전파 혼선 피하는 신기술로 국방 레이더 성능 ↑

2018.04.26 17:31
레이더 전파의 혼선을 막는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 국산 레이더의 성능을 큰 폭으로 높일 수 있을 것으로 기대된다. 사진은 고성능을 자랑하는 사드(고고도미사일요격체계)에 쓰이는 X-밴드 레이더.
레이더 전파의 혼선을 막는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 국산 레이더의 성능을 큰 폭으로 높일 수 있을 것으로 기대된다. 사진은 고성능을 자랑하는 사드(고고도미사일요격체계)에 쓰이는 X-밴드 레이더.

레이더는 발사 후 되돌아온 전파를 분석해 탐지 범위 안에 어떤 물체가 있는지 알아내는 장비다. 군사용 레이더는 물론 자율주행자동차, 항법장비 등 다양한 분야에 쓰인다.

 

레이더의 정밀도를 한층 더 끌어올릴 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 이흥노 교수 연구팀은 수십 GHz(기가헤르츠) 수준의 대역 내에서 서로 다른 주파수를 사용하는 복수의 전파 신호를  한꺼번에 왜곡없이 수신할 수 있는 새로운 신호 수신 시스템 이론을 개발했다.

 

이 원리를 이용하면 다양한 전파를 혼선없이 수신해 각종 레이더 시스템의 안정성을 큰 폭으로 끌어 올릴 수 있다. 전장 상황에선 적의 레이더 신호만 빠르고 정확하게 구분할 수 있다. 적 레이더에 탐지되기 전에 파악해 아군이 회피할 시간을 버는 시스템도 만들 수 있을 전망이다. 자율주행자동차 등의 레이더 혼선도 피할 수 있어 사고위험을 낮출 수 있다.

 

전파 혼선을 피하는 이론적 방법은 그간 많은 과학자들이 연구해 왔다. 미국의 전기공학자 해리 나이퀴스트(Harry Nyquist)가 1928년에 이런 혼선을 방지하는 ‘에일리싱’ (aliasing)이라는 방법을 제시한 바 있지만 필요한 데이터도 함께 손실되는 문제가 있었다. 그러나 완전한 해결책을 제시하는 대안이 없어 에일리싱 방법이 혼선방지 기술로 주로 쓰였다.

 

이흥노 교수 연구팀은 이 문제를 새로운 접근법으로 풀었다. 전파를 수신하는 대역폭을 일부러 훨씬 넓게 확장한 것. 이렇게 하자 에일리싱에 의해 데이터가 일부 손실되긴 했지만  원하는 정보는 거의 대부분 깨끗하게 수신할 수 있었다. 여기에 왜곡을 제거하기 위해 수학 기반의 빠른 알고리즘을 개발해 깨끗한 광대역 신호를 복원했다.

 

이흥노 교수는 “이번 연구를 통해 1928년 이래 사용되어 온 나이퀘스트 방식의 딜레마를 해결하는 새로운 방식을 제안하게 됐다”며 “값싼 하드웨어로도 광대역 신호 수신 시스템을 구현할 수 있게 되었다는데 의의가 있다”고 설명했다.

 

이 연구성과는 신호처리 분야 저명 학술지인 ‘소리·음성·언어처리 트랜잭션(IEEE Transactions on Signal Processing)’ 9일자 온라인판으로 게재됐다.
 

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