실내외 무선 위치 추적 기술 연구

▲ 김선우 융합전자공학부 교수

무선시스템연구실은 무선통신을 바탕으로 자유롭게 움직이는 이동체들의 위치를 찾는 기술을 연구한다. 위치 추적 기술은 2000년대 초반부터 무선 네트워크에서의 위치 측정에 대한 관심이 높아지면서 많은 연구가 진행돼 왔다. 김선우 교수는 초창기부터 꾸준히 연구를 이어온 이 분야 최고의 전문가다.

“위치 추적이나 GPS란 단어는 많이 들어보셨을 거예요. GPS는 인공위성을 이용해서 위치를 파악하는 시스템인데, 상당히 오래된 기술입니다. 우리나라에는 항법위성이 없기 때문에 미국의 위성을 사용하고 있습니다. 하지만 이제는 위성 없이도 휴대폰처럼 주변 기지국에서 신호를 받아서 위치를 잡을 수 있는 시대입니다. 이런 기술들은 통신과 연관되어 있어요. 그래서 통신과 위치를 함께 연구하는데, 저의 주 관심사는 위치 추적입니다. 앞으로는 실내와 실외를 막론하고 위성 없이 자유롭고 정확하게 위치를 추적할 수 있는 시대가 올 겁니다.”

GPS 신호는 건물 안으로 들어오지 못하기 때문에 실내에서는 무용지물이다. 위치 추적 기술이 실내에 초점이 맞춰져 있는 이유가 여기 있다. 실내에서는 휴대폰의 와이파이나 기타 통신 신호들로 위치를 추적할 수 있다. 와이파이 사용이 증가하면서 와이파이 신호의 세기를 저장해 위치를 찾는 기술이 최근 폭넓게 등장하고 있고, 휴대폰에 탑재되어 있는 다양한 센서를 활용한 위치 추적 기술도이용되고 있다.

재난 상황, 자율 주행 자동차 등 활용도 높아

위치 추적 기술은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특수 재난 상황에서 응급 구조를 위한 소방관 및 구조자 위치 추적, 무인기·드론·로봇·자율 주행 자동차와 같은 이동체의 위치 추적, 미아 방지를 위한 위치 추적 등 다양한 환경에서 이 기술을 응용하고 있는 것. 아직은 기본적인 수준에서만 사용되고 있지만, 꾸준한 연구로 기술이 발달하면 보다 정확하고 편리하게 사용될 전망이다.

“특히 인명과 관련된 재난 상황에서 활용도가 높습니다. 일례로, 소방관들이 화재 현장에 투입됐을 때 어두워서 미처 빠져나오지 못하고 사망하는 사고가 종종 발생하는데, 위치 추적 기술을 이용하면 구조자가 어디에 있는지, 화재 진압 후 어떻게 빠져나올 수 있는지 파악할 수 있어 사고를 줄일 수 있습니다.”

위치 기반 서비스는 근래 많은 주목을 받고 있는 자율 주행 자동차의 내비게이션을 위한 핵심 기술이기도 하다. 자동차가 자신의 위치를 정확하게 알아야 옆 차량과 부딪히지 않고 목적지까지 자율주행할 수 있다. 무선시스템연구실에서는 이처럼 자율 주행에 필요한 위치, 통신 기술들을 연구하고, 기본이 되는 핵심 기술들을 기업에 제공하고 있다.

차세대 통신시스템에 적합한 기술 개발

무선시스템연구실에서는 위치 추적 기술과 함께 차세대 이동통신, 수중 음향 통신, 국방 신호정보 시스템, 한국형 위성항법 시스템 등 에 필요한 요소기술들을 개발하고 있다.

현재의 이동통신시스템은 기지국에 대한 의존도가 높고 그 역할이 크다. 강력한 기지국 하나를 인근에 있는 수많은 사람들이 함께 사용하고 있어 해당 기지국에 집중되는 데이터의 양이 많아질 수밖에 없다. 하지만 차세대, 즉 5세대 통신시스템에서는 기지국을 경유하지 않는 디바이스투디바이스(device-to-device) 기술이 폭넓게 확대될 전망이다.

“앞으로 기지국의 영향은 점점 축소될 겁니다. 기지국을 거치지 않고 사용자끼리 직접 통신할 수 있는 시대가 올 테니까요. 통신 시스템이 수직화에서 수평화 구조로 바뀐다는 의미입니다. 이처럼 변화하는 통신 환경에 맞는 위치 추적 기술이 필요한데 저희 연구실에는 그런 핵심 기술들이 있습니다. 이와 함께 보다 정밀한 위치 기반 통신 요소기술도 연구하고 있습니다. 향후 5~10년 이내에 높은 정확도의 위치 측정 기술이 구현될 것입니다.”

통신의 한계 극복하는 핵심 기술

무선시스템연구실은 향후 해외 주요 거점 대학들과의 교류를 확대하고 공동 연구 및 공동 저술 활동을 통해 영향력을 키워나갈 계획이다. 그 일환으로 김선우 교수는 지난 1월 스페인 바로셀로나 자치대학교(Universitat Autonoma de Barcelona)에 교환교수로 방문해 향후 공동 연구 협력을 논의했다. 아울러 교환학생 프로그램을 통해 양 연구실 간 방문 연구 수행을 추진하기로 했다. “기존에 가지고 있던 통신의 한계를 극복할 수 있는 핵심 기술이 바로 위치입니다. 위치를 통해서 정체되어 있는 통신 기술이 획기적으로 발전할 수 있으리라 생각합니다.”

김선우 교수는 “앞으로 위치 추적 기술이 통신이나 일상생활에 있어 중요한 역할을 담당하게 될 것”이라며, “학생들의 많은 관심과 참여를 바란다”고 전했다. 위치 추적 및 차세대 이동통신 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있는 무선시스템연구실의 앞으로의 행보가 기대된다.