ETRI, 테라헤르츠 분광·이미징시스템 및

무선통신시스템 개발

- “꿈의 주파수 대역 테라헤르츠 실용화 앞당긴다”
- 폭발물·독극물·마약 등 유해물질 검출, 식품 신선도· 생체물질 검사 등 국민 실생활 활용 가능
- KAIST와 공동으로 테라헤르츠 메타물질 연구결과 『네이처(Nature)』2월호 게재

ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 꿈의 주파수 대역이라 일컫는 테라헤르츠(THz)파를 이용하여 다양한 물질들의 성질 규명 및 영상 획득이 가능한 ‘테라헤르츠 분광·이미징시스템’과 대용량의 정보를 고속으로 압축과정 없이 무선 전송할 수 있는 ‘테라헤르츠 무선통신시스템’을 개발했다고 3일 밝혔다.

테라헤르츠파는 인류에게 남겨진 최후의 전파자원이자 가장 광대한 주파수 대역(전파대역)으로 전통적인 빛과 마이크로파 대역의 중간에 위치하고 있다. 특히, 테라헤라츠파 대역은 우리가 흔히 말하는 빛의 직진성과 전파의 물질투과성을 모두 가지고 있으며, 인체에 무해한 친환경적 전파자원이기 때문에 전 세계적으로 이를 활용한 응용시스템을 개발하는데 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

ETRI는 이러한 블루오션형 주파수 대역인 테라헤르츠파를 활용해 국민 및 인류의 실생활에 적용할 수 있는 분광, 이미징 및 무선통신 시스템을 개발 완료한 것이다. 불과 수년 전만 하더라도 테라헤르츠파 대역을 인지하고, 검출하는 데에만 상당한 기술력과 시간이 필요했으나, 이제 테라헤르츠파를 우리 실생활에 유용하게 활용할 수 있는 기반을 ETRI가 앞당긴 것이다.

개발된 ‘테라헤르츠 분광·이미징시스템’은 지구 상에 존재하는 다양한 물질 등의 성질을 규명하기 위한 분광분석 기술과 이러한 물질들의 구조 영상을 획득하기 위한 이미징 기술을 포함한다. ETRI는 이러한 기술 확보를 위하여 실험실용 초고속 펨토초레이저기반의 중형규모 분광·이미징시스템과 광섬유 펨토초레이저 기반의 소형규모 분광·이미징시스템을 동시에 구현했다. 특히, 소형급의 경우 이동성이 보장되어 분광이나 이미징 처리가 요구되는 어느 곳에서나 쉽게 활용가능하다는 장점이 있다.

분광·이미징시스템의 활용분야는 무궁무진하다. 폭발물, 독극물, 마약, 무기류 등 인간에 유해한 물질을 실시간으로 검색 가능하며, 식품의 신선도, 생체물질 검사 등에 활용할 수 있다. 이외에도 반도체칩 등 구조가 복잡한 물체의 결함 확인, 신물질의 개발 등에도 직접적인 활용이 가능하다.

특히 ETRI는 분광·이미징시스템을 통해 축적한 기술과 경험을 바탕으로 KAIST 민범기 교수 연구팀과 공동으로 ‘고굴절율 테라헤르츠 메타물질’을 연구하고, 이를 세계적인 과학지 『네이처(Nature)』에 지난달 17일에 게재함으로써 이번 연구 결과의 우수성을 대외적으로 입증했다.

또 ETRI는 테라헤르츠파 대역을 이용한 무선통신시스템을 개발 완료하고 시연에 성공했다. 이 시스템을 이용할 경우 테라헤르츠 대역을 통해서도 풀(Full) HD급 비디오 신호를 압축 과정없이 그리고 끊김없이 무선으로 송·수신이 가능하여, 무선전송 통신 기술 역사에 또다른 업적을 남길 것으로 보인다.

일반적으로 테라헤르츠파 대역을 사용하여 무선 통신할 경우, 통신을 위한 충분한 출력을 확보하기 어렵거나, 출력을 확보하더라도 지속성을 확보하기 어려운 문제가 있었다. 하지만 ETRI는 이러한 난제를 해결하여 고출력, 고안정, 광대역이 가능한 테라헤르츠 무선 송·수신 시스템을 개발함으로써 실용화를 앞당길 것으로 보인다.

강광용 ETRI 테라헤르츠연구팀장은 “이번 테라헤르츠 응용시스템 개발은 친환경적이나 멀게만 느껴졌던 테라헤르츠파를 보안, 의료, 바이오, 영상, 통신 분야 등 국민 실생활에 직접적으로 활용할 수 있음을 기술적으로 입증한 것으로, 향후 테라헤르츠파를 활용한 상용제품 개발이 보다 탄력을 받게 될 것”이라고 말했다.

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