DGIST, 초소형 기기에 무선전력전송 가능한 다중 안테나 시스템 개발

무선 전력과 신호 송수신용 초소형 다중 안테나 시스템을 개발한 DGIST 정보통신융합전공 논문의 제1 저자인 전병옥 박사과정학생(앞)과 논문 교신저자인 장재은 교수(뒤). 우측사진은 초소형의 마이크로 안테나별로 뇌 신호전극이 연결되어 무선으로 신호 및 전력을 전송하는 개념 구조. [사진=대구경북과학기술원 제공]

DGIST(총장 국양)는 정보통신융합전공 장재은 교수·최지웅 교수팀이 무선 전력과 신호 송수신용 초소형 다중 안테나 시스템을 개발했다고 17일 밝혔다.

이는 여러 개의 마이크로 사이즈의 소형 안테나가 간섭 없이 작동하여, 향후 마이크로 로봇 또는 뇌‧기계 연결 등 최신 기술에 획기적인 발전에 이바지할 것으로 기대된다. 이번 연구의 성과는 관련 분야 최우수 국제학술지인 ‘Advanced Science’에 온라인 게재됐다.

최근 대부분 전자기기는 여러 편리성으로 인해 무선 연결이 대세를 이루고 있다. 특히, 기기의 소형화로 인해 무선 연결의 핵심 부품인 안테나 소형화가 중요해지고 있다.

그러나 안테나를 소형화할수록 효율이 급격히 떨어지고, RF 매칭이 어려워 기술적인 난항을 겪고 있다. 그중에서도 마이크로미터 레벨의 크기에 관한 연구는 거의 이루어지지 못한 상태이다.
 

다수의 초소형 마이크로 안테나 구조를 기반으로 선택적으로 무선 전력과 신호의 전송이 가능하며, 아래 사진이 실제 개발된 안테나 구조 이미지. [사진=대구경북과학기술원 제공]

이에 장 교수팀은 초소형 마이크로사이즈의 안테나 개발과 더불어 초소형 크기 특성의 응용성을 극대화하기 위해 다수의 마이크로 안테나가 독립적으로 작동할 수 있는 기술을 개발했다.

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또한 형태적으로 다른 플로팅 안테나를 적층형의 이중층으로 형성하는 기술을 개발해 안테나 간 선택성을 획기적으로 증가시켰다. 연구팀의 개발한 마이크로 안테나는 1GHz부터 7GHz에서 선택적으로 작동하며, 마이크로 사이즈 안테나 중 가장 높은 효율인 1%에서 7%의 전송효율을 달성했으며, 기존의 복잡하면서 큰 면적을 차지하는 RF 매칭 회로를 제거해 전체 시스템의 구조를 극소화했다.

마이크로 사이즈의 안테나는 미래 사회 기술에 많이 등장하는 마이크로 로봇 개발의 필수기술이며, 최근 주목받고 있는 뇌‧기계 연결기술에서 독립적인 무선 마이크로 전극 구조 등에 적용할 수 있다.

또한 디스플레이에서 구동 전극이 없는 무선 화소 설계가 가능하여, 휘거나 하는 유연 기기에 궁극적인 안정성을 제공하는 등 다양하고 새로운 기술 창출이 가능하다.

DGIST 정보통신융합전공 장재은 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 초소형 마이크로 다중 안테나 기술은 무선 기술 분야에 새로운 핵심 기술”이라며, “기존 무선기기뿐만 아니라, 최근 등장하고 있는 새로운 개념의 전자기기가 실용화될 수 있게 할 것으로 기대된다”라고 말했다.