캡제미니(Capgemini)의 자회사인 캠브리지 컨설턴트는 오늘 전세계인이 꿈꾸는 초고속 5G를 실현시켜줄 혁신적인 공중 안테나 비전을 발표했다. 캠브리지 컨설턴트가 SPL과 협업하여 이번에 공개한 놀라운 기술 성과는 지금까지 볼 수 없었던 새로운 형태의 무선 안테나이다. 이 혁신적인 안테나는 고도 20,000 미터 상공에 떠있는 제로 탄소 항공기로부터 합리적 비용으로 5G 커넥티비티를 1주일 이상 지원할 수 있다. 지상 인프라 구축 및 유지 비용의 극히 일부만으로 운영이 가능하고 탄소 배출량이 제로인 수소 전력 시스템을 사용하는 친환경 시스템이라는 점에서 혁신 안테나가 탑재된 항공기는 모바일 브로드밴드 경제의 역사를 새로 쓰게 될 것이라 기대를 모으고 있다.

이 만능 안테나는 현재 개념 증명 (PoC)이 완료된 상태로, 고성능 대형 사이즈이면서도 초경량로 설계되었다, 무게 120kg에 불과한 크기 3m2인 이 무선 안테나는 세계 최대 상업용 공중 통신 안테나가 될 것으로 예상된다.

대기권으로부터 5G 빔 송신

현재 개념 증명 (PoC)단계를 마친 이 무선 안테나는 UK 기반의 스타트업 SPL과 캠브리지 컨설턴트의 4개년 협업 프로젝트의 정점이라고 할 수 있다. UK 캠브리지에 본사를 둔 SPL은 세계 곳곳에서 합리적인 비용으로 고속 인터넷을 사용할 수 있도록 성층권 내 운영 가능한 고경도 플랫폼(HAP)과 통신 시스템을 개발 중이다. HAP 1개는 최대 지름 140km 범위 이상 커버리지를 제공하며 이는 현재 육상 안테나 수 백개가 지원할 수 있는 수준이다. 즉, 약 60개 HAP는 영국 전체에 커넥티비티를 제공할 수 있는 커버리지를 지원하며, 최대 누적 100Gbps 이상 속도의 5G 면적 커버리지를 확보할 수 있다. 신규 무선 플랫폼은 매우 저렴한 비용으로 커넥티비티를 지원할 수 있기 때문에 아직 통신망이 보급되지 않은 개발 도상국을 지원하고, 선진국 간 통신 커버리지 격차를 줄이면서 농촌 지역을 포함하여 전세계 곳곳에서 누구나 인터넷을 이용할 수 있도록 지원할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 수소 전력 시스템을 적용하여 지속력은 높고 소음은 적으며 CO2  및 NOx 배출량이 제로인 친환경 항공기가 탄생하였다. 

2020년 10월 19일 처음 계획을 발표한 SPL은 2020년 09월1 첫 번째 시험을 성공적으로 완료했다. 상업 서비스는  2024년 독일에서 첫 출시할 것으로 예상된다.

공학의 위업

캠브리지 컨설턴트는 세계에서 가장 큰 규모의 독립적인 무선 개발팀을 보유하고 있으며, 이번에 개발된 무선 안테나는 캠브리지 컨설턴트 무선 개발팀의 놀라운 성과 중 하나이다. 본래 계획한 규모의 8분의 1에 불과한 개념 증명(PoC)은 말 그대로 공학의 승리였다. 캠브리지 컨설턴트 무선 개발팀은 시뮬레이션 한 항공기 조건 하에서 주요 기술 난제들을 해결했으며 무선개발팀의 모듈 설계가 충분히 확장 가능하다는 점을 증명해냈다. 시제품의 4개 타일 간 조정이 가능한 최첨단 캘리브레이션 기술을 통해 놀라운 정확도를 자랑하는 빔(Beam)을 개발하였고, 이를 통해 항공 모드에서도 레이저와 유사한 성능을 유지하는 것이 가능해졌으며, 32개 타일로 구성된 거대한 상용 안테나 개발의 단초를 마련하게 되었다. 상용 안테나는 현재 개발 중이다

각 안테나는 방향 조정이 가능한 480개의 개별 빔(Beam)을 생성할 수 있어 길, 철도 또는 항로 등 특정 지역까지 커버할 수 있는 패턴을 지면에 프린팅 할 수 있다. 수  백 개의 빔 생성이 가능함에 따라 해당 무선 안테나의 스펙트럼을 재사용할 수 있기 때문에 전체 서비스 대상 지역에 초고속 커버리지를 고르게 지원 가능하다. 독특한 100% 디지털 빔포밍 (Beamforming)기능으로 서비스를 다양하게 적용할 수 있기 때문에 항공기 내 적용을 통해 기존 고정식 육상 네트워크 범위 외에서도 서비스를 제공할 수 있다. 다시 말해, 기차, 자율주행 자동차 등 움직이는 공간 내에서 서비스 사용이 가능하고 국경선과 같이 정확히 필요한 커버리지 한계선을 지정할 수도 있다. 

리차드 디킨(Richard Deakin) SPL CEO는 캠브리지 컨설턴트와의 협력에 대해 소견을 밝히며 “SPL 공중 통신 시스템 개발에 핵심은 바로 이 독특한 무선 안테나에 있다. 전력 공급이 제한적이고, 무게가 핵심이며, 얇은 대기권 공기층 때문에 쿨링이 어려운 독특한 환경 하에서도 대량의 데이터를 빠르게 제공할 수 있는 안테나 설계를 위해 SPL이 반드시 해결해야 하는 기술적 난제를 돌파할 수 있었던 가장 결정적인 이유는 바로 이 안테나의 개발이었다. 안테나 개발과 시험은 현재 설계 요건을 뛰어넘는 수준까지 진행되고 있다. 특히 캠브리지 컨설턴트의 훌륭한 팀과 협업할 수 있었기에 이러한 성과를 이뤄낼 수 있었다. 규격 안테나 생산까지 앞으로도 계속 될 캠브리지 컨설턴트와의 개발 여정이 더욱 기대되는 바이다.” 라고 말했다.

팀 파울러(Tim Fowler) 캠브리지 컨설턴트 세일즈 총책임자는  “ 4년전 SPL는 상공에서의 커넥티비티 빔(Beam) 송신을 통해 통신 업계 고객 경험을 완전히 혁신시키겠다는 큰 비전을 안고 캠브리지 컨설턴트를 찾았다. 대기권 내에서 사용할 수 있는 메가 셀 타워 (Mega cell Tower) 설계 및 개발을 통해 우리는 연이은 혁신 창출이 가능해졌으며 SPL과 함께 만들어낸 이 혁신들을 기반으로 상용화 단계까지 앞으로 어떤 여정이 펼쳐질지 매우 기대된다.”라고 덧붙였다. 

캠브리지 컨설턴트는 2020년 4월 캡제미니 그룹에 통합되었다. 캡제미니는 당사가 보유하고 있는 데이터 디지털 산업 기술 분야의 혁신 역량을 활용한 최초의 AI 산업 서비스들을 최근 선보였다. 5G와 엣지 기술 기반인 신규 혁신 서비스를 통해 통신 서비스 업체, 네트워크 설비 업체, 그 밖에 산업계 모든 기업들이5G 및 엣지 기술을 확대 적용할 수 있을 것으로 예상된다. 

 

 

[1] https://www.stratosphericplatforms.com/news/announcements/

 

세계 최대 상업용 공중 안테나 개발 과정 전체 사례 연구 보기 

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