세계 최초로 추진되고 있는 '바닷속 통신 기지국'을 위한 수중 통신기술이 처음으로 공개됐다.
수중 통신기술은 잠수함 탐지 등 국방용 수요는 물론 수산 먹거리 안전을 위한 방사능·패류 독소 감시 및 적조 모니터링, 쓰나미·해저 지진 조기 경보 등에서 필요성이 강조되고 있으며, 전세계 국가간 경쟁도 치열해지고 있는 분야다.
SK텔레콤과 호서대학교 고학림 교수팀은 인천 남항 서쪽 10km 해상에서 수심 약 25m 깊이, 송수신 거리 약 800m 환경에서 LTE 방식을 활용해 바닷속 통신기술시험에 성공했다고 31일 밝혔다.
호서대와 SK텔레콤은 이날 바닷속 수온과 염료·조류속도 등 10여가지 정보를 측정해 이를 음파(3~70KHz)에 LTE(OFDM 변조) 주파수를 얹는 방식을 활용해 문자와 사진 데이터를 20초 간격으로 연속 송수신하는데 성공했다.
연구진은 이날 기술시연에서 문자와 사진 데이터의 실시간 사진 전송을 선보여 향후 수중망에서 다양한 센서를 통해 수집된 정보들이 수중 기지국에 집적된 뒤 이를 육상으로 안정적으로 전달될 수 있음을 실증했다.
고학림 호서대 교수는 "바닷속에서 기지국을 만드는 수중통신방식 실증은 우리나라가 처음"이라며, "이번 시연을 통해 수중기지국에 집적된 각종 데이터가 수중 통신을 통해 해상부표 전달에 성공, 수중 기지국 테스트베드 조성을 위한 핵심 연구 단계를 넘어섰다"고 평가했다.
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 음파로, 공기 중에는 전파를 이용해 데이터를 전송한다.
특히 수중 기지국은 '바닷속 통신 고속도로'에 비유되는데, 수중 기지국을 설치해 지름 20~30km 지역내에서 수중 정보를 수집하는 센서와 통신하면 간섭을 최소화하고 저전력으로 관리할 수 있는 장점이 있다.
기존 음파를 이용해 1:1 통신과 비교할 때 변동성이 심한 수중 통신 환경을 극복하고 저전력·체계적 운용이 가능해 실시간·장시간 수중 관측이 가능하다.
호서대와 SK텔레콤은 수중 기지국을 통해 적 잠수함 등을 탐지하고 식별하는 국방용으로 이용할 수 있으며, 해양 선박 사고 시에는 수중 기지국을 사고 위치에 설치해 잠수부와 수중 로봇과의 통신에 활용될 수 있다고 설명했다.
이어 기지국 주변 바닷물의 해류와 수온, 염도, 조류 속도, PH(수소이온농도) 등의 빅데이터를 확보해 수자원 보호 및 해양 환경 연구 등에서도 획기적인 계기가 될 것으로 기대했다.
한편, 호서대와 SK텔레콤은 기지국 기반 수중통신망 연구를 위해 올 10월 서해안에 실험망(테스트베드) 구축에 착수한다는 계획이며, 2020~2021년 실험망을 최종 완성할 것이라는 로드맵도 설정했다.
양측은 오는 10월 수중 실험망의 기지국-해상부이간 통신망(백본망) 구축을 목표로 7월까지 실해역 측정, 9월 실증 시험 작업을 완료한다는 계획이다. 또 내년에는 수중 기지국과 수중 센서간 통신 시스템 개발도 완료할 계획이다.
SK텔레콤은 이날 수집중인 수중 실측 데이터를 기반으로 바닷속 수중 기지국 건설을 위한 해저 망 설계기술 연구 현환동 함께 공개했다.
수중 통신망 설계 기술은 바닷속 해저 기지국의 위치 및 커버리지 등을 정하는 것으로 해저 통신망 사업의 핵심으로 꼽힌다.
SK텔레콤은 기지국 기반의 수중 통신망 연구를 위해 한국의 해안선과 해저 지형정보에 적합한 한국형 수중 통신망 설계 기술을 확보하고, 수중망과 기존 육상망의 연동 기술에 적극 나서고 있다.
특히 이번 연구에서는 바닷속에서 LTE 기반의 변조방식(OFDM)을 활용해 향후 육상망 연계를 더욱 효율적으로 할 수 있는 기반을 닦았다는 평가다.
SK텔레콤 박진효 네트워크기술원장은 "SK텔레콤은 현재 재난망, 철도망, 해상망, 수중망에 대한 독립적 설계 및 연동 설계 기술 능력을 보유하고 있다"면서 "센싱 기반의 IoT 망 설계 최적화 경험을 활용해 수중 통신망 설계에 나설 것"이라고 설명했다.
SK텔레콤은 수중망 설계 기술 확보를 위해 지난 2015년부터 호서대와 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트 연구소, 한국원자력연구원, 경북대, 인하대, 중앙대, 상명대, 한양대 등과 공동으로 '기지국 기반 수중통신망 개발' 사업에 참여해 왔다.
한편 해외에서도 수중 이동체 통신 등을 위한 국가 주도의 유·무선 기반의 수중 통신망 기술을 연구하고 있다.
특히 미국과 유럽 등은 선진국들은 90년대부터 바닷속 통신 기술을 확보해 해양 무선 네트워크를 구축해 활용하고 있으며, 이를 바다 환경 변화 모니터링 및 국방 분야 등에서 활용하고 있다.
최근에는 전세계적으로 사물인터넷과 빅데이터에 대한 관심이 고조되면서 해양에서 발생하는 빅데이터 역시 국가 경쟁력의 중요 포인트가 되고 있다.
