UWB (Ultra-Wideband, 초광대역)

개요

UWB(Ultra-Wideband)는 초광대역 무선 통신 기술로, 넓은 주파수 대역을 사용하여 짧은 거리에서 고속 데이터 전송과 정밀한 위치 측정이 가능한 기술이다. 기존의 무선 통신 기술과는 다르게 낮은 전력으로 넓은 주파수를 사용하며, 이를 통해 간섭이 적고 신뢰성이 높은 무선 통신 환경을 제공한다. 특히, 신호 전파 시간을 활용하여 1cm 이내의 오차 범위로 기존 GPS, Wi-Fi, 블루투스가 실내에서 위치 오차가 1~10m 수준인 것과 비교하면 훨씬 정밀하다. 정밀한 거리 측정이 가능하기 때문에 스마트폰, 자동차, 실내 내비게이션 등 다양한 분야에서 활용된다.

UWB는 지난 40여년간 미국에서는 군사용 무선통신기술로 사용되다가, 미국 연방 통신 위원회(FCC)가 2002년 민간에 개방하였다. UWB는 3.1GHz에서 10.6GHz까지의 광범위한 주파수를 사용하며, 일반적으로 500MHz 이상의 대역폭을 요구한다. 다만, 기술적으로 그런 것이고 한국과 유럽에서 사용 가능한 주파수 대역은 6.0GHz ~ 8.5GHz 이며, 미국에서는 전 대역, 일본에서는 7.25 GHz ~ 9.0 GH을 사용할 수 있도록 제한한다. 블루투스(2MHz)나 Wi-Fi(20~80MHz)와 비교했을 때 주파수 대역이 훨씬 넓기 때문에 신호 간섭이 적고 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 펄스 신호를 이용한 통신 방식을 사용하기 때문에 저전력으로 동작하며, 신호가 넓은 주파수 대역에 분산되므로 도청이 어렵고 보안성이 뛰어나다. 이러한 특성 덕분에 정밀한 위치 측정과 고속 무선 통신이 필요한 다양한 산업에서 주목 받고 있다.

 

UWB의 동작 방식

UWB는 다른 무선 기술과 다르게 펄스 기반 신호 전송 방식을 사용하며 거리 및 위치 측정 방식으로 ToF(Time of Flight, 비행 시간 측정)와 TDoA(Time Difference of Arrival, 도착 시간 차이 측정)를 사용한다. ToF 방식은 송신기에서 신호를 전송하고 수신기가 이를 받아들이는 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식이다. 이를 통해 두 기기 간의 정확한 거리 정보를 얻을 수 있다. TDoA 방식은 여러 개의 UWB 기기가 신호를 수신하는 시간을 비교하여 특정 대상의 위치를 계산하는 방식이다. 이러한 방식을 통해 스마트 공장, 물류 센터, 공항 등 실내 환경에서도 GPS보다 훨씬 정밀한 위치 추적이 가능하다.

 

UWB와 기존 무선 통신 기술 비교

기술	주파수 대역	전송 속도	위치 정밀도	주요 용도
UWB	3.1~10.6GHz	최대 1Gbps	1cm 이내	정밀 위치 측정, 스마트폰, 자동차 키
Wi-Fi	2.4GHz / 5GHz / 6GHz	최대 9.6Gbps (Wi-Fi 6E)	5~10m	인터넷, 영상 스트리밍
블루투스	2.4GHz	최대 3Mbps	1~10m	저전력으로 데이터 전송이 가능하여 웨어러블 디바이스나 무선 오디오 기기에 적합
RFID	125kHz ~ 960MHz	수 Kbps~Mbps	10cm ~ 수m	물류 관리나 출입 통제와 같은 대량의 태그를 인식하는 데 유리
NFC	13.56MHz	수백 Kbps	10cm 이내	매우 짧은 거리에서 보안성이 중요한 결제 및 인증 시스템에 사용

 

UWB의 활용 분야

UWB는 스마트폰과 모바일 기기, 자동차 디지털 키, 실내 내비게이션, 공장 및 물류 자동화, 스포츠 및 헬스케어 등 다양한 분야에서 활용된다.

애플과 삼성은 스마트폰에 UWB 기술을 적용하여 '에어태그'나 '갤럭시 스마트태그+' 같은 정밀한 위치 추적 기능을 제공하고 있다. 또한, UWB를 활용한 파일 공유(에어드롭, 퀵쉐어) 기능으로 기기 간 방향을 인식하고 데이터를 빠르게 전송할 수 있도록 한다.

자동차 업계에서는 UWB 기반 디지털 키 기술을 도입하여 사용자가 차량에 가까이 다가갔을 때 자동으로 문이 열리거나 원격으로 시동을 걸 수 있도록 한다. 기존의 스마트키(블루투스, NFC)는 근처에 있어야 차량이 열리는 반면, UWB 기반 디지털 키는 차량의 방향과 거리까지 인식하여 더욱 정밀한 인증으로 보안성과 편의성이 크게 향상되었다. BMW, 아우디, 현대, 테슬라 등의 자동차 제조사들이 UWB 디지털 키 기술을 도입하고 있다.

실내 내비게이션 분야에서도 UWB는 중요한 역할을 한다. GPS는 실내에서 정확도가 낮아 제대로 활용하기 어렵지만, UWB는 벽이나 장애물의 영향을 덜 받아 실내에서도 1cm 단위의 정밀한 위치 추적이 가능하다. 이를 활용하여 공항, 쇼핑몰, 병원 등에서 방문객의 이동을 돕는 실내 내비게이션 시스템을 구축할 수 있다. 또한, 스마트 공장과 물류 센터에서는 UWB를 이용하여 자재, 기계, 로봇 등의 위치를 실시간으로 추적하고 자동화된 물류 관리를 구현한다. 기존의 RFID나 Wi-Fi 기반 시스템보다 정밀도가 높고 빠르게 작동하기 때문에 보다 효율적인 물류 운영이 가능하다.

스포츠와 헬스케어 분야에서도 UWB 기술이 활용된다. 운동 선수들의 움직임을 실시간으로 추적하여 보다 정밀한 데이터 분석을 제공할 수 있으며, 병원에서는 환자의 위치를 추적하고 의료 기기의 이동 경로를 관리하는 데 활용된다. 또한, UWB 기반 시스템을 통해 의료 기기가 필요한 장소로 빠르게 배치될 수 있도록 하여 병원 운영의 효율성을 높인다.

 

최근 출시된 갤럭시 S25 시리즈 중 S25 기본 버전에만 이 UWB 기능이 제외되어 어떤 기능인지 구체적으로 알아보고자 했다. 당장에는 차량용 스마트키가 아쉬울 것 같기는 하지만 블루링크를 사용할 수 있는 현대 차량의 사용자는 어느 정도 보완은 되지 않을까 싶다. 그 외 제조자 차량의 차주들은 UWB 기능이 크게 유용하게 쓰이지 않을까 싶다.