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60GHz 핵심 칩을 스마트폰과 연동해 1080p 동영상을 고화질 HDTV에 무선으로 전송하는 시연 사진. 사진의 오른쪽은 보드에 장착된 60GHz 핵심칩(1.2㎜×1.6㎜)과 안테나(4㎜×5㎜)의 확대 사진이다.
[산업일보]
저전력으로 WiFi보다 50배 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있으며 안테나를 포함해 소형으로 제작 가능한 송?수신 일체형 무선칩이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 이를 이용해 연구진은 스마트폰에 저장된 Full HD급 1080p 동영상을 압축과정을 거치지 않고 대용량 데이터 상태로 케이블 없이 무선으로 HDTV로 직접 송신하는 데 성공했다.
개발된 칩은 60GHz 대역에서 초당 10Gb의 데이터를 전송할 수 있는 고속 무선 송ㆍ수신 RF칩으로서 소형이면서도 전력을 적게 소모하도록 설계됐다. 따라서 이 칩을 활용해 스마트폰이나 노트북 등 휴대기기에 담긴 Full HD급 고화질 동영상을 전용케이블 없이도 HDTV 또는 빔 프로젝터 등으로 크게 볼 수 있게 됐다.
이번 연구는 한국과학기술원(KAIST) 지능형RF연구센터(센터장 박철순)에서 수행됐으며, 교육과학기술부 및 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업의 지원(2005년～)을 받아 이뤄졌다.
고화질 동영상의 실시간 전송을 위한 방법들이 많이 연구돼 왔지만 기존 WiFi망에서 고화질 동영상을 전송하기 위해서는 전송속도의 한계로 데이터 크기를 줄이는 압축과정이 반드시 필요했다. 그러나 압축 및 압축해제 과정에서 데이터의 부분적 손실이나 왜곡으로 인한 화질 열화현상이 일어날 수 있고 압축 처리시간에 따른 송ㆍ수신 지연으로 완벽한 실시간 전송이 어렵다는 점이 한계였다. 이러한 단점이 있는 압축과정을 생략하기 위해서는 적어도 3Gb/s 이상의 전송속도를 확보하는 것이 관건이었다.
KAIST 지능형RF연구센터가 이번에 개발한 60GHz 송ㆍ수신 칩은 10.7Gb/s 속도로 전송이 가능하며, 이는 기존의 WiFi 속도 200Mb/s의 50배에 이르는 것으로 압축과정 없이도 실시간으로 HD영상을 전송할 수 있는 속도에 해당한다. 따라서 압축 및 압축해제 처리과정에서 발생할 수 있는 화상 데이터의 부분적 손실 및 왜곡을 해결하고 송ㆍ수신 지연 없는 완벽한 실시간 전송을 지원할 수 있을 것으로 기대된다.
나아가 연구팀이 개발한 송ㆍ수신칩은 상대적으로 적은 전력소모 및 기기 크기의 최소화, 송신기와 수신기를 하나의 칩에 동시에 구현하는 등 이동기기에 적용될 수 있도록 설계했다.
저전력으로 동작하는 CMOS 방식으로 구현하고 칩으로 들어온 전류를 여러 회로에 재사용하거나 신호가 1일 때만 주파수원이 작동하는 OOK(On-Off Keying) 변조방식을 채택해 전력소모를 송신 시 31mW, 수신 시 36mW까지 대폭 줄였다. 이는 블루투스 동작 시와 비슷하나 2.4GHz 무선랜에 비해서는 10배가량 적은 수준이다.
통상 송신과 수신을 위해 별도 안테나를 사용하는 것과 달리 하나의 안테나를 사용해 크기를 줄인 것도 특징이다. 가로, 세로, 높이 1㎜ 남짓한 칩에 4～5㎜ 크기의 단일안테나를 사용해 휴대성이 중요한 모바일기기에 적합하도록 설계한 것.
연구팀은 향후 스마트폰 및 카메라ㆍ캠코더로 촬영한 고화질 영상을 저장장치 또는 HDTV 등 디스플레이 장치로 전송하거나, 스마트폰을 사용해 키오스크(Kiosk), PC 등으로부터 단시간에 대용량의 데이터를 주고받는 등의 새로운 서비스 창출이 가능할 것으로 보고 있다.
박철순 교수는 “3D, 고화질 동영상 감상의 수요가 증가하는 스마트폰 시장에서 한국의 경쟁력을 높일 있는 핵심기술”이라며 “기존 HDTV 등의 케이블 연결선을 대체할 수 있어 스마트폰 외에 디지털TV, 이동단말기, 카메라 및 캠코더 등 관련시장에서 활용될 수 있고 국제컨벤션산업 등과 연계해 새로운 시장을 창출할 수 있을 것”이라고 전망했다.
한편, 연구팀은 2005년부터 이 분야에 대한 연구를 지속해왔으며, 국제특허 10건, 국내특허 8건을 출원하고 SCI 논문 22편을 발표했다.
