Terahertz (0.1–1 THz) Wireless

개요

Terahertz(THz) Wireless는 0.1~1 테라헤르츠(THz) 대역의 고주파 전자기파를 이용하여 무선 데이터를 전송하는 기술로, 6G 이후 세대의 초고속, 초저지연, 초고정밀 통신 인프라의 핵심으로 주목받고 있습니다. THz 대역은 광파와 마이크로파의 중간 영역으로, 매우 넓은 주파수 대역폭을 제공하면서도 소형 안테나 설계가 가능하고, mmWave 대비 더 높은 전송 속도와 공간 분해능을 제공합니다.

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1. 개념 및 정의

구분	내용
정의	0.1~1 THz 대역의 테라헤르츠 전자기파를 이용한 초고속 무선 전송 기술
목적	100Gbps~1Tbps급 무선 데이터 전송 실현
필요성	기존 mmWave 기술의 대역폭 한계, 전송 밀도 한계 극복을 위한 고주파 대역 활용

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2. 기존 대역과의 비교

주파수 대역	명칭	대역폭	전송 속도
Sub-6 GHz	LTE/5G	수백 MHz	수백 Mbps
mmWave (24~100GHz)	5G Advanced	수 GHz	10~20 Gbps
Terahertz (0.1~1 THz)	6G 핵심 후보	수십~수백 GHz	100Gbps~1Tbps

Terahertz는 물리 계층에서 대용량 통신의 한계를 기술적으로 확장합니다.

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3. 핵심 기술 요소

요소	설명	적용 예시
THz 소스	전자기파 생성기 (Photomixing, QCL 등)	실리콘 기반 CMOS 집적 소자 개발 진행 중
THz 안테나	지향성 높은 고주파 안테나	Metasurface, 플라즈모닉 안테나 활용
THz 신호 처리	고속 변조, 채널 부호화, 파형 생성	QAM, OFDM, 자율빔 추적 기술 적용
THz 채널 모델링	고주파 채널의 흡수·반사 특성 분석	실내외 LOS/NLOS 환경 연구 진행 중

테라헤르츠 전송의 실용화를 위해 소재/구조/회로/시스템 전반의 혁신이 필요합니다.

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4. 응용 분야

분야	설명	효과
6G 모바일 백홀	기지국 간 초고속 무선 연결	유선 광대역 대체 가능
XR/홀로그램	몰입형 콘텐츠의 무선 전송	대용량 3D 렌더링 실시간 스트리밍
위성/드론 통신	고고도 플랫폼 간 데이터 공유	우주 기반 통신 네트워크 형성
테라헤르츠 레이더	고정밀 거리 측정 및 3D 스캔	자율주행, 산업 검사 활용 가능

THz 통신은 고속 데이터뿐 아니라 센싱+통신 융합에도 적합한 스펙트럼입니다.

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5. 기술 과제 및 한계

과제	설명	대응 방안
대기 흡수 손실	THz 주파수는 수증기 등에 흡수 강함	거리 단축, 라인오브사이트(LOS) 전용 활용
저효율 소자	송수신기 소형화 및 집적화 어려움	나노소재/메타물질 기반 소자 개발 필요
열·전력 문제	고속 동작에 따른 발열 및 전력 소비	저전력 소자, 고효율 빔 제어 기술 도입
국제 표준화 부진	THz 대역 활용 규제 및 인터페이스 미정	ITU, 3GPP, IEEE 주도로 국제 협력 추진 중

THz는 기술 진입 장벽이 높지만 파괴적 혁신 가능성을 갖습니다.

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6. 결론

Terahertz Wireless는 6G를 넘어선 미래 통신 시대를 여는 기술로, 수백 기가~테라비트 전송이 요구되는 초고속 무선 인프라의 실현 가능성을 열어줍니다. 아직 상용화까지는 극복할 과제가 많지만, 연구개발 및 표준화가 급속히 진행 중이며, 스마트시티, 자율 시스템, 몰입형 네트워크 등 차세대 서비스의 기반 기술로 주목됩니다.