KAIST 지능형RF연구센터, 고속 무선 송수신칩 개발
케이블 연결 없이 풀HD영상 바로 전송·보안도 강화

스마트폰에서 풀HD급 고화질 동영상을 별도의 전용케이블 없이 무선으로 실시간 TV에 전송할 수 있는 초소형 고속무선 송수신 칩이 개발됐다. KAIST 지능형RF연구센터(센터장 박철순)는 WiFi(무선랜)보다 50배 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있으며 안테나를 포함해 소형으로 제작 가능한 송·수신 일체형 무선칩을 개발했다고 12일 밝혔다. 또한 연구팀은 개발한 칩을 이용해 스마트폰에 저장된 Full HD급 1080p 동영상을 압축과정을 거치지 않고 대용량 데이터 상태로 케이블 없이 무선으로 HDTV로 직접 송신하는 데 성공했다.

지금까지 고화질 동영상을 실시간 전송하기 위한 방법들이 많이 연구돼 왔지만 기존 WiFi망에서는 전송속도의 한계로 데이터 크기를 줄이는 압축과정이 반드시 필요했다. 하지만 압축과 압축해제 과정을 거치며 데이터의 부분적 손실과 왜곡으로 인한 화질의 열화현상이 발생할 수 있고, 압축 처리시간에 따른 송·수신 지연이 한계로 작용했다.

▲박철순 KAIST 교수. ⓒ2013 HelloDD.com
문제가 됐던 압축과정을 생략하기 위해서는 적어도 3Gb/s(초당 30억 비트) 이상의 전송속도를 확보하는 것이 관건이었다.

KAIST 지능형RF연구센터가 이번에 개발한 60GHz 송·수신 칩은 10.7Gb/s 속도로 전송이 가능하다. 이는 기존의 WiFi 속도 200Mb/s(초당 2억비트)의 50배에 이르는 것으로, 압축과정 없이도 실시간으로 HD영상을 전송할 수 있는 속도에 해당한다. 더불어 연구팀이 개발한 송·수신칩은 상대적으로 적은 전력소모, 기기크기의 최소화, 송신기와 수신기를 하나의 칩에 동시에 구현하는 등 이동기기에 적용이 용이하도록 설계됐다. 저전력으로 동작하는 CMOS 방식으로 구현하고, 칩으로 들어온 전류를 여러 회로에 재사용하거나 신호가 1일 때만 주파수원이 작동하는 OOK(On-Off Keying) 변조방식을 채택해, 전력소모를 송신시 31mW, 수신시 36mW까지 대폭 줄였다는 평가다. 연구팀의 설명에 의하면 이는 블루투스 동작시와 비슷하나 2.4 GHz 무선랜에 비해서는 10배 가량 적은 수준이다. 특히 실리콘이미지(Silicon Image), 아이비엠(IBM), 소니(Sony) 등이 개발한 무선칩에 비해서는 최소 3배 이상 적은 전력소모로 동작한다.

또한 통상 송신과 수신을 위해 별도 안테나를 사용하는 것과 달리 하나의 안테나를 사용하여 크기를 줄인 것도 특징이다. 가로, 세로, 높이 1㎜ 남짓한 칩에 4~5㎜ 크기의 단일안테나를 사용해 휴대성이 중요한 모바일기기에 적합하도록 설계했다. 연구팀은 앞으로 스마트폰 및 카메라·캠코더로 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 기대하고 있다.

박철순 교수는 "3D, 고화질 동영상 감상의 수요가 증가하는 스마트폰 시장에서 한국의 경쟁력을 높일 있는 핵심기술"이라면서 "기존 HDTV 등의 케이블 연결선을 대체할 수 있어 스마트폰 이외에도 디지털TV, 이동단말기, 카메라 및 캠코더 등 관련시장에서 활용될 수 있고 국제컨벤션산업 등과 연계하여 새로운 시장을 창출할 수 있을 것"이라고 전망했다. 한편 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업의 지원으로 진행됐으며, 연구팀은 2005년부터 동 분야에 대해 계속 연구해왔으며 국제특허 10건, 국내특허 8건을 출원하고 SCI 논문 22편을 발표했다.

▲60GHz 무선칩을 이용한 기가비트 무선전송 솔루션 시연 모습.<사진=연구재단 제공> ⓒ2013 HelloDD.com
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