷 프로젝트다. 위성은 한 번 발사하면 수리가 안되기 때문에 기술 신뢰성 확보가 매우 중요하다.

한국표준과학연구원 전자파측정그룹이 ‘한국형 스타링크’ 성능 보장에 기반이 되는 전자파 측정표준 기술을 확보했다. 오차는 불확도 0.3% 수준이다.

한국표준과학연구원(KRISS) 강태원 책임연구원이 6G 저궤도 위성 통신용 임피던스 측정표준 개발에 사용한 도파관 표준기를 들어 보이고 있다.(사진=KRISS)

KRISS 조치현 책임연구원(왼쪽)과 이상수 선임기술원이 도파관 표준기의 임피던스를 측정하고 있다. 사진=KRISS)

이들은 6G 저궤도 위성 통신의 핵심 구성요소인 도파관 전자파 임피던스(저항과 유사한 전자파 전송특성) 측정표준을 개발했다.

도파관은 전자기파를 특정한 경로로 전달하는 구조물이다. 고주파를 손실 없이 전달할 수 있고 내구성도 뛰어나 위성 통신 시스템의 신호 전달 채널로 쓰인다.

연구진은 도파관을 통해 전송할 수 있는 주파수 대역 중 국산 초소형 저궤도 위성에 쓰이는 X대역(8~12 GHz) 임피던스 측정표준을 최우선 확립했다.

연구진은 또 도파관 임피던스 교정 기술도 함께 개발했다. 임피던스 측정에 사용하는 회로망 분석기를 교정하려면 해외로 장비를 보내야 했다.

연구책임자인 조치현 책임연구원은 "위성 시스템 레벨의 '식스 나인' 신뢰도와 측정표준 불확도는 다른 개념"이라며 "그럼에도 불확도 0.3% 수준은 세계 정상급 레벨의 정확도로 이해하면 될 것"이라고 말했다.

그는 또 "식스 나인이 달성되기 위해서는 측정표준의 기술력이 반드시 확보되어야 가능한 일"이라며 "국산 저궤도 위성에 쓰이는 소자와 부품의 기술 신뢰성을 한층 높일 수 있게 됐다"고 설명했다.

6G 저궤도 위성 통신용 임피던스 측정표준 개발 과정.

정확한 측정표준을 통해 위성의 시제품 단계에서 신호의 세기, 지연 시간, 전파 손실량 등 여러 성능 지표를 정량적으로 파악하고 이를 개선해 품질을 높일 수 있다는 것이다.

이와함께 각 위성 부품에 필요한 통신 출력을 사전에 정확히 파악하고 맞춤형으로 설계할 수 있게 돼 불필요한 비용을 줄이고 개발 기간도 단축할 수 있을 것으로 연구진은 기대했다.

조치현 책임연구원은 “위성 통신뿐만 아니라 레이다 시스템, 항공기 등 도파관이 사용되는 모든 분야에 이 기술을 적용할 수 있다”며 “앞으로도 국내 산업계와 국방 분야가 필요로 하는 전자파 측정표준을 확립해 국가 산업 경쟁력 제고에 기여할 것”이라고 말했다.

연구성과는 KRISS 기본사업의 지원을 받았다. 전기전자공학자협회(IEEE)가 발간하는측정 및 계측기술분야 국제 학술지(Transactions on Instrumentation and Measurement)에 지난 2월 게재됐다.

박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)

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