KAIST, 차세대 우주 광통신 기반 기술 개발...6G 표준 주파수 실현도 기대

기술 개발 연구진. 사진 왼쪽부터 양재원 연구원, 김승우 교수, 김영진 교수.

국내 연구진이 차세대 우주-지상 광통신 기반 기술을 개발했다. 6G 표준 주파수 실현에도 활용 가능할 것으로 기대를 모은다.

한국과학기술원(KAIST)은 김승우, 김영진 기계공학과 교수팀이 대기를 통한 광주파수 전송 및 펨토초 레이저 안정화 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 이는 대기 중으로 광신호를 전송해 공간 제약을 뛰어넘는 차세대 우주-지상 간 광-시간 동기화 원천기술이다.

우수한 시간 표준 개발은 차세대 우주 규모 측정 분야에서 다양한 물리량을 정확하고 정밀하게 측정케 한다.

연구팀은 1000조분의 일 초에 해당하는 시간 폭을 가지는 펨토초 레이저 광 빗에 기반한 시간 표준을 개발했다. 광대역 레이저 스펙트럼이 머리빗을 닮아 '광 빗'으로 부른다.

연구진은 특히 레이저 전송을 안정화하기 위해 다양한 환경에서 시간 표준을 효과적이고 효율적으로 활용할 수 있는 연구에 집중해 왔다.

연구팀은 대기 통과 레이저의 우수한 시간 표준 특성을 유지하는 데 성공했다. 이후 전송된 레이저를 펨토초 레이저 광 빗 안정화에 적용해 펨토초 레이저가 수㎞ 떨어진 시간 표준에 해당하는 안정도를 가질 수 있다는 것을 검증했다.

대기를 통해 전송받은 레이저를 펨토초 레이저 광 빗 안정화에 활용, 수백 테라헤르츠(㎔) 주파수 영역에서 4㎔ 대역폭에 이르는 안정화 효과를 얻을 수 있었으며 차세대 지상-우주 간 시간 동기화로 다양한 분야에 이 기술이 활용될 수 있음을 증명했다. 일례로 200~500기가헤르츠(㎓) 주파수를 사용하는 '6G' 실현을 위해 핵심 지역에 해당 주파수를 정밀하게 전송하는 것에도 활용할 수 있다.

주저자인 양재원·이동일 연구원은 “지상-위성 간 광-시간 동기화에 관한 원천기술 개발을 통해 우주의 다양한 측정·응용에 활용할 수 있다는 것을 실질적으로 검증했다”고 말했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 과학기술 분야 기초연구사업-개인 연구사업- 리더 연구(국가과학자)지원을 받아 수행됐다.

양재원 KAIST 기계공학과 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '빛: 과학과 응용(Light: Science and Applications)' 8월 12일 자에 출판됐다. (논문명 : Frequency comb-to-comb stabilization over a 1.3-km free-space atmospheric optical link).

김영준기자 kyj85@etnews.com

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