뉴스센터
홍대 전자과 최창식 교수, 통신분야 세계 최고 학술지 IEEE JSAC 게재 승인
홍익대 전자전기공학부 최창식 교수의 논문 ‘Analysis of a Delay-Tolerant Data Harvest Architecture Leveraging Low Earth Orbit Satellite Networks’가 IEEE Journal on Selected Areas in Communication (JSAC)에 게재되었다. 해당 학술 저널은 통신 분야에서 세계 최고의 저널이며, 해당 저널에서 유선 무선 모든 통신 분야를 통틀어 가장 혁신적인 발표가 출판되고 있다. JSAC는 IEEE 학회 통신 소사이어티(IEEE Communications Society)가 발행하는 주요 학술지 중 하나로, 통신 시스템, 네트워크 아키텍처, 통신 프로토콜, 무선 통신, 광 통신, 인터넷 등과 같은 주제를 다룬다.
본 논문은 확률 기하를 활용하여 지표면의 데이터를 수집하는 저궤도 위성망의 움직임을 수학적으로 모델링했다. 이를 이용하여 지표면 데이터 수집 네트워크의 성능 지표를 이론적으로 분석한 것으로, 홍익대학교 최창식 교수는 해당 논문의 단독 저자이다.
최창식 교수는 “저궤도 위성은 6G 통신의 주요 어플리케이션 중 하나이고, 대한민국 12개 차세대 성장 동력 중 하나이다. 저궤도 위성은 그 활용 방안이 무궁무진하기 때문에 저궤도 위성의 모델링과 저궤도 위성 통신 네트워크의 분석이 학계와 산업계 모두에서 활발히 진행 중이다. 중요한 분야에 대한 연구가 적절한 시기에 잘 출판되어 매우 감동적이다.”고 감흥을 전했다.
위성 궤도는 고도에 따라 저궤도, 중궤도, 정지궤도로 구분한다. 이때 저궤도 위성은 언제 어디서나 이동통신 서비스 제공이 가능하여 차세대 통신망으로 주목받는다. 저궤도 위성의 통신 지연율은 0.025초 수준인데, 이는 정지궤도 위성통신(0.5초), 해저 광케이블(0.7초) 대비 매우 낮은 수준이다. 지상에서 가까운 낮은 궤도에서 운항하기에 전파 왕복 시간이 짧고, 그에 따른 손실도 적다.
확률 기하는 확률 이론과 기하학을 결합한 수학적 분야이다. 최창식 교수는 이를 “수학적으로 잘 정의된 공간에 점, 선, 면 등의 기하학적 객체를 확률적으로 생성하고 이들의 상호 관계를 분석하는 분야이다.”고 풀어 설명했다.
이번 최창식 교수의 논문은 확률기하를 활용하여 6G 저궤도 위성 통신 네트워크를 분석하였다. 최창식 교수는 “지상 위 36000km에 정지한 정지궤도 위성과 달리, 저궤도 위성은 지구 표면 약 550-1100 km 상공에서 지구를 빠른 속도로 공전한다. 따라서 이러한 저궤도의 시공간의 위치를 모델링하는 것이 어렵다. 제 이번 연구는 이러한 위성들의 시공간의 위치를 확률적으로 나타낼 수 있도록, 조건부 확률을 사용하여 공간 위의 선이라고 볼 수 있는 궤도와 그 선 위의 점이라고 볼 수 있는 인공위성을 동시에 모델링하였다. 다시 말하면 위성의 궤도는 3차원 공간의 원의 형태를 가지는데, 이들의 집합과 이 원들 위에만 존재하는 위성들의 시간에 따른 위치변화를 정확하게 표현하여 이를 통계적으로 모델링하는 구조를 제안하였다.” 고 밝혔다.
“해당 연구에서는 개발한 모델링의 다양한 수학적 성질을 검증하였다. 또 저궤도 위성이 데이터 수집에 쓰이는 경우 지상의 데이터를 얼마나 수집할 수 있는지, 지상의 게이트웨이와는 어떤 거리 관계를 가지는지, 실제 미래에 있을 위성망과는 얼마나 유사한지에 대해 확률기하를 활용하여 수학적으로 분석하였다. 그리고 이러한 분석을 시뮬레이션으로 검증하였다.” 라고 설명하였다.
최창식 교수는 이번 연구를 통해 해당 모델링을 활용하여 다양한 네트워크, 또 그것을 넘어서 해당 네트워크의 실제적 문제를 풀 수 있는 수학적인 방식을 제공하였다는 점에 학계에서 의의가 있다고 밝혔다. 또한 최창식 교수는 “약 2030년까지 10만개 이상의 저궤도 위성이 등장할 것이다. 하지만 모든 위성의 위치를 컴퓨터를 통해 완벽히 분석하고 파악하는 것은 현실적으로 불가능하다.”며, “이번 모델링을 활용하면 수학적인 간결성으로 네트워크의 변화가 어떻게 진행되는지 효과적으로 알 수 있다.”고 산업계에서의 의의를 말했다.
최창식 교수는 향후 연구 방향에 대해 확률기하를 활용한 유/무선 등 다양한 통신 네트워크 분석에 계속 집중하고자 한다고 전했다. 그리고 “궤도의 등방위성이 수학적으로 잘 풀리지 않아 거의 세 달 넘게 고민했었는데, 포기하지 않았던 덕에 좋은 결과를 얻었다. 하지만 모든 문제를 포기한 적이 없었던 것은 아니다.”라고 하였다. “너무 난해한 문제들이라면 잠깐 내려놓고 휴식하는 것도 좋을 것 같다. 연구는 자신에게 있어서 도전적인 문제들과 쉽게 해결 가능한 문제들을 잘 배합하고 이를 계획성을 가지고 실행해 나가는 것이 관건이라고 생각한다. 즉, 새로운 문제를 풀었을 때의 성취감과 연구의 가시성 모두 균형있게 가지고 나가는 것이 중요하다.”며 연구자 정신을 공유했다.
최창식 교수는 마지막으로 “홍익대는 연구하기에 좋은 환경이다. 학교에서 연구에 대한 다양한 지원을 아끼지 않는다. 홍익대의 졸업생들도 현재 학계와 산업계에서 매우 훌륭한 역할을 수행 중이다. 자신감을 가지고 원하는 목표를 설정하여 꾸준히 노력하셔서 좋은 연구자가 되시길 기대합니다.” 라고 연구를 희망하는 홍익대 학생들을 독려했다.
온라인커뮤니케이션실 이은수 기자