'무선 불모지' 지하 100m 암반 뚫었다… ETRI, '자기장 지중통신' 세계 최초 성공

국내 연구진이 '무선 불모지'로 불리던 지하 100m 암반을 뚫고 음성 신호를 주고받는 데 세계 최초로 성공했다. 광산 붕괴 사고 시 구조의 골든타임을 확보하는 것은 물론, 지하 공동구 안전관리, 군사 작전 등 극한 환경 통신에 새로운 길이 열렸다.


한국전자통신연구원(ETRI)은 1m 직경의 송신 안테나와 수 cm급 수신 안테나를 이용해 광산 지중 100m 거리에서 음성신호를 송·수신할 수 있는 '자기장 지중 통신 원천기술' 개발에 성공했다고 13일 밝혔다.

기존 무선통신 기술은 신호 감쇠가 매우 심한 지하 광산 등에서는 연결이 불가능했다. ETRI는 지중 매질에서 자기장이 안정적으로 전달되는 특성에 주목, 약 15kHz의 저주파 자기장 기반 통신 시스템을 개발했다.

연구진은 광산 입구(지상)와 지하 5단(지중) 사이 직선거리 100m 구간에서 2~4kbps(음성 통신 가능 수준)의 데이터 속도로 양방향 통신 시험에 성공했다. 이는 통신이 사실상 불가능하다고 알려진 석회암 암반 환경에서 이룬 성과로, 기존 수십 m급 해외 연구를 뛰어넘는 세계 최초 실증이다.

이 성과는 광산 붕괴 등 재난 상황에서 매몰자와 구조팀 간 통신이 가능함을 의미한다. 또한 지하 공동구·가스관·송유관 등 지하매설 기반시설의 재난 대응, 지하 벙커 환경에서의 군 작전 통신 연속성 확보 등 다양한 분야에 활용될 전망이다.

ETRI 전파원천연구실 조인귀 책임연구원은 “생활 무전기도 닿지 않는 지하에서 통신에 성공한 만큼, 광산 사고 시 구조 활동의 통신 단절 가능성을 크게 줄일 수 있는 기술”이라고 말했다.

ETRI 박승근 전파연구본부장도 “광산뿐 아니라 터널, 지하시설, 해양 굴착, 국방 등 극한 환경에 필요한 혁신 기술”이라며 “신뢰성 높은 통신 수단으로 다양한 산업 분야에 활용될 것”이라고 밝혔다.

ETRI는 향후 스마트폰 등 개인 단말과 연계한 기술 확장을 추진 중이며, 지상·지중을 연결하는 통신 중계(AP) 역할도 수행할 수 있다고 설명했다.

이 기술은 통신 분야 국제 학술지 'IEEE IoT Journal'에 게재됐으며, 송수신기·안테나·저주파 모뎀 등 핵심 요소에 대해 SCI 논문 12편, 국제학술대회 발표 2건, 국제 특허 8건 및 기술이전 성과를 냈다.

연구 성과는 과학기술정보통신부와 정보통신기획평가원(IITP)의 ETRI연구개발지원사업 과제로 수행됐으며, ㈜에드모텍, ㈜두잇 등과 협력해 개발 시험을 수행했다.