SK텔레콤과 호서대 공동연구팀이 바닷 속에서 전달되는 데이터를 수신하기 위한 하이드로폰(음파수신기)를 준비하고 있는 모습. ⓒSKT

‘바닷속 통신 기지국’을 만들기 위한 SK텔레콤의 수중 통신기술이 공개됐다. 앞으로 4차 산업혁명이 수중으로의 확대를 위해서는 수중 통신기술이 핵심요소가 될 전망이다.

SK텔레콤과 호서대학교는 인천 남항 서쪽 10km 해상, 수심 약 25m 깊이, 송수신 거리 약 800m 환경에서 LTE 방식을 활용해 바닷속 통신기술 시험에 성공했다고 31일 밝혔다.

SK텔레콤과 호서대는 전날 바닷속 수온과 염도·조류속도 등 10여가지의 정보를 측정, 이를 음파(3~70KHz)에 LTE(OFDM 변조) 주파수를 얹는 방식을 활용해 문자(Text)와 사진 데이터를 20초 간격으로 연속 송수신하는데 성공했다.

서해 인천 앞바다는 특히 바닷물의 혼탁도가 심하고 수심이 얕아 수중 통신에 부적합한 환경으로 꼽힌다. 이번 시연은 악조건에도 불구하고 수중 통신망의 안정적인 성능을 보여줬다는 평가다.


◆ 수중통신, 4차산업혁명 수중 확대 핵심요소

수중 기지국 기반 통신망은 크게 ‘수중 센서-수중 기지국-해상 통신 부표’로 구성된다. 센서에서 수집된 정보는 기지국을 거쳐 해상 통신 부표로 전달되고, 이 데이터가 다시 위성·LTE 등 통신망을 거쳐 지상으로 전송되는 구조다. 물 속에서는 음파를, 공기 중에서는 전파를 이용해 데이터를 전송한다.

수중 기지국은 ‘바닷속 통신 고속도로’에 비유된다. 수중 기지국을 설치해 지름 20~30km 지역내에서 수중 정보를 수집하는 센서와 통신하면, 간섭을 최소화하고 저전력으로 관리할 수 있는 장점이 있다.

기존 음파를 활용한 1:1 통신과 비교할 때 변동성이 심한 수중 통신 환경을 극복하고 저전력·체계적 운용이 가능해 실시간·장시간 수중 관측이 가능할뿐더러, 바닷속 유선통신망과 비교할 때 훨씬 적은 비용으로 구축·운용할 수 있다.

수중통신기술의 활용 범위도 넓다. 기지국 주변 수중 소음 센서를 이용, 잠수함 등을 탐지하고 식별하는 국방용으로 이용할 수 있으며, 해양 선박 사고 발생시에는 수중 기지국을 사고 위치에 설치해 잠수부나 수중 로봇과의 통신에 활용할 수 있다. 또 기지국 주변에서 바다물의 해류·수온·염도·조류 속도·PH(수소이온농도) 등의 빅데이터를 확보해 수자원 보호 및 해양 환경 연구 등에서도 획기적인 계기가 될 전망이다.

◆ SKT-호서대, 수중 통신망 설계 기술 주도

SK텔레콤과 호서대는 기지국 기반 수중통신망 연구를 위해 올 10월께 서해안에 실험망(테스트베드) 구축에 착수한다는 계획이며, 2020~2021년 실험망을 최종 완성한다는 목표를 잡았다.

양측은 오는 10월 수중 실험망의 기지국~해상부이간 통신망(백본망) 구축을 목표로 7월까지 실해역 측정하고 9월에 실증 시험 작업을 완료한다는 계획이다. 또 내년에는 수중기지국과 수중센서간 통신시스템 개발을 완료할 계획이다.

또한 SK텔레콤은 바닷속 수중 기지국 건설을 위한 해저 망 설계기술 연구 현황도 공개했다.

SK텔레콤은 수중망 설계 기술을 확보하기 위해 지난 2015년부터 호서대·한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트 연구소·한국원자력연구원·경북대·인하대·중앙대·상명대·한양대 등과 공동으로 ‘기지국 기반 수중통신망 개발’ 사업에 참여해 왔다.

수중 통신망 설계 기술은 바닷속 해저 기지국의 위치 및 커버리지 등을 정하는 것으로, 해저 통신망 사업의 핵심이다. 특히 이번 연구에서 SK텔레콤은 바닷속에서 LTE 기반의 변조방식(OFDM)을 활용, 향후 육상망 연계를 더욱 효율적으로 할 수 있는 기반을 닦았다는 평가다.

수중으로 전송된 데이터가 특수 장비(오실로스코프)를 통해 그래프 형태로 보여지고 있는 모습. 뒷편으로 고학림 호서대 교수가 수중통신망 사업 개요를 관계자들에게 설명하고 있다. ⓒSKT

고학림 호서대 교수는 “바닷속에 수중 기지국을 만드는 수중통신 방식 실증은 우리나라가 처음”이라며 “이번 시연을 통해서 수중기지국에 집적된 각종 데이터가 수중 통신을 통해 해상부표 전달에 성공, 수중 기지국 테스트베드 조성을 위한 핵심 연구 단계를 넘어섰다”고 평가했다.

박진효 SK텔레콤 네트워크기술원장은 “SK텔레콤은 현재 재난망(PS-LTE), 철도망(LTE-R), 해상망(LTE-M) 및 수중망(DUMCN)에 대한 독립적 설계 및 연동 설계 기술 능력을 국내 유일하게 보유하고 있다”며 “센싱 기반의 IoT 망 설계 최적화 경험을 최대한 활용해 수중 통신망의 설계에 나선다는 계획”이라고 설명했다.

◆ 글로벌 경쟁 새로운 물결, 수중통신망 연구

해외에서는 미국과 유럽·중국 등이 해양환경 관측 및 연안감시, 수중 이동체 통신 등을 위한 국가 주도의 유·무선 기반의 수중 통신망 기술 연구를 활발히 진행하고 있으며, 기지국 기반의 실험망은 우리나라가 처음이라 해외의 관심도 뜨겁다.

EU는 유무선 방식을 혼용한 방식을 활용하고 있으며, 수중망과 육상망을 통합 운영하고 수중 사물인터넷 지원을 위한 SUNRISE(썬 라이즈) 프로젝트를 수행 중이다.

캐나다는 세계 곳곳의 관측소에서 유선망 기반 센서를 통해 수집한 데이터를 실시간 원격 관측 시스템을 구축하는 ‘Ocean Networks Canada’(오션 네트웍스 캐나다)를 구축해 운용 중이다.

미국·유럽 등 선진국들은 1990년대부터 바닷속 통신 기술을 확보해 해양 무선 네트워크를 구축해 활용하고 있으며, 이를 바다 환경 변화 모니터링·국방 분야 등에 활용하고 있다.

©(주) EBN 무단전재 및 재배포 금지