안전하고 안정적인 6G 통신

6세대 또는 6G 셀룰러 네트워크는 무선 통신의 다음 단계이며, 전자기 테라헤르츠파는 이 개발에 중요한 것으로 여겨집니다. 그러나 주파수가 더 높고 파장이 짧은 테라헤르츠파는 전자기 노이즈의 간섭을 더 많이 받아 명확하고 안전한 전송이 어렵습니다. 도쿄 대학의 연구자들은 다기관 팀의 일원으로 0.1-1테라헤르츠(THz) 사이의 파동에 대한 전자기파 흡수체를 만들었습니다.

이는 미래에 상업적으로 사용될 수 있는 테라헤르츠 주파수 범위를 크게 확장합니다. 초박막은 저렴하고 환경 친화적이며 열, 물, 빛 및 유기 용매에 강하기 때문에 야외에서 사용할 수 있습니다.

5G 네트워크에 접속할 수 있다면, 널리 이용 가능한 4G와 비교했을 때 극적인 차이를 느꼈을 것입니다. 낮은 지연 시간(신호가 소스에서 수신기로 반사되고 다시 돌아오는 데 걸리는 시간)은 지연 시간이 짧아 게이머에게 좋은 반면, 최대 초당 20기가비트(초당 0.1기가비트와 비교)의 다운로드 속도와 잠재적으로 1,000배 더 큰 데이터 용량은 스마트 홈과 스마트 시티에 기회를 열어줍니다. 하지만 이것이 무선 셀룰러 기술의 끝은 아니며, 개발자들은 이미 다음 단계인 6G를 살펴보고 있습니다.

테라헤르츠파는 다가올 6세대 네트워크의 캐리어 역할을 할 것으로 예측됩니다. 테라헤르츠파를 사용한 최근의 테스트 보고서에 따르면 데이터 전송 속도는 초당 최대 240기가비트였습니다. 그러나 과제는 속도, 지연 시간 및 데이터 용량을 더욱 개선하는 것뿐만 아니라 간섭을 방지하고 노이즈를 줄여 안전하고 선명한 신호를 보장하는 것입니다.

바로 여기서 전자파 흡수체가 등장합니다. 전자파의 전송이나 반사를 억제할 수 있으며 송신기와 안테나의 커버에 배치하면 통신 정밀도를 높이는 데 도움이 됩니다.

이제 도쿄 대학의 연구원과 일본의 화학 및 철 기반 합금 제조업체인 닛폰 덴코(Nippon Denko Co., Ltd.)를 포함한 팀이 세계에서 가장 얇은 전자파 흡수체를 개발했습니다. 이 흡수체는 0.1-1THz 범위의 파동을 흡수할 수 있습니다.

지금까지 0.3THz 이하의 파동에 대한 흡수체만 상용화되었지만, 이보다 더 높은 주파수 범위는 대용량 5G 및 6G에 사용될 것으로 예상됩니다.

"이 주파수 범위는 무선 통신, 비접촉 생체 모니터링 시스템, 단층 촬영을 통한 품질 검사 스캐닝 시스템, 위험 물질 감지를 위한 보안 감지를 포함한 다양한 응용 분야에 사용될 것으로 예상됩니다."라고 대학원 과학연구과의 신이치 오코시 교수가 말했습니다.

람다-트리티타늄-펜톡사이드(λ-Ti 3 O 5 ) 라고 불리는 전기 전도성 금속 산화물로 구성되어 있으며, 이산화티타늄(TiO 2 ) 코팅으로 절연되어 있으며, 흡수체는 전적으로 티타늄과 산소로 만들어졌습니다. 흡수체는 분말 형태로 만들어지며, 압축 성형을 통해 초박막 필름으로 만든 다음 필요에 따라 표면에 적용할 수 있습니다.

"저희의 전략은 전기 전도성 물질과 절연 물질을 결합하는 것이었습니다. 테라헤르츠파가 통과하면 교류 전기장이 전도성 물질 내부에서 생성된 전류의 산란을 유도하여 에너지 손실을 일으키고 전자기 에너지의 소산을 초래합니다." 오코시가 설명했습니다.

"간섭파의 이러한 소산은 잡음, 즉 원치 않는 파동을 억제하여 깨끗한 신호를 얻을 수 있습니다."

필름의 두께가 48마이크로미터 또는 미크론에 불과하고(평균적인 인간의 머리카락은 약 100마이크로미터) 티타늄이 매우 풍부한 원소이기 때문에 흡수체는 대량 생산에 경제적이며 소형 장치 내부에서도 사용할 수 있습니다. 또한 열, 물, 빛 및 유기 용매에 강하기 때문에 실외 환경에서 사용할 수 있으며 혹독한 조건에서도 견딜 수 있습니다.

"0.3THz 이상의 고주파 범위는 재료 과학에서 미개척 분야로 남아 있으며, 저는 이 분야의 개발에 기여하고 싶었습니다." 오코시가 말했습니다.

"다음 단계는 테라헤르츠 흡수체를 더욱 개발하고 실용적인 응용 분야로 나아가는 것입니다. 그러면 우리는 보다 지속 가능하고 친환경적이며 초고속 무선 미래에 기여할 수 있을 것입니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250210133008.htm