무선 위치인식 시스템 기술 선진화에 앞장서다

대한민국이 2020년 정보통신(IT)분야에서 300억 달러의 수출을 올려 미국, 중국에 이어 세계 3대 IT강국으로 도약한다는 목표를 세운 가운데, IT강국으로 도약하기 위한 한양대학교 SoC & Wireless Location LAB 연구실 (ecadlab.hanyang.ac.kr/정정화 교수/이하 SoC 연구실)의 활약이 벌써부터 기대를 모으고 있다. SoC 연구실은 실내·외 정밀 위치인식에 관련된 무선 통신 시스템과 영상 및 전략 IT관련 SoC 개발을 진행하고 있다. 

한양대학교 SoC 연구실은 IEEE 및 IEC실내 위치인식 표준과 관련된 정밀 위치추적 통신망 구축 분야와 전력 IT 관련 국제표준인 IEC61850과 연관된 연구 분야를 중점적으로 수행하며 대외적으로 괄목할만한 성과를 거두고 있다. 현재 연구실에서는 2.4GHz 대역의 CSS 신호를 활용해 정밀한 위치 인식 시스템을 구축하는 것에 초점을 맞춰 연구를 지속적으로 진행하고 있으며, 다가오는 2011년에는 위치인식 관련된 원천 기술뿐만 아니라 소형화된 플랫폼 및 오차범위 50cm이내의 정밀 무선 위치 인식 시스템을 세계적으로 홍보하겠다는 결연한 각오로 연구에 매진하고 있다.

CSS 시스템에 기반을 둔 위치인식 시스템 설계 100% 독자 기술

지난 2005년 저속의 데이터 통신과 정밀 위치인식을 위한 새로운 무선 통신 방식을 제정하기 위해 국제 표준 기구인 IEEE 802.15.4a WG(working group)가 만들어졌다. 이에 한양대 연구실은 독일의 나노트론과 한국의 오소트론과 협력해 CSS(Chirp Spread Spectrum)라는 방식을 제안했으며, 2007년에 IEEE 802.15.4a의 2.4GHz의 표준으로 채택되어 현재 전세계적으로 관련 연구가 활발하게 이뤄지고 있다.

 현재 SoC 연구실은 CSS 시스템에 기반을 둔 위치인식 시스템 설계를 100% 독자기술로 성공했으며 설계와 관련된 원천 기술 국내 특허도 다수 보유하고 있다. 금년 3월에는 1차로 거리측정 및 위치측정 시스템에 대한 구현과 성능 검증을 마쳤으며, 지금은 시스템 소형화를 위한 FPGA기반의 소형화된 플랫폼 개발을 진행 중에 있다. CSS에 기반을 둔 위치인식 시스템의 경우, 독일의 나노트론에서 개발을 마쳐 제품을 판매하고 있다.

 우리 연구팀은 독일의 나노트론에서 개발한 leading-edge detection 방식보다 우수한 성능을 보이는 super-resolution 알고리즘을 개발하는데 성공하였으며 이에 기반한 하드웨어아키텍쳐는 MPW (Multiple Project Wafer)를 통해서 우수한 성능을 나타내는 것을 확인하였다. 플랫폼 개발이 완료되는 12월부터 최종 시스템 개발 및 검증을 시작해, 늦어도 2011년 중순에는 개발된 위치인식 시스템을 공표할 계획이다.

변전자동화용 적합성시험(IEC61850) SOC 개발  
지난 2005년 초 IEC61850 표준이 제정됨으로써, 전 세계적으로 IEC 61850 기반의 변전소 자동화 시스템에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. IEC 61850기반의 변전소 자동화는 다양한 중전기기의 정보를 수집하고 제어하는 IED(Intelligent Electronic Device)와 IED를 제어 및 관리하기 위한 중앙제어시스템(IEC 61850 클라이언트), 실제 운영자에게 정보를 보여주는 HMI 등으로 구성되어 있다. 현재 변전 자동화 분야에서 IEC61850 지원은 세계적인 추세로 해당 규격을 IED가 지원 하지 않으면 수출이 어려운 필수 기술이다. 하지만 이와 관련된 핵심 기술은 대부분 외국에 의존하고 있어 막대한  로열티를 외국에 지불하고 관련 기술을 빌려서 사용하고 있다. SoC 연구실은 국내 중소기업과 협력해 현재 두 개의 보드를 이용해 구현한 IED를 국내 최초로 하나의 칩에 SoC기술을 이용하여 집적하는 방법을 제안하였고 개발된 SoC에 사용 가능한 IEC61850 통신을 지원하는 S/W스택 라이브러리도 제안하였다. 또한 IED와 IED, IED와 클라이언트 사이의 패 킷을 빠르게 분석할 수 있는 IEC 61850 전용의 하드웨어 기반 패킷분석기를 제안했다.

 동 개발과제는 2010년 초 국책과제로 선정되었다 SoC화하기 위해 두개의 프로세서를 장착한 테스트 보드 개발을 완료 하였으며 또한 IEC 61850 통신 S/W 스택 라이브러리를 개발하여 테스트 보드에서 동작을 검증하고 있다. 패킷분석기는 IEC 61850에 쓰이는 패킷을 분석해 소프트웨어로 구현이 완료 되었으며 H/W구조 역시 새롭게 제안 되어 개발 중이다. 검증이 완료되면  2011년에는 칩 개발을 완료하고, 소프트웨어로 구현된 패킷분석기를 하드웨어로 설계하여 높은 신뢰성을 갖는 고속의 패킷분석기를 개발 할 예정이다. 2012 년에는 하드웨어 기반의 패킷분석기와 개발한 SoC 칩을 실제 IED에 장착하여 검증할 수 있는 통합 테스트 플랫폼을 개발하고, IEC 61850 국제 인증 기구인 네덜란드 KEMA에서 적합성 인증을 받은 후에 제품화 시킬 예정이다.