울트라 왓 밴드? 울트라 와이드 밴드!

June 9, 2024

울트라 왓 밴드? 울트라 와이드 밴드! (출처: Ivan Marc/Shutterstock.com)

버라이즌(Verizon)의 5G 마케팅 캠페인 덕분에 초광대역, 즉 UWB(ultra-wideband)이 무엇이고 왜 중요한지에 대한 관심이 높아졌습니다. 간단하게 UWB 기술과 혼동하지 말아야 할 것들에 대해 짚는 것으로 포스트를 시작해 보겠습니다.

-기본적으로 UWB는 다음을 지칭하는 것이 아닙니다.

▶ 텍사스 A&M 대학교의 400명 이상의 단원들로 구성되는 파이팅 텍사스 애기 밴드(Fightin' Texas Aggie Band). 풋볼 경기장 전체를 메울 정도로 굉장히 넓지만, UWB는 아닙니다.

▶ 1970년대에 흰색 신발과 실크 셔츠를 보완하기 위해 착용했던 흰색 벨트. 울트라 와이드 밴드와 울트라 화이트 밴드는 다릅니다.

▶ 명절이나 휴가철 이후 확 늘어난 허리 둘레

그러면 UWB가 무엇인지, 조금 더 자세히 알아보겠습니다.

▶ 매우 정확도 높은 거리 측정 능력: 수 센티미터(5 ~ 10cm) 이내의 오차 범위

▶ 블루투스나 NFC보다 더 넓은 범위에서 보다 정확함: 최대 200m까지

▶ 짧은 대기 시간: 빠른 2ns 펄스를 사용하여 10Mbps 데이터 속도 지원

▶ 조만간 스마트폰에 통합

-UWB 기술의 진화

UWB 기술은 1990년대부터 존재했지만 애플(Apple)이 2019년 아이폰11(iPhone 11)에 U1 칩을 통합하면서부터 UWB 시대의 막이 올랐습니다. U1 칩의 ‘U’는 UWB를 의미합니다. UWB는 처음에는 U1을 장착한 다른 아이폰 11 모델의 ‘공간 인식’에 사용되어 애플의 에어드롭(AirDrop) 기능을 활성화하였지만, 이제는 에어태그(AirTag)의 정확한 측위와 홈팟 미니(HomePod mini)의 전화기와 스피커 간의 원활한 핸드오프에도 사용됩니다.

-UWB는 작고 저렴하며 전력을 거의 소모하지 않기 때문에 웨어러블, 히어러블, 포터블, 허거블(hugables), 귀중품(valuables) 등 많은 ‘가능(able)’ 제품에 쉽게 통합될 수 있으므로 어디에 두었는지 기억해 내기 쉽습니다. UWB는 우리가 관심 있는 것들에 더 가까이 다가갈 수 있도록 할 뿐만 아니라 COVID-19 기간 동안 많은 사람들이 다른 사람들과 안전하게 거리를 유지하는 데 도와줍니다. KINEXON의 세이프태그(SafeTag) 웨어러블은 UWB를 사용하여 선수가 연습하고 훈련할 때 건강하고 안전하게 거리를 유지함으로써 미국 NBA 리그를 비롯하여 NCAA, NFL, MLB가 COVID 위협으로부터 안전하게 지낼 수 있도록 지원하고 있습니다.

-UWB의 또 다른 장점은 강력한 보안으로, CCC(Car Connectivity Consortium)가 향후 자동차의 진정한 디지털 키(key)가 될 장치로 모바일 기기를 꼽는 ‘핵심적인’ 이유가 여기에 있습니다. CCC의 디지털 키는 BLE(Bluetooth Low Energy)와 UWB를 결합하여 주머니나 지갑에서 스마트폰을 꺼내지 않고도 수동 키리스 액세스 및 엔진 시동을 가능하게 합니다. 근거리 BLE 연결을 통해 차량과 스마트폰 간의 디지털 키 인증이 완료되면, UWB를 이용한 안전한 거리 측정 세션을 통해 차량이 안전하고 정확한 거리 측정을 수행함으로써 모바일 기기의 위치를 --파악할 수 있게 됩니다. 그러면 이제부터는 스마트폰이 자동차의 열쇠입니다.

-보안성, 정확도, 공존성

UWB는 3.1 ~ 10.6GHz의 주파수 범위에서 작동하므로 와이파이(Wi-Fi®), 블루투스, GPS 또는 그 밖에 다른 주요 무선 기술을 방해하지 않습니다. 다른 무선 기술과 달리 UWB는 진폭 또는 주파수 변조를 사용하지 않습니다. 대신 UWB는 정확한 위치 정보를 얻기 위해 넓은 대역폭에 걸쳐 좁은 펄스의 짧은 시퀀스를 내보냅니다. 500MHz 이상의 넓은 대역폭에서 수십 Mbps에 달하는 고속 2ns 펄스가 가능한 UWB는 반사 신호(다중 경로) 간섭 및 노이즈에 대한 내성이 매우 뛰어납니다. 이는 UWB가 수많은 IT 기기들로 윙윙거리는 가정 내에서 다른 기기들과 평화롭게 공존할 수 있을 뿐 아니라, 조명, 온도, 음악, 엔터테인먼트에 대한 개인의 취향을 집안 어느 곳에서나 유지해주는 진정한 스마트 홈을 가능하게 한다는 것을 의미합니다. 코보(Qorvo)의 “미래는 UWB의 시대(The Future is Ultra-Wideband)” 비디오에서 그러한 작동 방식의 사례를 확인해 볼 수 있습니다.

-자동차와 가정에서의 원격 액세스 외에도 UWB는 커넥티드 홈, 실내 내비게이션, 비접촉 결제, 공장 자동화, 그 밖에 다양한 활용 사례에서 많은 새로운 애플리케이션을 가능하게 할 것입니다.

UWB 기술이 극복해야 할 가장 큰 과제는 사람들이 집 주변에서 잃어버린 물건을 찾는 데 더 이상 소모할 필요가 없어진 5,000시간의 삶을 어떻게 써야 할 것인지에 대한 답변을 내놓아야 하는 것입니다.

-미래는 UWB의 시대

UWB 기술은 보안상 안전한 저전력, 저지연 데이터 통신과 정확한 거리/위치 측정을 가능하게 합니다. 전력 소모가 극히 적고 3.1GHz~ 10.6GHz 사이의 주파수 범위에서 작동하는 UWB는 와이파이, 블루투스, GPS와 같은 무선 프로토콜에 대한 간섭을 일으키지 않고 스마트 디바이스 간의 보안 통신을 지원합니다.

UWB의 가장 분명한 이점으로는 뛰어난 정확도를 꼽을 수 있습니다. UWB는 5~10cm의 정밀도로 거리와 위치를 측정할 수 있습니다. 이와 달리 블루투스, 와이파이, 그 밖에 다른 협대역 무선 표준은 미터급의 정확도를 제공합니다. 또한 UWB 무선 펄스는 매우 짧아 다중 경로 효과가 일반적으로 실제 신호와 겹치지 않으므로 신호 무결성과 신호 강도가 떨어지지 않습니다.

UWB는 처음 도입된 이후 COVID-19 기간 동안 안전한 거리를 유지하고 원격 액세스를 위한 디지털 키 인증을 포함하여 보다 상호 연결된 세계의 요구 사항을 충족하기 위해 계속 진화하고 있습니다. 앞으로 UWB는 실내 내비게이션, 비접촉 결제, 공장 자동화 및 우리가 아직 상상하지 못한 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.