SK텔레콤 - 호서대, 수중 통신망 기술 시연 - 2021년 수중 통신 실험망 구축 완료

05/31/2017

세계최초로 추진되는 '수중 통신 기지국’을 위한 수중 통신기술이 공개됐다.

기지국 기반 수중 통신기술* 연구를 주도하고 있는 SK텔레콤과 호서대 (연구책임자 고학림 교수)는 인천 남항 서쪽 10km 해상, 수심 약 25m 깊이, 송수신 거리 약 800m 환경에서 LTE 방식을 활용해 수중 통신기술 시험에 성공했다고 31일 밝혔다.

* 기지국 기반 수중 통신기술 (분산형 수중 관측·제어망): 2015년 ~ 2021년까지 수행되는 국책 연구과제로, 호서대 (주관 연구기관)와 SK텔레콤외 한국해양과학기술원 부설 선박해양플랜트 연구소 · 한국원자력연구원 · 경북대 · 인하대 · 중앙대 · 상명대 · 한양대 등 13개 연구기관 참여하고 있다.

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

공동연구팀이 수중 통신에서 데이터를 수신하는 역할을 하는 하이드로폰 (음파수신기) 장비를 바닷 속으로 내리고 있다.

수중으로 전송된 데이터가 오실로스코프에 보여지고 있다. 뒷편으로 호서대 고학림 교수가 수중통신망 사업 개요를 관계자들에게 설명하고 있다.

바닷물의 혼탁도가 심하고 수심이 얕은 환경인 서해 인천 앞바다에서 시연에 성공함으로써, 향후 수중망에서 다양한 센서를 통해 수집된 정보들이 수중기지국에서 집적되어 해상부이를 통해 육상으로 안정적으로 전달될 수 있음을 실증했다.

호서대 고학림 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.

■ 수중 통신망 구조

수중 기지국 기반 통신망 구조는 <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 전송된다. 물 속에서는 음파를, 공기 중에서는 전파를 이용해 데이터를 전송한다.

수중 통신망 구조도

수중 기지국은 지름 20 ~ 30 Km 지역 내에서 수중 정보를 수집하는 센서와 통신한다. 이러한 구조는 간섭을 최소화하고 저전력으로 관리할 수 있다는 장점을 갖는다.

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

■ 수중 통신망 활용 방안

수중 통신기술은 해양 안전, 해양 환경 모니터링, 해양 탐사 등에 활용될 수 있으며, 4차 산업혁명의 수중 확대를 위한 핵심 요소로 평가된다.

국방 및 해양 안전 - 기지국 주변 수중 소음 센서를 이용, 잠수함 등을 탐지하고 식별하는 국방용으로 이용 가능하며, 해양 선박 사고 발생시에는 수중 기지국을 사고 위치에 설치해 잠수부나 수중 로봇과의 통신에 활용할 수 있다.
수산 자원 보호 및 해양 환경 모니터링- 기지국 주변에서 바다물의 해류/수온/염도/조류 속도/PH (수소이온농도) 등의 빅데이터를 확보해 수자원 보호 및 해양 환경 연구 등에서도 획기적인 계기가 될 전망이다.
해양 탐사 및 플랜트

수중 통신망 활용 방안

공동연구팀이 수중 통신으로 전달된 가상의 지진 경보를 확인하고 있다.

■ 수중 통신 실험망 구축 로드맵

호서대와 SK텔레콤은 기지국 기반 수중 통신망 연구를 위해 올 10월께 서해안에 실험망 (테스트베드) 구축에 착수하여 2020~2021년 최종 완성하는 로드맵을 설정했다.

2017년 10월: 수중통신 실험망 구축 시작
2020 - 2021년: 수중통신 실험망 구축 완료

■ 수중 통신망 연차별 연구 개발 일정

SK텔레콤은 이날 수집중인 수중 실측 데이터를 기반으로 바닷속 수중 기지국 건설을 위한 해저 망 설계기술 연구 현황을 공개했다.

2015년 - 2017년: '해상부이 - 수중기지국' 간 통신시스템 개발
2018년 - 2019년: '수중기지국 - 수중센서' 간 통신시스템 개발
2019년: '해상부이 - 수중기지국 - 수중센서' 간 통신시스템 통합
2020년 - 2021년: 육상망 - 수중망 연동, 테스트베드 구축

수중 통신망 연차별 연구 개발 일정

■ 수중 통신망 설계 (Cell Planning) 기술 첫 공개

수중 통신망 설계 기술은 바닷속 해저 기지국의 위치 및 커버리지 등을 정하는 것으로, 해저 통신망 사업의 핵심이다. 오랜 시간동안 전파예측 모델 연구가 체계적으로 진행돼 온 지상에 비해 바닷속은 이제 시작 단계라고 SK텔레콤은 말했다.

SK텔레콤은 기지국 기반의 수중 통신망 연구를 위해 한국의 해안선과 해저 지형정보에 적합한 한국형 수중 통신망 설계 기술을 확보하고, 수중망과 기존 육상망의 연동 기술 개발에 나서고 있다. 이번 연구는 바닷속에서 LTE 기반의 변조방식 (OFDM)을 활용, 향후 육상망 연계를 효율적으로 할 수 있을 것으로 기대된다.

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

출처: SK텔레콤