포커스

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UWB 무선통신 기술 동향

김창환*

본 고에서는 수 GHz 대역폭에 이르는 매우 짧은 펄스를 이용하여 신호를 고속으로 전송할 수 있는 UWB

(Ultra Wide Band system)의 특성에 대하여 논하고자 한다. UWB 무선기술은 무선 반송파(RF carrier)를

사용하지 않고 기저대역(baseband)에서 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 대역을 사용하여 통신이나 레이

더 등에 응용되고 있는 새로운 무선 기술로서 기존의 무선 시스템의 잡음과 같은 매우 낮은 스펙트럼 전력

밀도를 사용함으로써 이동통신, 방송, 위성 등의 기존 통신 시스템과 상호 간섭 영향 없이 주파수를 공유하

여 사용할 수 있어 새로운 차세대 무선 기술로 급부상 하고 있다. 최근에는 미국 FCC에서 제한된 범위의

주파수 사용허가가 이루어진 것을 계기로 상용화가 활발히 이루어질 것이므로 이에 대한 표준화 동향 및 응

용분야를 살펴보기로 한다. ▨

I. 개 요

근거리 무선통신의 계속적인 수요 창출에 따른

전파자원을 보다 더 효율적으로 사용할 수 있는 신

기술 개발이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있는

시점에서 주파수를 가장 효율적으로 사용할 수 있는

유력한 후보로 UWB(Ultra Wide Band) 무선기술이

적극적으로 검토되고 있다.

UWB 무선기술은 무선반송파를 사용하지 않고

기저대역에서 수 GHz 대의 매우 넓은 주파수를 사

용하여 통신이나 레이더 등에 응용되고 있는 새로운

무선 기술이다[1],[2]. 특히 이 기술은 수 나노 혹은

수 피코 초의 매우 좁은 펄스를 사용함으로써 기존

의 무선 시스템의 잡음과 같은 매우 낮은 스펙트럼

전력으로 기존의 이동통신, 방송, 위성 등의 기존 통

신 시스템과 상호 간섭 영향 없이 주파수를 공유하

목 차

* 수양엔지니어링기술사사무소/이사

I. 개 요

II. 기술적 특징

III. UWB 레이더

IV. 표준화 기술 및 동향

V. 응용분야

VI. 전망 및 결론

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여 사용할 수 있으므로 주파수의 제약 없이 사용 가능한 시스템으로 새롭게 대두되고 있다.

UWB는 linear, time-invariant microwave structure의 특성을 파악하기 위한 time domain

(impulse response) 기술의 발전에 기반을 두고 있는 기술이며, time-domain sampling oscilloscope

의 출현과 subnano-second pulse generation 기술 발전은 UWB 연구에 많은 도움을 주었다.

1970년대 초반에 high resolution radar에서 탐지가 어렵고, 간섭을 적게 주는 특수 목적의 통

신 시스템에 이르기까지 많은 분야에 impulse(baseband) 기술이 적용되었다. 미국의 경우에

UWB 에 관한 연구는 1994 년 이전에는 보안으로 분류되었으나, 그 이후에는 UWB 기술에 대한

많은 부분이 군사보안에서 해제됨으로써 Time Domain Corp., Multispectral Solution Inc.,

Xtreme Spectrum, Aether Wire & Location Inc., Pulse-Link Inc. 등 미국 내 여러 업체들에서

이 기술의 상업화를 위한 개발에 박차를 가하고 있다. FCC 가 제한적이지만 2002 년 2 월에

UWB 시스템을 3.1GHz 이상의 주파수 대역에서 제한된 용도로 사용할 수 있도록 허가하였으며,

IEEE 산하 802.15.3 working group에서는 무선 개인 통신(Wireless Personal Communication)

방식으로 UWB 시스템을 사용하기 위한 표준화 작업도 활발히 진행 중이다.

본 고에서는 주파수 공유가 가능한 새로운 차세대 무선 기술로 급부상하고 있는 UWB 무선

기술에 대한 특징 및 최근 새로운 방식으로 부각되고 있는 UWB 레이더 기술 동향 그리고 표준

화 동향 및 응용 분야를 분석 고찰함으로써 향후 무선통신 시장의 새로운 변화를 가져올 UWB

전망을 진단하고자 한다.

II. 기술적 특징

(그림 1)과 같이 동일 출력을 갖는 세 가지 시스템을 주파수 스펙트럼 상에서 비교하면 UWB

시스템의 경우 기존의 협대역 시스템이나 광대역 CDMA 시스템에 비해 중심 주파수의 25% 이

상의 점유 대역폭에 걸쳐 상대적으로 낮은 스펙트럼 전력 밀도가 존재하므로 기존의 무선 통신

시스템에 간섭을 주지 않고 주파수를 공유하여 사용할 수 있는 매우 유리한 장점을 가지고 있다.

그러므로 FCC 는 UWB 무선 기술이 소출력 제도인 Part 15 규정의 비허가 무선 시스템과

같이 사용하기 위하여 현존하는 의도적 방사 규정으로 사용하기 위한 법제화를 진행하고 있다.

UWB 시스템은 수 나노 혹은 피코 초의 매우 좁은 펄스를 사용함으로 매우 넓은 주파수 대

역에 걸쳐 매우 낮은 스펙트럼 전력 밀도가 존재하고 이는 높은 보안성, 높은 데이터 전송 특성

및 정확한 거리 및 위치 측정이 가능한 높은 해상도를 제공하며 다중경로 영향에 강인한 특성을

보인다. 특히 기존의 무선 시스템과는 달리 반송파를 사용하지 않고 기저대역에서 통신이 이루

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어지므로 송수신기의 구조가 간단해짐으로써 낮은 비용으로 송수신기를 제작할 수 있는 큰 장점

을 가지고 있다.

1. 초고속 전송의 실현

UWB 는 수 GHz 폭의 넓은 주파수 대역을 사용하여 데이터를 송수신하는 것이다. 데이터

전송속도는 최대 100Mbps의 고속 전송이 가능한 반면에 회로의 소비전력은 휴대전화 및 무선

LAN과 비교할 때 약 1/10에서 1/100 정도이다.

이처럼 데이터 전송속도가 높은 이유는 간단하다. 휴대전화 및 무선 LAN 의 이용대역은

1MHz 폭에서 수십 MHz 폭 정도이나 UWB는 100에서 1,000배 이상인 수 GHz대를 이용하

고 있기 때문이다. 기존의 무선 기술로는 이러한 대역폭을 활용할 수 있는 능력이 없기 때문에

이와 같은 고속 전송을 실현하는 것은 곤란하다. 즉, 대역의 빈 곳이 없기 때문에 예를 들면

25GHz 대역 및 60GHz 대의 주파수를 이용할 수 밖에 없다. 참고로 인텔은 1.5GHz 이상의 대역

폭을 이용하고 있는 모든 무선 기술을 UWB로 규정하고 있는 반면에 DARPA(Defense Advanced

Research Projects Agency)는 중심 주파수의 25% 이상의 대역폭을 활용하는 통신으로 정의하

고 있다.

2. 극히 짧은 펄스를 이용한 송수신

UWB 가 기존 기술에 비하여 큰 폭으로 소비전력을 낮출 수 있는 것은 송수신에서 <표 1>

과 같이 극히 짧은 펄스를 사용하는 단순한 전송방식 때문이다. 더구나 펄스의 송신출력이 극히

적으며, 이것은 기기가 방사하는 전자 잡음 이하의 낮은 값이다. 반면에 펄스의 송수신은 불연속

협대역(30KHz)

광대역(5MHz) UWB(수GHz)

Part 15Limit

주파수

(그림 1) 협대역, 광대역 CDMA, UWB 스펙트럼 비교[3]

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적으로 이루어져 전송거리는 한정되지만 회로의 소비전력을 낮출 수 있다(미국에서는 컴퓨터 등

의 기기가 방사하는 전자 잡음의 규제치는 FCC에 의하면 -41.3dBm/MHz 이하이다. UWB는

이런 규제치 이하의 출력을 낸다.).

3. Channel Capacity[4]

UWB 시스템은 기본적으로 기존 협대역 시스템들과 주파수를 공유하여야 하기 때문에 상호

간섭을 고려하여 사용 주파수 대역과 송신 출력이 제한될 수 밖에 없다. 펄스의 형태와 펄스 폭

에 의해 사용 주파수 대역이 결정될 수 있으며, 일단 사용 주파수 대역이 결정되면 전송 가능한

데이터율이 결정되기 때문에 일정 거리에서 보았을 경우 한 채널이 전송할 수 있는 데이터율과

유저에게 할당 가능한 채널 수는 대수관계를 가지고 있다.

또한 UWB 시스템에 대한 전력에 제한이 있기 때문에 일정 S/N비를 유지하기 위해서는 거

리가 멀어질수록 처리이득을 높여야 하며, Duty Cycle과 한 비트를 전송하기 위한 반복 주기를

길게 하여야 하므로, 전송 거리가 멀어질수록 전송 가능한 데이터율은 감소하게 된다.

4. 멀티패스에 performance 우수

UWB 시스템은 매우 짧은 펄스를 이용하여 통신을 하기 때문에 직접파와 반사파의 경로 도

달거리가 조금만 차이가 나도 두 신호는 구분될 수 있다. 이론적으로 500ps의 폭을 갖는 펄스

를 이용하는 UWB 시스템의 경우 경로차 15cm 이상이면 두 펄스신호는 서로 구분될 수 있고,

상호 간섭을 야기하지 않게 된다.

5. 기존 협대역 시스템과의 공유

저 전력의 송신전력을 넓은 대역에 걸쳐서 송신하기 때문에 협대역 시스템 관점에서 UWB

<표 1> 근거리 무선통신의 비교

특성 블루투스 HomeRF 무선 LAN UWB

동작 주파수 2.4~2.48GHz 2.4~2.4835GHz 3~10GHz

Access 방식 FHSS

1,600hops/s

FHSS 50hops/s

Hybrid of TDMA

DSSS/FHSS CSMA/CA

PPM, TH

전송속도 1Mbps 1.2Mbps 1,2,11,24/54Mbps 1~100Mbps

전송거리 10m 100m 20m

출 력 1mW 10mw 0.2~2mW

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전력 스펙트럼을 보면 (그림 1)과 같이 기저 대역 잡음과 같이 보일 수 있고, 이러한 이유 때문

에 기존 협대역 시스템에 심각한 장애를 야기하지 않고 동일 대역을 공유할 수 있게 된다.

물론, 기존 협대역 시스템으로부터 UWB 신호가 간섭을 받을 수 있기 때문에 UWB를 기존

의 무선 시스템과 주파수 공유를 하기 위해서는 주의 깊은 망 설계가 필요할 것이다.

6. 정밀한 위치 인식 및 추적이 가능

UWB 시스템은 매우 짧은 펄스를 이용한 레이더 시스템에서 진화하여 통신에 적용된 방식

으로 짧은 펄스에 의한 분해능을 이용하여 centimeter level의 정밀도를 구현할 수 있다.

7. 장애물 투과 특성이 우수

저주파수 대역에서 매우 큰 대역폭을 갖고 있기 때문에 투과 특성이 우수하여 빌딩 내부, 도

심지, 삼림 지역에서도 운용이 가능하다.

III. UWB 레이더

레이더는 전파를 방사하여 그 반사파에 의해 목표의 존재 유무, 거리, 상태 등을 확인하기 위

한 무선장치를 말한다. 일반적으로 레이더는 가능한 많은 신호를 수신할 수 있도록 탐사해상도

를 높이고 다양한 정보를 추출할 수 있게 된다.

UWB 레이더에서도 펄스의 크기가 매우 짧을수록 많은 정보를 포함할 수 있게 된다. 이러한

장점은 현재의 일반적 레이더의 제한적 특성을 개선할 수 있다[5]. 기존에 사용되는 펄스 레이

더에 비해 UWB 레이더가 가지는 장점은 다음과 같다.

- 측정된 목표물에 대한 정밀도가 향상된다.

- 비나 눈, 안개 등의 자연적인 환경에 대한 영향이 줄어든다.

- 목표물에 대한 검출확률과 검출된 목표물에 대한 지속적인 관찰 성능이 개선된다.

- 방사된 신호의 특성을 변화시켜 아주 좁은 안테나 패턴을 만들 수 있다.

- 레이더의 비화(秘話)성이 높아 상대방이 검출하기 어렵다.

1. 시스템 구성

일반적인 레이더 시스템과 같이 시스템 구성장치가 송신부와 수신부로 기능이 구분되며 이

러한 기능을 담당하는 각 장치는 지향성 초광대역 안테나, 임펄스 신호 발생기, 임펄스 검출기,

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고속의 A/D 변환기, 신호 처리기 등으로 구성된다.

UWB 레이더의 시스템 구성은 광대역 반송주파수에 실려있는 임펄스성의 주파수 신호처리

를 위해서는 기존의 저속의 A/D처리 보드에 의한 실시간적 신호처리 알고리즘 등의 구현 때문

에 기존 레이더 시스템보다 신호처리 시스템이 복잡한 구성을 가지게 되며, 대부분의 RF 부분

이 초광대역 RF 회로 취급이 가능한 초고주파 회로를 요구하게 된다.

UWB 레이더에서 송신 단에서는 안정적으로 극단의 상승시간과 고출력 특성을 가지는 임펄

스 발생장치와 이를 손실 없이 송수신할 수 있는 초광대역 안테나, 그리고 초광대역 송수신기가

기존의 협대역 RF 무선통신기술 영역에서 접근 시 해결하기 어려운 기술적 솔루션을 가지고 있다.

2. 안테나 특성

레이더에 사용되는 안테나는 대부분 아주 좁은 빔폭을 요구한다. 또한 UWB 안테나는 초광

대역 신호를 방사하기 때문에 에너지 손실을 줄이기 위해서는 안테나가 자체적으로 초광대역 특

성을 가져야 하는데, 안테나가 물리적으로 협대역 특성을 가지기 때문에 구현이 상당히 어렵다.

<표 2>는 기존의 협대역 신호와 UWB 신호에 대한 안테나 특성을 나타낸 것이다. 상기의

두 조건을 동시에 만족하기는 어렵다. 이를 해결하기 위해 현재 Spiral, PAN Dipole, 그리고

Bow-Tie형 안테나들이 적용되고 있다. 이들 안테나의 출력과 빔폭을 개선한 것이 혼 안테나의

변형된 형태인 Rigid Horn 안테나와 Parabolic 안테나의 변형이다. 이들은 모두 고출력, 고지향

임펄스

제너레이터 송신 안테나

UWB발생장치

제어장치

(신호처리) 정보 또는 경보

UWB수신장치

(그림 2) UWB 레이더 시스템

데이터 제어장치

수신 안테나 수신블록

<표 2> 안테나 특성 비교

Signal Paremeter

Narrowband UWB

방 사 안테나의 모든 개구면 개구면의 중심 또는 종단

시간영역에서의 안테나패턴 전류의 형태로부터 유도 전류의 형태가 반복

측면방사 Side Lobe 발생 균일하게 감쇄

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성의 특징을 가지고 있어 레이더 응용에 적합한 구조이다. 또한 여러 주파수의 Horn 안테나를

겹쳐 구성한 Folded Horn 안테나 역시 비슷한 특성을 가지고 있다.

향후 임펄스 기술이 발전함에 따라 안테나의 형태도 많은 변화가 있겠지만 물리적인 구조상

우수한 특성을 얻기 위해서는 많은 노력과 연구가 뒷받침되어야 할 것이다.

Ⅳ. 표준화 기술 및 동향

1. 표준화 도입 배경

2002년 2월 FCC가 UWB의 상용 사용을 인가함으로써 미국의 군사용 무선기술로 개발되

어 오던 기술이 일반 통신에 개방되었다. 이 기술은 반송파를 이용하지 않고 펄스 변조한 신호

를 그대로 공간에 방사한다. UWB는 기존의 무선 통신의 영역 이외에 거리의 계측이나 레이더

기술에도 응용이 가능하다. IEEE802 위원회에서는 IEEE802.15.3a 에서 WPAN(Wireless

Personal Area Network) 응용에 물리층 고속화로 UWB의 표준을 제정하고 있다.

UWB의 표준화에 대한 논의는 초기에 2GHz대 및 5GHz대와 나란히 UWB도 들어 있었다.

그 당시 UWB 는 퍼포먼스, 소비전력, 비용 등에서 뛰어난 평가를 얻었음에도 불구하고 UWB

를 사용해도 좋다는 법규제가 없어서 결국 5GHz와 2GHz 중에 2GHz가 물리계층으로 선정된

가운데 UWB는 철회가 되었다.

그러나 그 후 FCC 에서 논의가 시작되어 2001 년 종반경이 되자 향후 법제화가 종료될 것

이라는 업계 차원의 분위기가 조성된 가운데 다시 표준화를 추진하고자 하는 회사가 등장하고

2002년 1월부터 표준화 작업이 시작된 것이다.

2. 표준화 기술[6]

현재 FCC 에서는 3~10GHz 사이의 주파수 대역에 대해 UWB 방식의 통신 신호가 송출할

수 있는 신호 전력의 한계를 규정하고 있다. UWB 방식의 신호는 넓은 주파수 대역을 사용할 수

있으므로 주파수 영역에서의 전력 밀도 값을 매우 작은 값으로 할 수 있어 다른 통신 신호가 존

재하는 주파수에 중첩되어 사용하더라도 간섭을 거의 주지 않는다는 것이 장점이다.

초기에 제안된 UWB 방식 신호는 아주 짧은 신호 펄스를 사용함으로써 넓은 주파수 대역을

얻었으나 현재는 CDMA, OFDM(Orthogonal FDM) 등의 여러 가지 변형된 형태의 UWB 방식

이 제안되어 있는 상태다.

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주파수 사용 측면에서 보면 IEEE802.15.3a 에서의 대부분의 제안이 IEEE802.1a 의 주파수

대역인 5GHz 대를 피해 주파수를 사용하고 있다. 현재 주요 제안들을 보면 주파수 폭을 넓게

잡는 싱글밴드(Single-band) 방식과 OFDM의 반송파 단위로 이용 주파수를 정하는 OFDM 방

식, 전체 주파수 대역을 몇 개의 주파수 블록(sub-band) 단위로 나누어서 사용하는 멀티밴드

(Multi-band) 방식이 있다.

UWB 원천 기술을 많이 확보하고 있는 XSI사는 (그림 3)과 같이 2개의 sub-band를 가지

는 싱글밴드 방식을 제안하였다. 개념적으로 비교적 간단한 하드웨어를 구성하고 있으나 구현이

쉽지 않다는 단점이 있다. 이에 반해 WisAir사를 중심으로 한 멀티밴드연합(MultiBand Coalition:

MBC) 측은 500MHz 정도의 대역폭을 13~17 개의 sub-band 로 나누는 것을 골자로 하는 멀

티밴드 방식을 지원하고 있다. 한편, TI 사는 멀티패스와 간섭이 강한 OFDM 방식을 늦게 제안

하였다. 3개의 sub-band로 나누어지며 FFT(Fast Fourier Transform) 구현이 복잡하다는 단

점이 있다.

3. 표준화 동향

IEEE802.15 위원회는 무선 LAN 의 표준화를 추진하는 IEEE802.11 에서 파생된 위원회로

Low Band High Band

first generation UWB

(그림 3) XSI Dual-band

<표 3> IEEE802.15.3a 에 제안된 기술 비교

Single-band (Few Band) Multi-band OFDM

개념 하나 혹은 3개 정도의 광대역 band로 나눔

500MHz 정도의 대역폭을 갖는 여러 개(13~17)의 band 로 나눔

5GHz이하에서 3개의 band로 나눔

장점 개념적으로 간단한 H/W 구성, 저비용/저전력

구현이 용이하다. 다른 무선 네트워크와의 간섭이 적다.

Range가 길다. 멀티패스에 강하다. 간섭에 강하다.

단점 광대역 안테나가 필수 신호 간섭에 대처 능력이 적다. 구현이 용이하지 않다.

구현을 통한 검증이 되지 않음 MAC에서 band의 관리가 필요 전력소모가 많을 수 있다.

FFT의 구현이 복잡하다.

제안회사 XSI, SONY Intel, TimeDomain, DTC, WisAir , GA TI

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10m 정도의 근거리의 무선 접속(PAN) 기술의 표준화를 맡고 있다. 그 중에는 4 개의 Task

Group이 있으며 1Mbps, 20~30Mbps의 고속 접속을 지향한 그룹 등이 활동 중이다. 2002년

1월 새로운 Study Group [SG3a]가 설립되었으며, 이 그룹은 가정 내 가전기기간의 무선 동화

상 전송에 한정된 사양 책정을 목표로 하여 물리 층의 사양을 책정한다. 여기에 Time Domain

사 등이 UWB 기술을 제안하였다.

IEEE 802.15에서 지금까지 UWB 기술의 표준화와 관련된 주요 이슈는 크게 보아 두 가지

라고 할 수 있다. 첫 번째는 UWB 신호의 넓은 주파수 대역폭에 기인한 타 통신 시스템에 미치

는 간섭의 영향이다. 이러한 간섭을 최소화 하기 위하여 FCC 에서는 UWB 방식 통신 기기 송

출 전력의 한계를 아주 낮은 값으로 제시하고 있는 상태이다. 두 번째 이슈는 구현 복잡도 및 가

격에 관한 것으로서 짧은 도달 거리에서의 무선 네트워크 채용을 위해서는 구현 복잡도와 가격

을 블루투스 이하로 만들 수 있어야 한다는 것이다. 이것은 구현과 관련된 문제로서 아직도 표

준의 후보 기술로 제안되고 있는 기술들 사이의 논란 사항 중의 하나이다.

수년 전 샌프란시스코에서 IEEE 802.15 표준화 위원회에서 개인 활동 영역에서의 무선 네

트워크 구축을 목표로 하는 무선통신 방식으로서 UWB 를 채택하기 위한 논의를 벌인 결과

Multi-band 방식이 선정되었으나 제기되어 있는 주요 이슈 사항들은 첫째, FCC에 의하여 제기

된 송출 전력 제한 요소를 충족할 수 있는가, 둘째, cm 단위의 정밀도를 요구하는 LBS(Location

Based Service)에 적용될 수 있는가, 셋째, Multi-band 방식의 완성도가 시장의 조기 출시 요구

를 만족할 수 있을 정도로 성숙되어 있는가, 넷째, 이 방식의 복잡도가 어느 정도일 것인가, 즉,

복잡도를 기준으로 저 가격 구현이 가능할 것인가, 그리고 마지막으로 여러 가지의 매체 접근

제어와 관련된 이슈들이 제기되어 있는 상태이다.

V. 응용 분야

UWB 의 송수신에 짧은 펄스를 사용하면 극히 높은 정밀도로 거리를 측정할 수 있다. 이것

을 군사용 이외의 분야에 응용하면 새로운 기기개발의 가능성이 있으며, 또한 보안 분야에도 사

용될 수 있을 것으로 판단된다. UWB 를 사용하여 벽이 있어도 거리를 측정할 수 있다. 경찰에

서는 범죄 조사 시 벽안쪽의 방 사람을 탐사하는 [쓰루 월 센서]의 개발 및 실증 시험이 진행되

고 있다. 이미 Time Domain 사는 미국의 경찰 조직에 이 칩의 출하를 시작하였다.

이러한 보안 이외에도 거리를 감지하기 위한 제품 기획이 가능하다. UWB의 송수신기를 우

산 및 가방같이 가지고 걸어갈 수 있는 것에 탑재하면 소유자로부터 일정거리 이상 떨어지면 경

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고음을 내어 물건을 잃어버리는 것을 방지하는 센서가 실현 가능해진다. 실제로 이런 용도를 위

한 칩 세트를 개발하고 있는 미국 Aether Wire & Location사도 있다. 또한 손가락에 송수신기

를 끼고 손목에 컨트롤러를 부착하면 손가락의 변화를 이용한 키보드 입력장치 등도 실현할 수

있다. 완구업계 및 전자업계 어디서나 고속 통신 이외의 용도로 UWB의 응용이 확장되어 질 것

이다.

한편, UWB 주파수를 기초로 해 10m 이내의 거리에서 소비전력을 적게 사용하면서 고속의

데이터 전송이 가능한 무선 USB(Universal Serial Bus)가 향후 가능해진다. 최근에 ETRI는 차

세대 근거리 USB 무선 데이터 통신 기술인 다기능 무선 USB 플랫폼을 개발하였다[7],[8]. 이

기술은 인텔사의 초광대역 UWB로 블루투스와 비슷한 근거리 저전력 무선 네트워크 기능을 가

지고 있다. 기존의 유선으로 연결된 ‘선(線)’이 없이도 사진이나 동영상을 찍고 UWB(다기능 무

선 USB 플랫폼)을 이용해 무선으로 데이터를 주고 받을 수 있는 것이 특징이다. 무선 USB

DWA(허브장치-Device Wire Adapter)를 구동하면 무선 데이터 전송 서비스를 사용할 수 있다.

이 같은 무선 USB 인터페이스는 고속 접속과 보안, 편이성 등의 이점을 줄 것으로 보이며,

첫 번째 무선 USB 제품은 디스크리트 실리콘 형태가 될 것으로 업계는 예상하고 있다. 이 같은

무선 USB 는 별도의 USB 포트를 연결할 필요가 없어 기존 유선 USB 에 비해 편리하지만, 컴

퓨터나 노트북 등으로부터 유선을 통한 전원 지원을 받을 수 없어 USB 기기에 별도의 전원이

필요하다는 단점이 있다.

그뿐만 아니라 홈네트워크에서 UWB 를 이용한 멀티미디어 오디오/비디오 스트리밍(A/V

Streaming)이 관심을 끌고 있다. 상화마이크로텍은 최근 미국 라스베가스에서 열린 CES 2008

에서 ETRI와 공동으로 개발한 UWB SoC를 출품, 관련 프로토타입에 대한 시연을 가졌다 [7].

UWB SoC는 WiMedia 표준 Ver.1.1기반으로서, 상화마이크로텍에서 자체 보유한 ARM926EJ

SoC 솔루션을 바탕으로 한 모뎀(Modem)과 MAC의 통합 버전이다. 현재 무선 LAN 기술로 급

속도로 퍼져 나가고 있는 802.11a/b의 최대 전송 속도는 54Mbps이지만 구현 시 실제로 얻을

수 있는 전송속도는 최대 20~30Mbps인 것으로 알려져 있고, MAC의 구성도 멀티미디어 데이

터의 QoS를 지원하기 위한 치중보다는 일반 데이터 서비스를 기반으로 하고 있고 데이터의 균

등 분배에 더 치중하고 있다. 이러한 방법으로는 HD급 MPEG 하나를 겨우 스트리밍할 수 있는

정도의 속도이다. 하지만 보다 원활한 무선 전송이 요구되고 더 많은 양의 정보를 한꺼번에 전

송하기 위해서는 802.11a/b 보다 성능이 뛰어난 무선 기술이 필요하다. 현재로는 UWB 가 그

대안으로 떠오르고 있다.

비디오폰이나 화상회의 또한 주목 받을 응용분야로 발전할 것이다. 그 동안 제한된 카메라와

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마이크의 위치로 양질의 서비스를 추구할 수 없었지만, 디지털 캠코더로 화상과 음성을 전송하

고 TV나 프로젝트 같은 디스플레이 유닛으로 상대방의 화면을 보며 스피커 시스템으로 오디오

를 들을 수 있는 시나리오가 구현될 것이다. 무선으로 연결되어 캠코더 위치도 다양하게 잡을

수 있고 마이크 위치도 걱정할 필요가 없어진다. Ad-hoc 네트워크의 장점을 살린 고속 데이터

전송도 가능해진다.

위에서 살펴본 바와 같이 UWB 의 여러 장점을 이용하여 기존의 군사용/산업용 응용분야뿐

만 아니라 오디오/비디오 스트리밍과 같이 일반 사용자가 직접 사용할 수 있는 다양한 응용분야

가 제시되고 개발될 것으로 보여진다.

VI. 전망 및 결론

UWB 무선 기술은 기존의 무선 기술에 비해 상대적으로 많은 장점을 가지고 있으므로 새로

운 차세대 기술로 급부상할 전망이다. 뉴욕 소재 연구 기관인 Oyster Bay는 UWB 칩셋은 전력

소모가 낮은 특성을 가질 뿐만 아니라 가격 측정도 공격적이 될 것이라고 예상하였다.

‘초광대역 무선(Ultra Wideband, UWB Wireless) 기술 전망 및 시장 애플리케이션 가능성

평가’ 보고서에서, ABI 는 UWB 이용 전자제품과 칩셋의 전세계 출하량이 2007 년까지 4,510

만 대에 달할 것으로 이미 전망했으며 보고서의 전망에는 통신, 이미징(imaging), 차량, 위치 추

적기, 군사 용도 등을 비롯한 시장 부문의 출하량이 포함되어 있다. 이 보고서는 또 UWB 시장

을 조사하고, 무선 LAN에서 레이더까지 무선 통신 분야에서 UWB가 차세대 기술이 될 수 있

을 지 검토하고 있다.

한편, 홈 네트워크는 홈플러그, 전화선, RF, 카테고리 5 이더넷으로 구성되는 데 이 중 RF가

가장 빠른 속도로 성장할 것으로 보인다. 그러나 1999~2000 년에는 RF 제품이 주류를 이루고

있었지만 2008 년까지 가정과 소규모 사무실(SOHO)에서 사용되는 주요 무선 기술은 와이파이

(802.11b와 802.11g) 및 와이파이5(802.11a), 홈RF 및 UWB가 될 것으로 전망된다.

관련업체들은 앞으로 UWB 칩세트는 HD디스플레이, DVR, DVD 재생기, 디지털 카메라 등

에 먼저 채택되고 그 다음에는 PDA, MP3 재생기, TV, 셋탑박스를 포함한 여러 가지 가전제품

에 채택될 것으로 보인다.

ETRI 를 비롯한 몇몇 대학 연구소에서 UWB 무선 기술이 시작되었으며 기술 발전 상황을

고려한다면 곧 우리나라에도 UWB 무선 기술을 사용하는 응용 제품의 도입도 예상되고 있다.

미국과 마찬가지로 비허가 무선장치로 UWB 무선 기술을 우리나라에서 사용하기 위해서는 향

주간기술동향 통권 1345호 2008. 5. 7.

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후 UWB 무선 기술 사용에 대한 기술적 제한이 필요할 것이며 이를 위해서는 기존 시스템들과

의 주파수 공유를 위해서는 GPS시스템과 같이 아주 미약한 신호를 이용하는 공공 안전에 관련

된 시스템과의 간섭 평가에 대한 연구가 우선 진행되어야 할 것이다.

<참 고 문 헌>

[1] 이형수ㆍ신철호, “UWB 기술정의 및 특성”, 한국전자파학회지, 한국전자파학회, 제13권 3호, 2002년

7월,

[2] 장길수, “UWB 기술 및 시장동향”, 전자정보센터, 전자부품연구원, 2006년11월.

[3] 김천곤, “UWB(Ultra Wideband)의 동향”, 전자정보센터, 전자부품연구원, 2002년8월.

[4] S. Stein & J. J. Jones, Modern Communication Principles, New York, McGraw-Hill Inc., 1995.

[5] James D. Talor, P.E., Ultra-Wideband Radar Technology, CRC Press LLC, 2001.

[6] 김인환ㆍ최문영, “UWB 표준 및 응용모델”, TTA저널, 제88호, 2003년8월.

[7] http://www.etnews.co.kr

[8] http://www.dt.co.kr

* 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITA의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.