과제수행 목표 및 내용 최종 목표 ○ 포토닉스 기반 THz 근거리 전송을 위한 핵심 부품 및 전송 기술 확보와 고해상도 지능형 전파 영상센서, 전자파기반 에너지 전송, 입체통신 및 세계 7대 위성항법 원천기술 확보
1단계 목표 ○ 연결의 한계를 극복하는 초연결 입체통신 원천 기술 확보 내용 ○ 50Gbps급 QPSK 변조된 포토닉스 기반 THz 신호 2m 전송 기술 확보 ○ 방위각 해상도 0.8도 이하 전파영상센서 기술 확보 ○ 중거리(공진코일 직경 대비 7배) 기술 확보 ○ L6/S 항법 신호(안) 제시 ○ 전파영상 가이드 원천기술 핵심성능 검증
2단계 목표 ○ 연결의 한계를 극복하는 초연결 입체통신 기술 PoC 검증 내용 ○ 200Gbps급 16-QAM 변조된 포토닉스 기반 THz 신호 10m 전송 기술 확보 ○ 방위각 해상도 0.5도 이하 전파영상센서 기술 확보 ○ 중거리(공진코일 직경 대비 10배) 기술 확보 ○ L6/S 항법 신호 생성 시뮬레이터에 의한 cm급 신호 성능 검증
당해연도 목표 ○ 연결의 한계를 극복하는 초연결 입체통신 원천기술 검증 및 PoC 기반 마련 내용 ○ 100Gbps급 16-QAM 변조된 포토닉스 기반 THz 신호 10m 전송 기술 확보 ○ 머신러닝 적용 지능형 전파 영상센서 연동 성능 분석 시뮬레이터 개발 ○ 중거리(공진코일 직경 대비 8배) 기술 확보 ○ 입체통신 표준기술 및 위성항법 원천기술 연구
과제 수행과정 및 내용 ○ 포토닉스 기반 THz 근거리 전송 핵심 기술 (1 세세부) • 기술적 난제 해결 방법으로 1) 포토닉스 기반 100G급 광대역 THz 신호 생성 및 복원 기술, 2) 광기반 THz 신호생성기 집적화/저가화/저전력화/소형화 기술 개발 3) THz 대역 증폭기 설계 및 모듈화 기술, 4) THz 헤테로다인 수신기 IC 설계기술, 5) 100G급 THz 송/수신 DSP 기술 및 6) THz PoC 플랫폼 기술등을 선정하여 개발을 추진함. ○ 포토닉스 기반 THz 근거리 전송 부품 기술 (2 세세부) • 기술적 난제 해결 방법으로 1)초고속/고출력 UTC-PD 설계 및 공정, ２)초고속/고효율 SBD 설계 및 공정, 3) UTC-PD 포화 광입력 세기 증대, 4) 초고주파 신호 정합, 5) 고이득 안테나 설계 및 제작, 6) UTC-PD 어레이 설계 및 제작 기술을 톨해 상술한 난제를 극복하고자 함 ○ 지능형 전파 영상센서 기술 (3 세세부) • MIMO 레이다 고해상도 신호처리 기술, 디지털 레이다 기술, 인공지능 기반 분석 기술 등의 핵심기술 확보를 추진하고, 신호처리-머신러닝 연동 시뮬레이터 개발과 SDR 기반 실험시스템 구축을 추진 ○ 중거리 무선 에너지 전송 원천 기술 (4 세세부) • 기존 자기유도/공진의 전송거리 한계 문제를 전자기장 공명이라는 새로운 전송모드 생성기술로 전송거리 한계를 극복하고자 함 ○ 입체통신 및 위성항법 핵심 기술 (5 세세부) • 3GPP Rel-18 NTN 표준 관련 요소기술 연구/기고 및 L6/S 항법 신호 생성/수신 검증 시뮬레이터 개발을 통하여 지상/위성통합 통신 핵심기술을 확보하고자 함 ㅇ 과제 수행내용 • (1 세세부) 포토닉스 기반 THz 신호 생성 및 복원기 성능 보완 및 고도화 (2022년) • (2 세세부) 50Gbps급 QPSK 변조된 포토닉스 기반 THz 신호 2m 전송 핵심 부품 기술 확보 (2021년) • (3 세세부) 지능형 전파 영상센서 방위각 해상도 0.6도 수준 기술 확보 (2022년) • (4 세세부) 중거리(공진코일 직경 대비 8배) 기술 확보 (2022년) • (5 세세부) 입체통신 표준기술 및 위성항법 원천기술확보 (2022년)
과제 수행결과 및 목표달성도 ㅇ 과제 수행결과 ㅇ 과제 수행 목표달성도 가. 과제 수행 목표달성도 (기술개발 성과지표) 나. 공통지표
관련 분야에 대한 기여 ㅇ 관련 분야 과학적·기술적·경제적·사회적 기여 과학적 • 세계최초 THz 증폭기 기반 THz relay 개념 도출 및 이를 이용한 100G-10m 전송 결과 보고 - [세계최초] 인도어용 THz relay 개념 도출 및 링크 적용, (우수국제학술대회 ECOC 2022 논문발표) • 국내최초 포토닉스기반 THz 통신을 위한 발생기, 검출기, 고이득 안테나, 공정, 제작, 시연 - [국내최초] 포토닉스 기반 THz 통신용 믹서 소자 개선 설계 및 변환 손실 개선 • 방위각 해상도 0.6도 수준의 MIMO 핵심 기술 및 유전 알고리즘 기반 non-uniform 가상 어레이 기술 확보 • 세계 최초 전자기공명 ETRI 모델 제시와 세계최고(직경대비 8배) 성능 확보 - [세계 최고] 공진코일 직경대비 7배 50% 효율 성공 (IEEE Trans. Ind. IF:8.162, 상위 9.96% 랭크) • 위성항법 시스템의 사용자로서의 기술확보에서 시스템기술의 확보로의 과학적인 지평확대 기술적 • THz 근거리 부품/전송 기술 핵심 IPR 확보 및 THz 부품/링크 시험 플랫폼 구축 - [선제적 핵심 IPR 확보] THz 근거리 전송을 위한 핵심 부품 및 시스템 관련 핵심 IPR 확보, 주요 부품, 전송 속도 및 거리 변화에 따른 THz 링크 성능 확인이 가능한 시험 플랫폼 구축 • 지능형 전파영상센싱 시뮬레이터 개발 - [시뮬레이터] 레이다 신호처리 및 머신 러닝 연동 성능 평가용 시뮬레이터 개발 • 전자기공명 핵심 길목 특허 선점 - [원천 핵심 IRP 확보] 기존 짧은 자기유도기술 한계를 극복한 국제 특허 산출 • 위성항법신호 다중화방식 핵심 특허 확보 - [원천 핵심 IPR 확보] 3개 신호 상수포락선다중화 방식 국내외 특허 산출 경제적 • 포토닉스 기반 THz 근거리 통신 관련 산업의 수직계열화를 위한 기술적 기반 구축 - [관련 산업의 수직계열화 기반 구축] 포토닉스 기반 THz 칩/소자/모듈/시스템 기술의 동시 확보를 통해 관련 산업의 수직계열화 및 동반 성장을 위한 기반 구축 • 고해상도 객체 인식 디지털 레이다 개발로 교통, 무인감시, 헬스케어, 범죄억제 등 안전사회 구축 • 새로운 무선 에너지 전송 서비스 창출 신산업 창출 견인 - [미래 새로운 서비스 창출] 스마트 팩토리, 홈 등 미래 에너지전송 서비스 관련 산업 창출 견인 • 한국형 위성항법시스템 핵심모듈 기술 확보로 4차산업의 핵심인 위치정보의 자주권 획득 사회적 • 포토닉스 기반 THz 근거리 통신 기술을 활용해 차세대 인도어 네트워크 인프라 구축 및 운용 비용 절감 - 가계 통신비 부담을 낮추어 내수 경제 활성화에 기여 • 한국형 위성항법시스템 재난재해 긴급경보 및 탐색구조 시스템연구를 통한 국민의 안전한 삶을 보장 기여 ㅇ 후속 과제에 도움을 줄 수 있는 연구 결과 • ’23년 신규 과제 수요 조사서 작성시 활용 (ETRI 지원사업 “Tera-home 서비스 개발” 기획 작업시 활용) • 고정밀 거리 정확도 기술 및 생체신호 센싱 특허 등을 기반으로 ’23년 IITP 신규과제기획 등에 활용 • ’22년 IIPT 신규과제(3.3kW급 무선전력전송 기술개발) 기획 및 선정에 활용 • KPS 사업 추진을 위한 개발방안 수립에 활용 • ’27년 착수예정인 탐색구조시스템의 신호설계 및 선행연구에 활용
성과관리 및 활용계획 ㅇ 성과관리 현황 • (데이터 생산 및 관리) H/W 및 S/W 기술 개발 결과와 관련된 결과물 (기술문서, 논문, 특허, 표준 기고서 등)에 대해서, 주로 컴퓨터 시뮬레이션 및 실험 결과 등을 텍스트, 이미지, 동영상 파일 등으로 정리하여 수집 후 관리 • (연구 데이터 저장 및 보존) 데이터의 백업은 원내 e-disk 및 이음 서비스를 이용해 분기별로 백업 시행하고 데이터의 복원은 e-disk 및 이음 서비스 두곳에서 복원 가능 여부를 검토 및 시행 • (데이터 공동활용) SW, 소스코드, 수치, 텍스트, 이미지, 음향, 동영상, 기타 자료 등을 주로 원내에서 공동활용 (원내 그룹웨어를 통해 원내 구성원 전체에 공개) ㅇ 성과활용 계획 • THz 주파수 대역을 활용하는 경제적인 6G 기반 차세대 인도어 네트워크 구축시 활용 • 고해상도 전파센싱 기술은 제스춰 인식, 산업용 정밀 측위 등의 분야에 활용 • 전자기공명 기술은 향후 기존 6mm 한계를 극복하는 스마트 팩토리 분야에 활용 • 한국형항법위성시스템 개발과 연계하여 고정밀 위치·항법·시각정보 서비스 등 4차산업혁명 핵심 인프라 등에 활용 • ‘27년 착수예정인 탐색구조시스템의 신호설계 및 선행연구에 활용
향후 과제 수행계획 ㅇ 다음 연도 연구개발계획 1) 연구개발 목표 및 내용 ㅇ 연구개발 목표 • 연결의 한계를 극복하는 초연결 입체통신 기술 PoC 검증 ㅇ 연구개발 내용 • 포토닉스 기반 THz 근거리 전송 물리계층 실험시제품 제작 및 성능 평가 • THz 발생/수신용 부품 성능 보완 및 고도화 • 방위각 해상도 0.5도 이하 수준 고해상도를 위한 OFDM-MIMO 레이다 핵심 신호처리 기술 고도화 • 다중 코일 기반 직경대비 10배 중거리 전송기술 개발 • 3GPP Rel-18/19 NTN 표준 관련 요소기술 연구 및 기술기고 • L6/S 항법 신호 생성 시뮬레이터에 의한 m급 신호 성능 검증, 보정정보 포맷분석 및 모사 데이터 확보 2) 국내외 분야 환경변화 • ‘25년 이후 6G 후보 기술의 구체적인 윤곽이 드러날 것으로 예상 • ’24년 이후 6G를 위한 캐리어 주파수 대역에 대한 논의도 시작될 것으로 예상 • 5G/6G를 동시에 지원할 수 있는 차세대 인도어 광 네트워크에 대한 논의가 시작될 것으로 예상 3) 연구개발 추진전략 • ETRI는 과제 총괄 및 핵심 원천기술을 개발하고, 위탁연구를 통하여 이론적인 기초 연구를 수행하며, 산업계로 부터는 개발 결과물이 활용되는 응용시스템 관련 기술 개발 요구사항 제공 받아 최종 실제 시장에 적용 가능한 핵심기술 확보 4) 연구개발 일정 및 기대 성과 ㅇ 연구개발 일정 • 2단계 (200Gb/s, 10m) THz PoC 플랫폼 구축 및 시험(’23년) • THz 발생/수신용 부품 성능 보완 및 고도화(‘23년) • 방위각 0.5도 이하 수준 고해상도를 위한 OFDM-MIMO 레이다 핵심 신호처리 기술 고도화(’23년) • 다중 코일 기반 직경대비 10배 중거리 전송기술 개발(‘23년) • 3GPP Rel-18 NTN(Regenerative payload) 표준 관련 요소기술 연구 및 기술기고(’24년) ㅇ 기대성과 • 기술의 선제적 연구개발을 통해 핵심 IPR을 조기에 확보하여, 향후 도래할 6G 시대에서 차세대 통신 및 전파활용 관련 글로벌 기술/시장 주도권 확보 5) 다음 연차 연구개발비 사용계획 6) 사업화 추진 계획 • 실험 시제품 구현 및 성능 평가를 완료하여 사업 종료시 주요 핵심 기술을 국내 산업체에 기술 이전하여 사업화를 추진 예정
(출처 : 요약문 2p)
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J. Kim et. al, "Trends in Lightweight Kernel for Many core Based High-Performance Computing", Electronics and Telecommunications Trends. Vol. 32, No. 4, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
J. Sim et.al, “the Fourth Industrial Revolution and ICT – IDX Strategy for leading the Fourth Industrial Revolution”, ETRI Insight, 2017, KOGL Type 4: Source Indication + Commercial Use Prohibition + Change Prohibition
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