[영상] 삼성전자, 5G 기지국 장비 시험용 초대형 안테나 챔버 도입

우리 가족과 친구, 지구촌 곳곳의 사람들을 언제 어디서나 연결해주는 이동통신 네트워크, 그 핵심은 전파를 빠르고 정확하게 연결해주는 통신 기지국 장비에 있다고 할 수 있다. 기지국 성능이 얼마나 뛰어난지 여부에 따라 우리가 365일, 24시간 연결될 수도 있고, 반대로 서로가 서로에게 닿을 수 없는 단절의 시간을 보낼 수도 있는 것.

삼성전자는 최근 자체 전파 테스트 시설 중 최대 규모인 5G 장비 테스트용 무반사 챔버를 도입했다. 2019년 업계 최초로 5G 상용 장비를 공급한 데 이어, 각종 5G 솔루션을 정밀하게 테스트해 네트워크 품질을 최상으로 끌어올리기 위한 조치다.

챔버는 오로지 테스트용 전파만이 흐를 수 있도록 특수하게 설계해, 눈에 보이지 않는 전파의 송·수신을 정밀하게 측정할 수 있는 테스트 시설이다. 챔버는 규모가 클수록 원거리 테스트 환경을 구현할 수 있는데, 이번 챔버는 관중석을 포함한 농구경기장 규모와 비슷한 초대형 규모를 자랑한다.

글로벌 통신시장에서 5G 각축전이 펼쳐지고 있는 가운데, 5G 솔루션 중에서도 대량 다중 입·출력(Massive MIMO, Multi-Input Multi-Out) 장비가 최상의 네트워크 품질을 위한 솔루션으로 각광 받고 있다. 이 제품은 많게 수백 개의 안테나를 탑재해, 더욱 폭넓은 커버리지와 대용량 네트워크를 제공할 수 있기 때문이다.

이번 초대형 챔버 개설은 이렇게 수많은 안테나를 정밀하게 테스트해, 세계의 이통사들에 더욱 정밀하고 안정적인 통신 성능을 낼 수 있는 5G 장비를 제공하기 위한 노력의 일환이다.

우주와 같은 무한 공간에서 5G 성능 테스트

삼성전자가 이번에 문을 연 무반사 챔버 내부는 무한한 우주처럼 고요하다. 무반사 챔버의 영문 명칭은 ‘Anechoic Chamber’로 ‘anechoic’의 어원은 ‘An (No)+echoic (echo)’, 즉 ‘울림(반향)이 없다’는 의미다. 전파의 반향이 거의 없는 특수한 환경에서 오직 통신장비와 직결된 전파만이 방사되도록 설계한 것이 이번 챔버의 특징이다.

이를 위해 외부 전자기파의 간섭을 ‘제로’로 만들 수 있는 차폐 환경(Shield room)을 만들고, 챔버의 내부 벽에는 피라미드 뿔처럼 돌출된 전자기파 흡수체(Absorber)들을 덮어 반사되는 전파들을 흡수·산란시킬 수 있게 했다. 마치 스텔스(Stealth) 비행기가 전파탐지기(Radar)에 잡히지 않도록 전자기파를 흡수하고 산란시키는 것처럼, 챔버 내부의 불필요한 전파를 완전히 제거하는 것이다.

▲ 삼성전자가 9월 구축한 무반사 챔버 내부 모습. 사진 앞쪽의 커다란 꽃 모양 반사판 아래 엔지니어가 서 있다.

삼성전자 무반사 챔버 내부의 반사판 아래 선 엔지니어(사진)는 한눈에 찾기가 어려울 정도로 작게 보인다. 이처럼 챔버를 크게 만드는 이유는 실제 기지국 장비의 환경처럼, 아주 먼 거리까지 전파를 송·수신 하는 효과를 얻기 위해서다.

챔버는 송·수신 안테나가 쏜 전파를 포물선 반사판(Parabolic reflector)이 실제처럼 원거리에서 오는 것과 같은 전파 형태로 변환 시켜, 통신 장비에 전달하는 구조로 되어 있다. 챔버 규모가 클수록 실제처럼 광활한 통신 환경을 구현할 수 있다. 이번 삼성전자 무반사 챔버의 크기는 농구경기장 수준이지만, 포물선 반사판을 이용해 전파 도달 거리가 수백 킬로미터(km)에 이르는 것과 같은 원거리(far field) 환경을 구현할 수 있다.

5G 통신은 이전 세대에서 사용하지 않았던 초고주파까지 다양한 주파수 대역을 사용한다. 이에 맞춰 저대역, 중대역, 초고주파를 아우르는 5G의 모든 주파수 대역을 챔버 하나에서 소화할 수 있다는 것도 강점 중 하나다. 삼성전자의 이번 무반사 챔버는 수백 메가헤르츠(MHz)부터 수십 기가헤르츠(GHz)까지 주파수 대역을 모두 지원할 수 있다.

보이지 않는 전자기파 3차원 정밀 측정…최첨단 5G 장비 개발

우리가 일상에서 끊김 없이 빠른 5G 이동통신을 향유하려면, 개별 네트워크 장비들의 전파 방사 패턴을 정밀하게 측정하는 게 필수다.

삼성전자는 무반사 챔버 테스트를 포함해 다양한 정밀 검증 과정을 거쳐, 통신사업자들의 수요에 맞는 네트워크 장비를 개발해 왔다. 특히 이번 챔버는 외부 환경의 영향을 최소화하면서 최대 수백 km의 원거리 통신 성능을 정밀하게 측정할 수 있도록 설계해, 안정적이고 신뢰성 높은 통신장비를 개발할 수 있게 도와줄 전망이다.

이번 챔버 개설을 책임진 삼성전자 네트워크사업부 윤승환 RF랩장(상무)은 “초고주파 대역의 등장과 다중 입·출력 기지국의 확산으로 5G 시대에는 다양한 주파수와 통신 장비의 성능을 정교하게 측정하는 게 핵심 경쟁력으로 부상했다”고 밝혔다. 이어 “이번 챔버를 활용해 최첨단 5G 장비를 검증·개발하는 등 글로벌 이동통신 이용자들이 전에 없던 모바일 경험을 누릴 수 있도록 기여하겠다”고 포부를 전했다.