초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 기존 연구의 한계를 극복하기 위하여 5세대 (5G) 통신기술의 핵심인 massive multiple-input-multiple-output (MIMO) 기술을 밀리미터파(millimeter wave: mmWave)에 적용시킨 빔포밍 기술을 기반으로 단순히 2차원에서 특정각도로 신호 방사를 집중 시키는 기존 방식에서 벗어나, 대형 안테나 배열 (antenna array)를 이용하여 3차원에서 원하는 지점으로 에너지 전달을 집중시키는 동시에 원하는 지점이외의 주변의 지점에서 에너지 분포를 최소화하는 기술을

□ 연구개요
본 연구는 기존 연구의 한계를 극복하기 위하여 5세대 (5G) 통신기술의 핵심인 massive multiple-input-multiple-output (MIMO) 기술을 밀리미터파(millimeter wave: mmWave)에 적용시킨 빔포밍 기술을 기반으로 단순히 2차원에서 특정각도로 신호 방사를 집중 시키는 기존 방식에서 벗어나, 대형 안테나 배열 (antenna array)를 이용하여 3차원에서 원하는 지점으로 에너지 전달을 집중시키는 동시에 원하는 지점이외의 주변의 지점에서 에너지 분포를 최소화하는 기술을 연구하였다. 본 연구의 1차년도에서 정립한 link budget은 실제 적용이 가능한 3개의 ISM band에서 송수신기의 개별 부품과 모듈을 조사하여 완성을 하였으며 관련 부품의 기술변화에 따라서 유연하게 변경하여 적용이 가능하다. 또한 안테나의 수, 개별 안테나의 성능 등에 따른 빔형성 시뮬레이션을 수행하는데도 용이하게 적용이 가능하다. 또한 2차년도에서 시도한 sidelobe suppression filter, null steering 등의 다양한 디지털 빔형성은 전파 안전을 확보하는데 매우 효과적으로 활용할 수 있다. 최종년도에서 구현한 테스트베드와 이를 활용한 빔트랙킹 실험은 본 연구의 실용적인 적용이 가능함을 보였다는 점에서 큰 의미를 갖는다. 이에 더하여, 3차년도에 병렬적으로 수행한 협력적 빔형성 기반의 정보보안 알고리즘은 사물인터넷 환경에서 대두되는 보안문제를 해결할 수 있는 물리계층 보안기법으로 활용이 기대된다.

□ 연구 목표대비 연구결과
3차년도에 걸쳐 계획하였던 세부 연구 목표를 모두 달성하였으며 이에 추가로 분산형 가상 안테나 배열을 이용한 협력 빔형성 정보보안 알고리즘을 개발하여 우수한 성과를 도출하였다. 또한 연구과제 수행과정에 있어서 다양한 기관의 연구자들과 협력하여 테스트베드를 성공적으로 구성하였고 이를 활용한 다양한 실험을 수행하였다. 그 결과(본 연구과제 사사표시된 성과)로 SCI/SCI-E 논문을 9편, SCOPUS 논문 2편, 국내특허 3건 등록, 국내특허 4건 출원, 학술대회 논문 2편, 학위배출 인원 3명, 국외 과학자 초청 연구교류 1건을 본 연구과제를 통하여 결과로 도출하였다. 이러한 점에서 볼 때 본 연구과제의 연구개발의 성실도는 우수하다고 판단할 수 있다.

□ 연구개발결과의 중요성
무선 전력전송은 높은 전력을 무선으로 전송하므로, 기존 전자기기와 동일한 기준에서 무엇보다 사용자의 안전을 최우선으로 고려하여, 전자파 흡수율(specific absorption rate: SAR)과 최대허용노광량(maximum permissible exposure: MPE)과 같은 관련 제도를 준수하여 안전하게 설계되어야 한다. 기존의 무선전력전송 연구의 대부분은 자기유도방식 혹은 자기공명방식 기반의 단거리 전력전송을 연구해왔다. 하지만 사용자의 편의를 증대시키기 위해서 공간의 제약을 해소하기 위하여 장거리(수m 이상) 무선전력전송에 대한 체계적인 연구는 매우 중요하다. 그러나 기존의 RF기반 무선전력전송 연구에서 검토되었던 기법들은 에너지의 수준이 마이크로와트(uW)이하 수준의 RF에너지 수집(RF energy harvesting)에 불과한 경우가 많았다. 이러한 맥락에서 본 연구에서 다루고 있는 수W이상 단위의 무선전력전송을 위한 3차원 에너지 분포 연구는 그 뚜렷한 차별성을 갖는다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• (1) 1차년도: 고효율의 전력전송 시스템을 위한 안테나 배열을 최적화 및 아날로그 빔포밍 기술 연구 ... 5
• (2) 2차년도: 공간적으로 집중된 에너지포켓 형성을 위한 디지털 빔포밍 및 분산안테나 배열 연구 ... 9
• (3) 3차년도: 전력전송 타겟의 이동에 따른 빔트랙킹 기술 연구 및 테스트베드 구현 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 16
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 19
• 끝페이지 ... 22