머스크가 찍은 시속 1200㎞ 열차 속 통신기술 韓서 개발

울산과학기술원-동국대 연구팀, 통신 전파분석 기술개발

하이퍼루프 개념도. / 사진제공=울산과학기술원(UNIST)

국내 연구진이 하이퍼루프 내 무선 통신 전파를 분석하는 기술을 개발했다. 하이퍼루프는 대형 진공 튜브에 열차를 살짝 띄워 1000㎞ 이상 초고속 운행하는 미래 교통수단이다. 초고속 열차에서 인터넷 서비스 등을 활용하려면 고도의 무선 통신 기술이 필요했는데 이를 국내 연구진이 개발한 것이다.

울산과학기술원(UNIST)은 김효일 전기전자공학과 교수 연구팀과 동국대 연구팀이 이같은 무선 통신 시스템을 공동 개발했다고 18일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제전기전자학회(IEEE) 차량 기술 매거진에 게재됐다.

하이퍼루프 내 무선 통신 시스템을 설계하려면 전파가 3차원 공간에서 퍼져나가는 양상을 예측해야 한다. 그러나 기존 전자기파 시뮬레이터로는 분석에 한계가 있었다. 진공 튜브 길이가 수백㎞에 달해 전파가 평소보다 더 멀리 퍼져나가기 때문이다.

하이퍼루프 통신 시스템 개념도. / 사진제공=울산과학기술원(UNIST)

이에 연구팀은 세 가지 대표 구간을 각각 시뮬레이션하고 이들을 수학 모델링을 통해 진공 튜브 전체를 해석하는 새로운 기법을 고안했다. 단일 기지국 구간, 단일 열차 구간, 기지국이나 열차가 없는 빈 튜브 구간으로 구분해 전자기파 시뮬레이션을 수행한 뒤 이를 연결하는 방식이다.

연구팀이 컴퓨터 시뮬레이션을 돌린 결과, 하이퍼루프 내 최적의 무선 통신 주파수 대역, 최대 가능 대역폭, 최적의 전자기 모드(mode) 등을 밝혀냈다. 또 열차의 주행 위치별로 통신 신호의 수신 강도 등을 정확히 예측했다. 신호 왜곡과 다중 간섭 신호도 줄였다.

김효일 교수는 "하이퍼루프 환경에 최적화된 안테나 설계, 통신 기술 개발, 통신 성능을 고려해 원천 기술을 개발한 것"이라며 "분석 기법이 유연해 하이퍼루프의 규격 등이 바뀌더라도 쉽게 응용할 수 있다"고 밝혔다.

한편 하이퍼루프 기술은 미국을 중심으로 세계 각국이 개발 경쟁 중이다. 미국 스페이스X 최고경영자(CEO) 일론 머스크가 하이퍼루프를 개발하고 있고, 네덜란드 정부도 하이퍼루프 개발을 국책 과제로 선정해 곧 시험 노선과 연구 시설을 설치할 예정이다.