드론, 로봇, 자율주행차 등 물리 공간에서 직접 작동하는 인공지능(AI)·정보통신기술(ICT) 융합 서비스가 확산함에 따라 주변 환경과 위치 정보를 실시간으로 정밀하게 파악하는 공간 인지 기술의 중요성이 강조된다. 그러나 현재 공간 인지에 주로 활용되는 카메라, 레이더, 라이다 등 개별 센서는 특정 지점을 정밀하게 감지하는 데 유용하지만 비교적 넓은 공간에서 대상의 움직임을 추적하는 작업에는 그 설치 범위와 운용 비용 면에서 한계를 드러낸다. 이에 통신망이 지닌 넓은 커버리지와 무선 신호를 활용하는 ‘통합 센싱·통신(ISAC)’ 기술이 주목받고 있다.

전송과 측위를 통신망으로 한 번에

ISAC는 단일 무선 시스템 안에서 데이터를 주고받는 통신 기능과 주변 공간을 파악하는 감지 기능을 동시에 구현하는 차세대 기술이다. 그간 통신이 송신자와 수신자 간 데이터 전달에 집중하고 레이더가 위치·방향을 측정하는 이원화 체계로 운용됐다면, ISAC는 기지국이 단말과 통신하기 위해 내보내는 무선 신호로 데이터 전달은 물론 대상의 위치·방향 측정과 식별까지 수행해 낸다.

ISAC의 공간 감지는 기지국이 보낸 무선 신호가 주변의 차량, 사람, 드론 등에 부딪혀 되돌아오는 반사파(Echo)를 분석하는 방식으로 이뤄진다. 송신 신호의 구조 정보를 토대로 수신 신호의 시간, 주파수, 방향, 세기 변화를 역계산해 주변 공간 상태를 추정하는 것이다.

구체적으로, ISAC를 적용하면 송신 신호가 반사돼 되돌아오기까지 걸린 지연시간(ToF)을 토대로 객체와의 거리를, 반사파가 수신 안테나에 도달한 방향인 도래각(AoA)으로 객체의 방위를 파악하고 이 둘을 결합해 공간상 위치를 특정할 수 있다.

또한 신호 수신 대상이 움직이고 있는 경우에는 이동 방향과 속도에 따라 돌아오는 신호의 주파수가 달라지므로, ISAC를 활용하면 통신 신호를 토대로 차량, 드론, 사람 등 대상의 이동 속도와 방향을 추정할 수 있다.

아울러 반사돼 돌아오는 신호의 서로 다른 세기와 패턴 등을 토대로 객체의 크기, 형상, 재질을 유추함으로써 대상을 식별할 수도 있다.

나아가 다수의 기지국을 활용하면 정확성이 한층 높아진다. 하나의 객체를 여러 각도에서 관측하면 사각과 오차가 줄기 때문이다.

이에 ISAC는 장차 기존 센서의 광역 감지 공백을 보완하며 넓은 지역에서 이동체와 그 주변 환경의 변화를 연속적으로 파악하는 데 활용될 것으로 기대된다. 특히 도심 도로, 저고도 공역, 산업 현장, 대규모 시설처럼 다수 객체의 이동과 환경 변화가 잦은 공간에 적합한 것으로 평가된다.

통신에 이미 쓰이는 무선 신호를 사용하기에 별도 감지 설비를 새로 구축하지 않아도 된다는 점 또한 주요 이점으로 언급된다. 전용 감지망 구축 부담은 줄이고, 통신망 안에서 감지 기능을 결합할 수 있기 때문이다.

한편, 2030년 상용화를 목표로 하는 6세대 이동통신(6G)에서는 드론, 로봇, 자율차 서비스가 본격화할 것으로 전망된다. 따라서 ISAC가 6G 표준화 논의의 주요 후보 기술로 언급되고 있다.

국제전기통신연합 전파통신부문(ITU-R)은 IMT-2030의 6가지 활용 시나리오 중 하나로 ISAC를 포함하고, 지난 2월 합의한 최소 기술 성능 요건 초안에 측위 정확도와 감지 관련 요건을 반영한 바 있다. 이동통신 기술 표준화 기관인 3GPP도 IMT-2030의 일정과 요구사항에 맞춰 최근 ISAC 연구를 진행하며 감지 성능 지표, 자원 설계, 채널 모델 등 사양 구현을 위한 세부 기술 쟁점을 구체화하고 있다.

출처 : 정보통신신문(https://www.koit.co.kr)