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디스플레이에 쏙 '안테나'···홍원빈 교수 이달의 과기인

홍 교수 "단추식 키패드 사례 착안해 기존 안테나 문제 극복"
과기부·연구재단, 데이터 고속도로 핵심 인프라 구축 높이 평가
홍원빈 POSTECH 교수가 디스플레이 속에 들어가는 안테나를 개발해 이달의 과학기술인상에 선정됐다.<사진= 과학기술정보통신부>홍원빈 POSTECH 교수가 디스플레이 속에 들어가는 안테나를 개발해 이달의 과학기술인상에 선정됐다.<사진= 과학기술정보통신부>
81년생의 젊은 과학자가 지금까지 이분돼 있던 통신용 안테나와 디스플레이를 하나로 결합해 5세대(5G) 이동통신 시대를 견인할 안테나 공학의 새로운 지평을 제시했다.

과학기술정보통신부(장관 최기영, 이하 과기부), 한국연구재단(이사장 노정혜, 이하 연구재단)은 이달의 과학기술인상 8월 수상자로 홍원빈 POSTECH(포항공과대학교) 전기전자공학과 교수를 선정했다고 5일 밝혔다.

홍원빈 교수는 '디스플레이 내장 안테나(AoD)'의 개념을 제시했다. 그는 초고주파수 대역에 최적화된 '밀리미터파 5G 이동통신 단말 안테나' 원천기술을 개발했다. 과기부와 연구재단은 홍 교수를 데이터 고속도로 핵심 인프라 구축에 기여한 점을 높이 평가해 선정했다.

디스플레이 내장 안테나는 OLED, LCD 디스플레이 패널 내 사람의 머리카락 보다 50~100배 수준으로 얇은 미세 전극 표면의 전류를 제어해 빔 조향 안테나로 구현하는 원천 기술이다.

밀리미터파 5G 이동통신 단말 안테나는 휴대전화 등 소형의 디바이스가 지닌 태생적, 기술적 제약사항을 반영했다. 기존의 대배열 안테나 개념을 대신할 새로운 단말향 빔조향 배열 안테나 시스템을 구현한 것이다. 기존 안테나와 공존이 가능하며 작은 공간에서 효과적으로 동작 가능한 것이 장점이다.

5G 이동통신은 롱텀에볼루션(LTE)보다 속도가 20배 이상 빠르고 신호의 양도 10배 이상 많다. 따라서 5G 이동통신이 가능하려면 고성능 안테나 개수가 3배 이상 증가해야 한다. 하지만 최근 모바일 기기는 사용자의 편의를 위해 두께는 얇아지고, 디스플레이는 점점 커져 안테나 탑재 공간이 절대적으로 부족한 어려움이 있었다.

홍 교수는 과거 휴대폰 단추식 키패드가 진화한 사례를 떠올리며 안테나 탑재 공간 부족 문제를 극복했다고 말했다.

그는 "휴대폰의 단추식 키패드가 디스플레이와 결합한 터치패널로 진화한 사례를 착안했다"라며 "지금까지 독자적으로 발전해온 안테나와 디스플레이를 융합한 디스플레이 내장 안테나에서 해법을 찾았다"고 설명했다.

연구팀은 내장 안테나 원천기술을 2016년 삼성전자 스마트워치에 적용했다. 그리고 2019년 LG전자 스마트폰에 밀리미터파 5G 이동통신 안테나를 시연하는 등 산업 적용을 통해 무선통신의 전파 수신 감도와 송신 신호 향상을 확인했다. 연구성과를 인정받아 전자전기분야 전문학술지 '트랙잭션 온 안테나 앤 프로파게이션(IEEE Transactions on Antennas and Propagation)'에 2017년과 2019년 두 차례 게재됐다.

홍원빈 교수는 "본 연구를 시작한 지 10년이 되는 해라 더욱 뜻깊다. 여러모로 부족하지만 더욱 정진하여 사회에 이바지하라는 뜻으로 생각한다"라며 "공학은 실용주의 학문으로써 국가의 기술, 사회, 산업 특성을 고려하여 정교한 전략을 통해 수행된다면 자연스럽게 기술의 리더십은 지속적으로 제고될 것이다"라고 수상 소감을 전했다.
홍 박사가 개발한 밀리미터파 5G 단말 안테나 구상도.<사진= 과학기술정보통신부>홍 박사가 개발한 밀리미터파 5G 단말 안테나 구상도.<사진= 과학기술정보통신부>
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