일본산업뉴스요약

NTT, 창문 유리에 부착해 6G의 사각지대 없앤다
액정 기술로 메타표면 개발

NTT가 창문 유리 등에 부착해 전파의 진행 방향을 제어할 수 있는 시트형 디바이스를 개발했다. 전파가 도달하기 어려운 장소에 설치해 통신 구역을 넓힐 수 있다. 전파의 파장보다도 미세한 구조체로 이루어진 '메타표면(Metasurface)'의 두께를 액정 패널 수준으로 얇게 만들어 응답 속도도 높였다. 6G(6세대 이동통신 시스템)가 등장하는 2030년경의 실용화를 목표로 하고 있다.

이번에 NTT는 액정 재료를 사용하는 방식의 메타표면 두께를 기존의 10분의 1인 3.5μm로 얇게 만드는 기법을 개발했다. 메타표면은 전파의 파장보다도 미세한 구조체가 표면에 배열된 디바이스로, 입사된 전파의 진행 방향을 바꿀 수 있다. 액정 방식에서는 액정 부분에 전압을 가했을 때 나타나는 특성 변화를 이용해 메타표면을 통과하는 전파의 진행 방향을 동적으로 제어할 수 있다.

3.5μm라는 두께는 액정 패널에 가까워 대면적화하기 쉽다. 액정 부분이 얇을수록 전압에 대한 응답 속도가 빨라지기 때문에 밀리초(ms) 단위로 응답할 수 있다. 기존의 액정 방식 메타표면에 비해 약 1,000배 빠르게 동작한다.

NTT가 실시한 실험에서는 개발한 액정 방식 메타표면을 115GHz 대역의 전파에서 동작시켜 전파의 진행 방향과 집광 제어, 복잡한 빔포밍(전파 방사) 등을 확인했다. 6G에 사용될 것으로 전망되는 FR3(7G~24GHz) 대역이나 서브테라헤르츠(100G~300GHz) 대역에 대해서도 동작한다는 것을 시뮬레이션을 통해 확인했다.

-- 전파가 입사되면 공진기로 기능 --
NTT가 개발한 메타표면은 도전성(導電性) 재료로 만들어진 '밭 전(田)' 자와 유사한 링 형태가 일정한 간격으로 다수 배열된 구조를 가진다. 각 링은 전파가 입사되면 공진기로 기능하며, 전파의 대역 통과를 제어할 수 있다. 액정 부분에 전압을 가할 경우, 공진 주파수가 낮아져 전파가 통과하기 쉬워진다. 각 링에 가해지는 전압에 따라 전파의 진행 방향을 자유자재로 바꿀 수 있다.

이 디바이스를 제작하려면 액정 패널 제조와 유사한 노하우가 필요하다. NTT 첨단집적디바이스연구소의 라이잔(来山) 주임연구원은 실용화를 함께 추진할 파트너로 "액정 패널 제조 기술을 가진 기업을 찾고 있다"라고 말한다.

메타표면에는 액정 방식 외에도 MEMS(미세전자기계시스템)나 다이오드 등을 사용하는 방식이 있다. 또한 전파의 진행 방향을 제어하는 '동적 메타표면'과 특정 방향으로만 전파를 반사하는 '정적 메타표면'이 있다. 이번 기술은 동적 메타표면에 해당한다.

NTT 그룹 가운데 NTT도코모와 AGC는 공동으로 정적 메타표면에 관한 실증 실험을 추진하고 있다. 창문 유리 등에 붙여 실내∙외 통신 구역 확대를 목표로 하고 있다.
 

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