초록 ▼

◎ 연구개발 목표 및 내용
● 최종 목표
최대 220㎓ 주파수 대역 및 2.5㎓ 대역폭까지 신호생성/분석이 가능한 측정 장비 플랫폼과 신뢰성 검증을 위한 캘리브레이션 시스템 체계를 개발하고 5G/5G+ 표준화 활동을 통한 국제표준 기반 기업 맞춤형 양산/검증 밀리미터 대역 측정 시스템 솔루션 개발

●전체 내용
o 18GHz-220GHz 주파수 대역과 분석대역폭 2.5GHz를 지원하는 신호 분석 장비 플랫폼 개발
- 주파수대역별 모듈러 구조 설계
※ 신호분석기 및 신호생성기 모두 해당
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◎ 연구개발 목표 및 내용
● 최종 목표
최대 220㎓ 주파수 대역 및 2.5㎓ 대역폭까지 신호생성/분석이 가능한 측정 장비 플랫폼과 신뢰성 검증을 위한 캘리브레이션 시스템 체계를 개발하고 5G/5G+ 표준화 활동을 통한 국제표준 기반 기업 맞춤형 양산/검증 밀리미터 대역 측정 시스템 솔루션 개발

●전체 내용
o 18GHz-220GHz 주파수 대역과 분석대역폭 2.5GHz를 지원하는 신호 분석 장비 플랫폼 개발
- 주파수대역별 모듈러 구조 설계
※ 신호분석기 및 신호생성기 모두 해당
- 광대역 저잡음 특성의 N-Stage 주파수 하향 변환 모듈 개발
- 신호 분석대역폭 2.5GHz, 분해능 12bit 이상의 고속 신호처리 설계 및 개발
- 고속 FPGA 기반 스펙트럼분석 및 5G/5G+ 변조 분석기능 설계 및 개발
o 18GHz-220GHz 주파수 대역과 생성대역폭 2.5GHz를 지원하는 신호 생성 장비 플랫폼 개발
- 광대역 고선형 특성의 N-Stage 주파수 상향 변환 모듈 개발
- 신호 생성대역폭 2.5GHz, 분해능 12bit 이상의 고속 신호처리 설계 및 개발
- 3GPP 5G/5G+ 채널 및 파형 생성 기술개발
※범용 툴에서 생성된 신호 생성 인터페이스 지원

o 18GHz–220GHz 주파수 대역 캘리브레이션 시스템 체계 개발
- 외장형 주파수 확장 모듈 개발(40GHz-220GHz)
- 110GHz까지 국제공인 캘리브레이션 시스템 개발 및 국제공인 인증 획득
- 110GHz-220GHz까지 사실상 표준(de facto standard) 캘리브레이션 시스템 체계 개발
o 중소·중견 기업맞춤형 양산/검증 적용을 위한 OTA 측정 환경 개발
- 중소기업에 활용할 수 있는 최소 크기를 가지는 실내 OTA 환경 개발
※ OTA(Over-The-Air): 전도 환경이 아닌 전파방사환경
- 기업 맞춤형 양산/검증을 위한 측정 자동화 환경 및 소프트웨어 개발
o 18GHz-220GHz 주파수 대역 RF 무선링크 성능평가 방법론 연구 및 3GPP 국제표준화
- RF Front End 비선형 요소를 반영한 5G/5G+ 무선링크 성능평가 방법론 연구
- 3GPP RAN WG4/WG5 기고문 제출, 기술 논의 및 표준 반영

※ 연구개발성과
o 5G/5G+ 장비 플랫폼 모델링 및 구조 설계(~220GHz)
o 110GHz-220GHz 캘리브레이션 시스템 개발
o 110GHz-220GHz 캘리브레이션 시스템 적용
o 3GPP 표준화 기고문 2건 제출/2건 채택/표준안 2건 채택
o 시작품 수준의 모듈별 설계문서(50~220GHz)
o 신호발생기·신호분석기 FW, FPGA, UI/Controller SW
o 시작품 수준 주파수 상/하향 변환 모듈(50~220GHz)
o 시작품 수준 CW 확장 모듈 (90~220GHz)

※ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1. 연구개발성과 활용 계획
□ 양산 및 검증에 필요한 밀리미터 대역 기본계측기 수입대체
○ 범용 계측장비 시장에서 글로벌 기업들이 거의 100% 독과점하고 있으며 밀리미터 대역 범용 계측장비는 매우 고가 제품군임
○ 밀리미터 대역 5G/5G+ 관련 RF 부품, 안테나 모듈 등의 제품을 개발하는 중·소기업들은 개발 제품의 성능 측정 단계에서 고비용 장비 투자가 어려운 상황
○ 본 연구개발과제를 통해 양산 및 검증에 필요한 고가의 범용 외산 계측장비들을 일부분 대체가 가능함
□ 모듈라 플랫폼 개발을 통한 높은 경제성을 제공
○ 밀리미터 대역에 특화된 모듈라 플랫폼 형태로 개발하여 기업에서 필요한 밀리미터 대역만을 제공 가능 또한 향후 다른 대역 확장도 가능
○ 모듈라 플랫폼 형태로 가격경쟁력을 확보하여 기업들의 양산 및 검증 비용 절감에 일조
□ 밀리미터 부품, 모듈, 단말 및 장치들의 경쟁력 향상
○ 밀리미터 대역 기술을 선도하고 있는 국내 기업들에게 기술을 확인하고 검증할 수 있는 국산 기술 바탕의 계측장비를 제공하여 국내기업들의 경쟁력 향상
○ 연구개발과정에서 개발되는 주파수 상·하향 변환 모듈과 주파수 확장 모듈은 밀리미터 대역 및 광대역 주파수 대역폭을 사용하는 다양한 통신 시스템에도 활용 가능
□ 세계 최고 수준의 기술력 확보
○ 본 연구개발과제의 결과물은 18GHz에서 220GHz 대역까지 지원하고 단일계측기로는 세계 최초 기술인 2.5GHz 광대역 분석이 가능하여 향후 개발될 5G+ 이후 기술에 활용될 수 있음
○ ICT 기술의 발전으로 인해 서비스를 제공하기 위한 5G/5G+ 제품들이 생산될 경우 주파수 자원의 한계로 인해 밀리미터 대역의 활용도가 높아질 것으로 예상

2. 기대효과
(1) 기술적 측면
□ 정성적 기대효과
○ 신호분석기와 신호생성기의 모듈러 플랫폼 구조로 주파수 대역을 선택할 수 있는 유연성으로 차별성 확보
○ 신호생성기의 소프트웨어 개방형 인터페이스를 통한 넓은 활용 분야 제공
○ 고 정밀도의 캘리브레이션 시스템 체계 개발을 통해 고 정밀도의 신뢰성 확보
○ 특허 발굴과 국내외 표준화를 연구개발 결과물에 반영하여 표준 적합성 확보

□ 정량적 기대효과
○ 18GHz-220GHz까지 동작 주파수를 지원하며, 신호분석 주파수 대역폭 2.5GHz, 신호생성 대역폭 2.5GHz 지원 기술 확보
○ 밀리미터 대역이 가지는 광대역 경제성을 활용하기 위해서 분석대역폭 및 신호생성 대역폭이 증가되고 있음
○ 본 연구개발을 통해서 향후 증가되는 광대역 분석 및 생성기술 확보 가능

(2) 경제·산업적 측면
□ 정성적 기대효과
○ 본 개발 제품은 국내 기업들에 연구개발과 양산에 필요한 고가의 외산 장비를 합리적인 비용의 장비로 대체 할 수 있는 환경을 제공하여 국내 중·소, 중견 기업들이 5G/5G+ 주파수 대역에 필요한 RF 소자 및 관련 부품들을 개발할 수 있는 생태계 제공
○ 미국, 독일, 일본이 주도권을 가지고 있는 글로벌 계측장비 기업들의 독과점 현실 및 고가의 밀리미터 대역 계측장비들로 인해 국내 기업들의 해당 분야 연구개발 환경이 위축되고 있는 실정임
○ 5G 연구개발을 주도하는 국내 기업들이 이용할 수 있는 계측장비 회사들은 미국, 독일, 일본 기업들로 한정되어 국내 선도기술 들을 검증하기 위한 필수 검증기술이 해외 기업들에 유출
※ 생태계: 국내 대기업 핵심 기술개발 → 해외 장비 기업 → 시장지배력으로 인한 고가의 장비 → 국내 중소, 중견 기업들의 연구개발 어려움
○ 본 과제에서 개발한 5G/5G+ 무선 통신 검증에 필요한 기본 플랫폼은 합리적인 비용으로 모듈형 장비들을 사용할 수 있도록 제공함으로써, 국내 기업들이 5G/5G+ 관련 연구개발을 더 쉽고 빠르게 전개할 기회를 제공할 수 있는 최적의 제품임

□ 정량적 기대효과
○ 2026년 기준 글로벌 시장에서 신호분석기 시장은 2조 7천억 규모, 신호발생기 시장은 2조 규모로 각각 성장 예상
※ Market Research, 2019: (CAGR 9.1%)
○ 2020년 기준으로 국내 신호분석기 및 신호생성기 시장은 연간 약 3,800억 시장으로 조사되었으며, 약 30% 시장을 점유할 경우 국내 시장에서 연간 1,000억 시장 창출 가능
○ 5G/5G+ 이동통신 생태계에서 국내 기반 기술 고성능 기초 장비 시장에 처음으로 진입하여 국내 및 해외 시장 진출 가능
※ 2026년 기준 330조원의 스마트폰 및 인프라 장비 시장으로 성장하고 692조원의 융합 서비스 시장을 창출할 것으로 예상 출처: 정보통신정책연구원 (2019년 1월)

(3) 사회적 측면
□ 계측장비 분야는 전통적으로 기술집약적인 산업 분야로 전문 중소․중견 기업들이 진출 가능한 분야임
○ 특히, 밀리미터 대역 계측장비 분야는 5G 이동통신과 함께 해당 시장이 확대되고 있어 국내 중소․중견기업들에게 진입 가능한 새로운 시장임
□ 국내 기술로 개발한 밀리미터 대역 이동통신 고성능 기초 장비를 국내 기업들이 사용하게 되면 기초 장비에 필요한 RF 부품산업의 새로운 시장이 형성
○ 국산 밀리리터 대역 RF 부품을 개발하는 국내 중소기업들에게 단말과 기지국에 필요한 RF 부품들뿐만 아니라 기초 장비에 필요한 부품시장이 새롭게 형성되어 부가가치 창출 → RF 부품을 개발하는 중소기업들에게 새로운 시장을 제공할 수 있는 계기가 될 것으로 예상됨
○ 밀리미터 대역을 이용한 상용 제품들을 개발 중인 기업들에게 합리적인 가격의 맞춤형 성능 측정 플랫폼을 제공하여 시장진출의 지연을 방지
○ 중소기업 글로벌 경쟁력 강화 및 일자리 창출
※ 기획→개발→시험인증→판매로 이어지는 기술개발 생태계의 한 축에 경제성을 제공하여 5G/5G+ 관련 제품들의 글로벌 시장진입 기회 확대

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 124
• 1) 연구수행 결과 ... 124
• 2) 목표 달성 수준 ... 144
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 146
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 147
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 149
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 151
• 8. 연구개발비 사용실적 ... 153
• 1. 연구개발비 사용명세서 ... 153
• 2. 발생이자 사용명세서 ... 153
• 3. 반납액 명세서 ... 153
• 끝페이지 ... 169