시속 1200km 열차서도 서비스..하이퍼루프 통신 분석 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 고속으로 달리는 열차에서 안전을 확인하고, 무선통신 인터넷 서비스를 제공하는데 쓸 수 있는 기술이 개발됐다.

김효일 울산과학기술원 교수.(사진=울산과학기술원)

울산과학기술원(UNIST)은 김효일 전기전자공학과 교수팀이 하이퍼루프 내 무선 통신 전파(통신 채널)를 분석하는 기법을 개발했다고 18일 밝혔다.

하이퍼루프는 진공에 가까운 관인 ‘튜브’ 안에 ‘포드’라는 객차를 한 개 씩 가속해 시속 1200km로 달리게 하는 차세대 교통수단이다. 하이퍼루프를 위한 무선통신 시스템 설계 시 안테나 디자인, 반송 주파수, 대역폭 등을 정하려면 전파가 3차원 공간에서 어떻게 퍼져나가는지를 예측하는 통신 채널을 분석해야 한다.

하지만 하이퍼루프는 기존 전자기파 시뮬레이터로 분석하는데 한계가 있었다. 튜브가 전파를 가둘 수 있는 도파관을 닮은 데다 수백 km 정도로 길어 전파가 일반 공간보다 멀리까지 퍼져나가기 때문이다. 시뮬레이션에 포함해 할 대상의 범위가 넓어진다. 튜브 안을 고속으로 달리는 객차들에 의한 영향도 변수로 작용한다.

연구팀은 세 가지 대표 구간을 각각 시뮬레이션하고, 이들을 수학적으로 연결하는 모델링을 통해 튜브 전체를 해석하는 기법을 썼다. 단일 기지국 구간, 단일 포드 구간, 기지국이나 포드가 없는 빈 튜브 구간으로 구분해 전자기파 시뮬레이션을 수행한 뒤 이를 ‘네트워크 파라미터 모델링’ 기법으로 연결했다.

분석 결과, 각 열차에서 신호 투과·반사 등 다양한 신호 왜곡 현상이 발생했다. 연구팀은 이러한 분석 결과에 기반해 하이퍼루프 내 무선 통신에 가장 적합한 주파수 대역, 최대 가능 대역폭, 최적의 전자기 모드를 알아냈다.

김효일 교수는 “분석기법이 유연해 하이퍼루프의 규격이 바뀌더라도 쉽게 응용할 수 있다”며 “하이퍼루프 환경에 최적화된 안테나 설계, 통신 기법 개발, 통신 성능을 고려한 포드 디자인 등 연관 분야에서 원천 기술 역할을 할 수 있다”고 말했다.

연구 결과는 모빌리티 분야 국제 학술지 ‘IEEE 차량 기술 매거진(IEEE Vehicular Technology Magazine)’에 게재됐다.