[비즈월드] 이동 단말기는 5G 통신 서비스를 다양한 주파수 대역에서 제공하도록 구성될 수 있다. 최근에는 6㎓ 대역 이하의 Sub6 대역을 이용해 5G 통신 서비스를 제공하기 위한 시도가 이뤄지고 있다. 그러나 앞으로는 이보다 빠른 데이터 속도를 위해 Sub6 대역 이외에 밀리미터파(mmWave) 대역을 이용해 5G 통신 서비스를 제공될 것으로 예상되고 있다.

최근에는 이런 통신 서비스를 차량을 통해 제공할 필요성이 증대되고 있다. 통신 서비스에 관련해 LTE(Long Term Evolution) 등의 기존 통신 서비스뿐만 아니라, 차세대 통신 서비스인 5세대 통신 서비스(5G communication service)에 대한 필요성도 대두되고 있다.

이에 따라 LTE 주파수 대역과 5G Sub6 주파수 대역에서 모두 동작하는 광대역 안테나가 전자 기기 이외에 차량에 배치될 필요가 있다. 그러나 콘 안테나와 같은 광대역 안테나는 전체 안테나 크기, 특히 높이 증가에 따른 수직 프로파일(vertical profile)이 증가하고 무게가 증가하는 문제점이 있다.

또 콘 안테나와 같은 광대역 안테나는 기존의 평면형 안테나(planar antenna)에 비해 입체 구조로 구현될 수 있다. 전자 기기나 차량에서 통신 신뢰성 향상 및 통신 용량 향상을 위해서 다중 입출력(MIMO)을 구현할 필요가 있다. 이를 위해 전자 기기 또는 차량에 다수의 광대역 안테나들을 배치할 필요가 있다.

따라서 이런 입체 구조의 콘 안테나들을 상호 간 낮은 간섭을 수준을 유지하면서 어떠한 방식으로 전자기기 또는 차량에 배치할 것인지 구체적인 배치 구조가 제시된 바 없다는 문제점이 있다.

게다가 이런 입체 구조의 안테나 시스템에서 로우 프로파일(low profile) 구조를 유지하면서, 안테나 성능을 향상시킬 필요가 있다. 반면 입체 구조의 안테나 시스템에서 안테나 자체의 높이 이외에도 안테나를 차량에 탑재해 고정시키기 위한 기구 구조가 필요하다. 이런 기구 구조를 일정 높이 이하로 유지하면서도 안테나 성능을 향상시켜야 한다는 문제점이 있다.

이런 안테나 시스템이 차량에 배치되는 경우 복수의 안테나들이 배치될 수 있는데, 이런 안테나들 중 600㎒ 내지 960㎒의 저 대역(LB)에서 동작하는 안테나가 해당 대역에서 광대역 성능을 만족시키기 어렵다는 문제점이 있다. 또한 저 대역(LB)에서 동작하는 안테나가 차량에 수평방향으로 방사 성능이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 저 대역(LB)에서 동작하는 안테나가 광대역 동작하면서 수평 방향에서 방사 성능을 최적화할 수 있는 안테나 설계가 필요하다.

자동차는 ‘바퀴 달린 스마트폰’이라고 일컬어질 만큼 다양한 콘텐츠를 즐길 수 있는 소프트웨어 중심의 ‘SDV(Software Defined Vehicle)’로 발전하고 있다. 

첨단 기술이 집약된 개인 공간으로 변모하면서 실시간으로 대용량 데이터를 주고받을 수 있는 통신 환경이 요구된다.

유리에 적용하는 방식인 투명 안테나는 기존 샤크핀(Shark-fin) 안테나와 달리 차량의 여러 유리 면에 부착할 수 있는 확장성 좋다는 강점이 있다. 사이즈는 완성차 고객사의 요구에 따라 조절할 수 있다. 이를 통해 5G는 물론 위성통신, GPS 등 다양한 통신을 지원하고 늘어난 통신량을 커버해 끊김없는 연결을 제공할 수 있다는 것이다.

샤크핀 안테나와 같은 돌출 부위가 없어 심리스(seamless)한 차량의 곡선 디자인을 완성할 수 있도록 한다는 장점도 있다. 물론 글라스 루프에도 적용할 수 있다. 

이런 문제를 해결하기 위해 등장한 기술 특허는 LG전자가 2019년 11월 22일 출원(출원번호 제1020227009185호)해 지난해 7월 28일 공개(공개번호 제1020220106110호)한 ‘차량에 탑재되는 안테나 시스템’이다.

앞으로 이런 소비자들의 요구를 충족시키는 안테나가 없는 차량들이 도로를 달리게 될 것으로 보인다.

LG전자(대표 조주완)는 글로벌 자동차 유리업체 ‘생고뱅 세큐리트(Saint-Gobain Sekurit)’와 협업해 차세대 차량용 투명 안테나를 개발했다고 18일 밝혔다.

이 투명 안테나는 내년 1월 9일부터 미국 라스베이거스에서 열리는 ‘CES 2024’에서 완성차 고객에게 처음으로 선보일 예정이다.

생고뱅 세큐리트는 세계적인 프랑스 유리 전문 기업 생고뱅 그룹에서 자동차용 고성능 유리를 담당하고 있다.

투명 안테나는 유리에 적용하는 투명한 필름 타입의 안테나이다. LG전자는 생고뱅 세큐리트와 함께 다양한 유리와 자동차 디자인에 적용할 수 있도록 모듈화된 부착용(on-glass)과 삽입용(in-glass) 등 두 가지 형태의 안테나를 개발했다고 설명했다.

투명 안테나는 전기차와 자율주행 확대를 통해 ‘미래 모빌리티’로 전환하는 자동차 시장에서 새로운 통신 기술 솔루션으로 주목받고 있다고 LG전자 측은 강조했다. 

LG전자 측은 투명 안테나를 개발하는 과정에서 안테나 패턴을 투명하게 만드는 설계 기술, 투명 전극 소재 기술 등 80여 건의 특허를 획득했다는 것이다. 생고뱅 세큐리트와 투명 안테나를 유리에 적용하는 공정 프로세스를 구축해 제품의 완성도도 높였다.

LG전자는 혁신적인 투명 안테나를 앞세워 차량용 안테나 시장에 진출함으로써 텔레매틱스를 비롯한 차량용 통신부품 분야에서 차별화된 기술력으로 사업을 보다 확대해 나갈 것으로 전망된다. 

시장조사업체 스트레티지 애널리틱스 발표자료를 토대로 한 자체 추정치에 따르면 LG전자는 차량용 통신모듈인 텔레매틱스 시장에서 올 3분기 기준 글로벌 점유율 1위(23.8%)를 차지했다.

생고뱅 세큐리트 이노베이션 및 R&D(연구개발) 총괄 티보 하이츠는 “CES에서 LG전자의 투명 안테나 기술이 적용된 스마트 글라스를 공개하게 돼 기쁘다”면서 “글로벌 전장 부품 선도 기업인 LG전자와 협력해 차량 통신의 발전을 선도하겠다”라고 말했다.

은석현 LG전자 VS사업본부장(부사장)은 “생고뱅 세큐리트와의 전략적 협업을 통해 완성한 투명안테나는 실제 차량을 통한 검증으로 차별화된 통신 성능을 인정받은 차세대 기술 집약체이다”라며 “투명 안테나와 같은 신기술을 선도적으로 개발해 텔레매틱스를 비롯한 전장 분야에서 계속 시장을 선도하겠다”라고 말했다.

[비즈월드=정영일 기자 / zprki@bizwnews.com]