IoT 시장 새바람 분다…‘신소재’ 기반 ‘안테나’ 개발 성공

IoT 시장에 새바람을 불러일으킬 새로운 방식의 안테나가 개발돼 주목을 받고 있다.

안테나는 사물인터넷(IoT)에서 중요한 요소다. 자주 언급된 적은 없지만, 스마트 미터링은 안테나의 성능을 강조할 수 있는 IoT 적용 사례다.

IoT 시장에서 친숙한 스마트 미터링은 전기 에너지 소비량을 기록하고 청구서 발부 및 모니터를 위해 전력 공급업체에 데이터를 전달하는 시스템을 일컫는다.

이러한 작업 특성상, 기지국과 측정 지점에 있는 안테나 지향성도는 기지국 당 필요로 하는 스마트 미터기의 수를 측정할 수 있다. 무선 통신을 위한 안테나 설계 및 선택이 필요하다는 의미다.

새로운 스프레이 온 방식

드렉셀대학 연구팀은 IoT를 더 쉽고 신속하게 배치하기 위해 설치가 쉬운 새로운 종류의 안테나를 개발했으며 이는 기존의 금속 안테나의 성능을 능가할 것으로 기대되고 있다.

미국 전문 매체 사이언스 데일리에 따르면 이 스프레이 온 안테나를 통해 차세대 IoT가 설치될 것이다.

드렉셀공과대학 연구팀이 새로 개발한 기술은 맥센이라는 소재로 만든 육안으로 확인하는 것이 어려울 정도의 얇은 안테나다.

맥센이란 금속 물질로서 평면성 무기화합물이다. 이렇게 개발한 안테나는 비록 크기는 작지만, 휴대용 변환기나 무선 라우터, 오늘날 사용되고 있는 이동기기와 동일한 방식으로 작동할 수 있다.

연구팀은 “더 나아가 안테나에 사용할 페인트 또는 잉크를 개발하기 위해 맥센 탄화티탄을 용해했다”고 설명했다.

그 결과, 이례적일 정도로 우수한 전도율을 가진 잉크가 탄생했으며 이 페인트를 얇은 코팅 위에 바르기만 해도 라디오파를 전달할 수 있게 됐다.

아시아 사리체바 박사는 “맥센 소재를 사용해 수만 나노미터 두께의 투명 안테나도 적절하게 기능할 수 있게 만들었다”고 밝혔다.

사리체바 박사는 “맥센 안테나의 두께를 8미크론으로 높이자 최댓값의 98%를 달성했다”고 덧붙였다.

연구팀은 아무리 얇은 안테나라도 품질을 보존할 수 있게 만들었다고 강조했다. 차세대 안테나는 문자 그대로 어느 곳에서나 배치하거나 추가 회로 없이 다양한 표면 및 물체에 내장할 수 있다는 의미다. 더는 특정한 강성도를 유지할 필요가 없다는 말이기도 하다.

연구팀은 테스트하는 동안 스프레이 적용 안테나를 사용했다. 그리고 이 스프레이 적용 안테나가 구리나 알루미늄, 금과 은 등을 소재로 한 기존의 안테나와 동일한 품질 수준을 하고 있다는 것을 확인했다.

그러나 기존의 안테나는 모두 맥센을 소재로 한 것보다 두껍다는 단점이 있다.

연구팀은 “경량의 소형 안테나를 개발하는 것은 전기 공학자나 소재 과학자의 목표다”이어 “이번 개발은 기술의 지평을 한 단계 넓힌 동시에 탄소 발자국을 줄인 것이다”고 밝혔다.

탄소 발자국을 줄인다는 것은 다른 국가에서 선적된 제품을 구입한다거나 자동차를 운전하는 등의 일상생활로 인해 배출되는 이산화탄소의 양을 줄인다는 것을 말한다. 대기 중 이산화탄소 증가는 기후 변화의 중요 원인 중 하나다.

공동저자인 파킬 단데커 전자공학과 교수는 “새로운 방법을 다양하게 적용할 수 있다는 점에서 '매우 흥미로운 결과'다”고 말했다.

또한, 그는 “무선 시스템과 IoT, 사이버보안 용도로 재설정 가능 소재를 사용해 만든 안테나로 미래 세대는 새로운 장소에서 새로운 네트워크를 마음껏 설정할 수 있게 될 것이다”고 덧붙였다.

단데커 교수는 스프레이 온 안테나를 일상 용도로 사용할 수 있게 될 것이며 이는 새롭게 부상하는 IoT에도 중요해질 것이라고 강조했다.

그리고 연구팀은 지난 2011년 맥센 소재 계열을 개발하고 이를 다른 곳에 적용할 수 있는 방안을 계속 연구 중이다.

버박 아나소리 교수는 “맥센 안테나는 금속 안테나가 주를 이루고 있는 마이크로 및 매크로 세계를 성능 자체로 넘어설 것으로 보인다”고 전했다.

박유환 AI시대의 AI소통법 knstvnews@daum.net