2.1 SFCW 레이더 소개

SFCW 레이더는 Fig. 1(a)와 같이 송신파의 주파수를 최소 주파수($f_{\min}$)로부터 최대 주파수($f_{\max}$)까지 일정 주파수 간격($\Delta f$)으로 변화시켜 가며 전자기파를 송출한다. 이때 최대 주파수와 최소 주파수의 차를 주파수 대역폭($B$)이라고 한다. Fig. 1(b)는 주파수 영역에서 송수신 신호를 보여준다. SFCW 레이더는 주파수에 따라서 일정한 진폭을 갖는 송신파를 송출하고, 송신파는 산란체로부터 산란되어 되돌아와 수신된다. 그리고 SFCW 레이더는 수신 신호의 주파수 성분별 크기와 위상을 기록한다. 주파수 영역에서의 신호는 역푸리에 변화를 통해 Fig. 1(c)와 같이 시간 영역 신호로 변환될 수 있으며 변환된 신호는 펄스의 형태를 띄고 있다. 이를 합성펄스(synthetic pulse)라 한다^{(Nguyen and Park 2016)}. 수신된 합성펄스는 산란체의 위치 정보를 지니고 있으므로 이로부터 산란체의 위치를 특정할 수 있다.

SFCW 레이더는 매 순간에는 좁은 대역폭의 신호를 송출하므로 높은 신호잡음비를 얻을 수 있으며 연속파를 사용하므로 더 높은 평균 전력을 사용할 수 있고 송신파가 더 깊게 침투할 수 있다^{(Nguyen and Park 2016)}. 이러한 장점으로 인해 SFCW 레이더는 구조물 및 지표면 내부 센싱을 목적으로 하는 GPR 장비로도 널리 활용되고 있다^{(Nguyen and Park 2016)}. 콘크리트 구조물 대상의 GPR로는 0.5~6 GHz 대역의 SFCW 레이더 장비가 활용될 수 있다^{(Huston et al. 2000)}.

Fig. 1 Transmitted (Tx) and received (Rx) signals of SFCW radar

2.2 시뮬레이션 모델 및 변수

SFCW 레이더의 주요 설계인자가 구조물 내부 이미지 품질에 미치는 영향을 조사하기 위해 수치 시뮬레이션 연구를 수행하였다. 시뮬레이션은 Fig. 2와 같이 콘크리트 내 철근에 대한 SFCW 레이더 탐사 실험을 모사하였다. 두 가닥의 철근이 중심 간격 50 mm로 떨어져 콘크리트 내부 50 mm 깊이($d_{t\arg et}$)에 위치해 있다. 철근 간격은 일반적인 굵은 골재 최대치수를 고려하여 두 철근이 가장 가까이 위치할 수 있는 수준으로 결정되었으며, 피복두께는 일반적인 값으로 결정되었다. 콘크리트의 상대 유전율($\epsilon_{r}$)은 10으로 가정되었으며^{(Chen and Wimsatt 2010)} 철근은 점 타겟으로 고려되었다. 송수신 안테나(Tx, Rx)는 안테나 간격 $d_{ant}$만큼 떨어져서 콘크리트 표면에 위치해 있다. 스캔거리(합성거리) $D_{x}$만큼 수평이동하며, 매 1 mm 마다 전자기파를 송수신한다.

Fig. 2 Structure to be simulated

안테나는 방향성을 지니고 있어 안테나로부터 특정 각도, 즉, 빔폭($\theta_{bw}$) 밖으로 벗어나면 신호의 크기가 급격히 감소한다. 이 연구에서는 문제를 단순화하기 위해 빔폭 내에서는 신호의 크기가 일정하고, 빔폭을 벗어나면 신호가 전혀 송신되지 않는다고 가정하였다.

Table 1은 전체 시뮬레이션 목록과 변수를 보여준다. 주파수 대역, 안테나 간격, 합성거리, 빔폭 등을 시뮬레이션 변수로 고려하였다. 대조군(F1-5-Ant80-Dx200-BW120)의 경우, 주파수 대역(F) 1~5 GHz, 안테나 간격(Ant) 80 mm, 합성거리(Dx) 200 mm, 빔폭(BW) 120°로 설정하였다. 주파수 간격은 50 MHz로 결정하였다.

2.3 시뮬레이션 절차

SFCW 레이더는 식 (1)과 같이 주파수를 변화시켜가며 정현파를 송출한다^{(Nguyen and Park 2016)}.

여기서, $s_{tx,\: i}$, $f_{i}$, $A_{i}$, $\phi_{i}$ 는 i번째로 송출된 송신파, 주파수, 진폭, 위상을 의미한다. $t$ 시간을 의미한다. 그러면 수신파는 내부 산란체까지 도달하여 다시 돌아오기까지의 왕복이동시간 $\tau$만큼 지연되어 수신된다(식 (2)).

여기서, $s_{rx,\: i}$는 i번째 송신파 $s_{tx,\: i}$가 반사되어 돌아와 수신된 수신파를 나타내고, $B_{i}$는 해당 신호의 진폭을 나타낸다. 전자기파의 구면전파에 의한 감쇠에 의해 진폭 $B_{i}$는 $(\Delta t/\tau)^{2}$에 비례한다. $\Delta t$는 신호 측정 시간 간격을 나타낸다. 수신파는 레이더 모듈에 의해 복조되어 기저대역 신호 $S_{f,\: i}$로 식 (3)과 같이 저장된다.

여기서, $C_{i}$는 진폭과 관련된 파라미터로 1로 가정할 수 있다. 그러면 식 (4)와 같이 주파수 영역 기저대역 신호인 $S_{f}$에 대해 역푸리에 변환을 수행하여 시간이력 신호 $s_{t}$를 획득할 수 있다^{(Seyfried and Schoebel 2015)}.

여기서, $m$은 스캔위치를 의미하는 아래첨자이다. 모든 스캔지점에 대해서 $s_{t,\: m}$를 계산하면 B-scan 데이터가 획득된다. 역푸리에 변환 시 시간간격은 5 ps로 설정하였고 총 측정시간은 주파수 간격 50 MHz에 의해 20 ns로 결정되었다. Fig. 3(a)는 전형적인 B-scan 데이터를 보여준다. 이미지는 전체 응답의 변화폭을 0~1 사이의 스케일로 변환하여 표현하였다.

시뮬레이션에서는 오직 철근에 의한 반사만 고려되었으며 표면 반사파나 안테나 간 직접파는 고려되지 않았는데, 이러한 신호는 스캔방향을 따라 일정하게 나타나고 배경제거(background removal)를 통해 제거하여 이미지 프로세싱 과정에서 배제되기 때문이다^{(Clem et al. 2015)}. 배경제거는 통상적으로 스캔방향으로 B-scan 데이터를 평균해주고 이를 원신호에서 빼주어 수행할 수 있다.

Fig. 3 Typical simulation results (F1-5-Ant80-Dx200-BW 120)

2.4 이미지 포커싱 절차 및 결과

획득된 B-scan 데이터에 이미지 포커싱 알고리즘을 적용하여 포커싱 이미지를 얻을 수 있다. 이 연구에서는 이미징 포커싱 알고리즘 중 지연 합 알고리즘(delay and sum algorithm, DSA)을 사용하였다^{(Schickert et al. 2003)}. DSA에서 포커싱 이미지 $g(x_{i},\: z_{j})$는 식 (5)와 같이 계산된다.

여기서, $(x_{i},\: z_{j})$는 이미지 픽셀의 좌표(방위방향 및 거리방향 좌표)이고, $M$은 스캔위치의 개수, $C_{x}$는 스캔 위치의 집합이다. 시뮬레이션에서의 파라미터 값을 이용하여 이미지 포커싱을 진행하였다. 이미지 영역의 방위방향 좌표는 -$D_{x}/2$에서 $D_{x}/2$ 영역을 1 mm 간격으로 나누어 주어 결정하였다. 거리방향 좌표는 콘크리트 표면($z_{j}=0$)부터 100 mm까지의 깊이를 0.474 mm 간격으로 나누어 구성하였다. 전자기파의 왕복이동시간 $\tau$는 안테나 위치와 이미지 픽셀 위치 사이의 거리를 전자기파가 왕복하는 시간이다. 각 이미지 픽셀에서의 포커싱 이미지는 식 (5)에 따라 모든 A-scan 데이터($M=(D_{x}+1)$개)에서 $\tau$만큼 지연된 신호 값을 획득 후 합해주어 계산한다. Fig. 3(b)는 Fig. 3(a)의 B-scan 데이터에 대해서 이미지 포커싱을 진행한 결과로, F1-5-Ant80-Dx200-BW120의 포커싱 이미지를 보여준다. 포커싱 이미지도 전체 응답 변화폭을 0~1 사이의 값을 갖도록 변환하여 표시하였다. 포커싱 이미지는 철근 위치에서 가장 큰 반사율 값을 보였으며 철근으로부터 멀어지며 반사율이 점점 감소하였다. 이로부터 SFCW 레이더 탐사 시뮬레이션 및 이미지 포커싱이 적절히 수행되었음을 확인하였다.

Fig. 4는 나머지 시뮬레이션 케이스에 대한 이미지 포커싱 결과를 보여준다. F1-5-Ant120-Dx200-BW120 및 F1-5-Ant80- Dx200-BW80을 제외한 나머지 케이스에서는 케이스별로 철근에 대한 방위 및 거리방향 해상도에서 다소 차이가 있었지만 두 가닥의 철근이 잘 관찰되었다. F1-5-Ant120-Dx200-BW120은 두 가닥의 철근을 구분하지 못했으며 F1-5-Ant80-Dx200- BW80은 이미지 포커싱 자체가 적절히 수행되지 않았다(Fig. 4(h) 및 (l) 참조).

Fig. 4 Focused images depending on design parameters

Fig. 5는 Fig. 3(b)의 반사율 데이터를 철근을 포함한 단면에서 나타낸 것으로, dB 스케일로 표현되었다. 이처럼 철근을 포함한 방위 및 거리방향 단면도로부터 –3 dB 기준 해상도를 측정하였다^{(Tolman 2008)}. Table 2는 각 시뮬레이션에서 측정된 –3 dB 기준 철근 해상도를 나타낸다.

Fig. 5 Distribution of reflectivity at cross-sections including rebars (F1-5-Ant80-Dx200-BW120)

2.5 시뮬레이션 결과 분석 및 논의

2.5.2 안테나 간격의 영향

안테나 간격이 40 mm에서 80 mm로 증가(Fig. 3(b), 4(g))하며 방위방향 해상도는 8.2 mm에서 14.6 mm로, 거리방향 해상도는 12.0 mm로부터 13.2 mm로 증가하였으며, 안테나 간격이 120 mm인 경우(Fig. 4(h))에는 해상도가 더욱 나빠져 두 가닥의 철근이 구별되지 않는다. 이는 안테나 간격이 증가할 경우 사각지대가 넓어져서 철근을 관찰할 수 있는 기회가 줄어들기 때문이다(Fig. 6 참조). Table 3은 안테나 간격이 40 mm에서 80, 120 mm로 증가함에 따라 사각지대의 깊이가 11.5 mm에서 23.1, 34.6 mm로 증가하고 관찰영역의 폭이 133.2 mm에서 93.2, 53.2 mm로 감소하는 것을 나타낸다. 이러한 결과는 송수신 안테나가 가능한 한 가까이 위치하여야 해상도 향상에 유리함을 나타낸다.

Fig. 6 Blind zone and observing region depending on antenna spacing

Table 3 Blind zone depth and observing distance depending on the antenna spacing and beamwidth

Antenna spacing, mm	Beamwidth	Blind zone depth, mm	Observing distance, mm
80 (control case)	120°	23.1	93.2
40	120°	11.5	133.2
120	120°	34.6	53.2
80	80°	47.7	3.9
80	160°	7.1	487.1

2.5.3 합성거리의 영향

거리방향 해상도는 합성거리와 상관없이 일정하였다. 방위방향 해상도는 합성거리가 증가하여 150 mm에 도달할 때까지는 개선되다가 이후에는 일정하였다(Fig. 3(b), 4(i), 4(j), 4(k)). 이는 주어진 조건에서의 관찰영역(93.2 mm)을 온전히 다 사용할 수 있는 최소 합성거리(관찰거리 및 철근 간격의 합)가 143.2 mm이기 때문이다(Fig. 7).

이에 따라 합성거리가 150 mm 이상일 때 해상도가 유지되었다. 따라서 해상도를 높이기 위해서는 예상 철근 위치를 바탕으로 최소 합성거리를 추정한 뒤, 이 이상으로 스캔하는 것이 필요하다.

Fig. 7 Minimum synthetic aperture distance to fully utilize the observing distance

2.6 장비 운용 전략

앞선 시뮬레이션 결과 분석을 통해 SFCW 레이더 장비 운용 전략을 수립하였다. 먼저 송신파 주파수 대역의 경우, 광대역을 사용해야 하고, 가능한 한 높은 주파수 대역을 사용해야 한다. 이를 위해 광대역 안테나로 널리 활용되는 비발디 안테나가 사용될 수 있다^{(Oliveira et al. 2015)}. 다만 이 연구의 시뮬레이션에서는 매질의 전자기적 특성에 의한 감쇠가 고려되지 않았다. 실제 상황에서 고주파 성분은 콘크리트 매질 내에서 저주파 성분에 비해 심하게 감쇠^{(Kim et al. 2011)}되어 침투 깊이가 얕다. 이점을 고려하여 최적 주파수 대역을 선정해야 한다. 둘째로, 송수신 안테나는 가까이 배치되어야 해상도 향상에 유리하다. 다만 시뮬레이션에서는 안테나 상호결합 효과가 고려되지 않았는데, 현실에서는 송수신 안테나가 너무 가까이 위치할 경우 안테나 상호결합 효과로 인해 안테나의 방사패턴과 임피던스가 영향을 받을 수 있다^{(Alsultan and Yetkin 2018; Balanis 2005)}. 따라서 안테나 위치는 상호결합 효과의 영향을 받지 않는 선에서 가장 가까운 수준으로 결정할 필요가 있다. 그리고 예상 철근 간격과 위치를 바탕으로 최소 합성거리를 추정한 뒤, 이 이상으로 스캔하는 것이 필요하다. 마지막으로 빔폭은 클수록 해상도 향상에 유리하다. 일반적으로 비발디 안테나의 전기장 평면(E-plane)의 빔폭이 자기장 평면(H-plane)에 빔폭보다 좁다는 점을 고려하였을 때, 스캔방향이 자기장 평면에 포함되도록 하여 장비를 운용하는 것이 유리하다.

2.7 고주파 증폭기법

앞선 논의로부터 거리방향 해상도를 가능한 한 유지하면서 방위방향 해상도를 향상시키기 위해서 대역폭은 유지하면서 고주파 성분을 증폭시키는 방안을 생각해 볼 수 있다. 두 철근이 구별되지 않았던 F1-5-Ant120-Dx200-BW120에(Fig. 4(h)) 대해서 식 (6)과 같이 고주파 성분을 증폭시켰다.

여기서, $S_{enhanced,\: i}$는 증폭된 i번째 주파수 신호, $f_{\min}$ 및 $f_{\max}$는 최소, 최대 주파수를 나타낸다. $R$은 신호 증폭비에 관련된 계수로 100을 적용하였다. Fig. 8은 고주파 증폭을 진행한 뒤 이미지 포커싱 알고리즘을 적용한 결과를 보여준다. Fig. 4(h)에 비해 다소 거리방향 해상도가 나빠졌지만 두 철근을 구분해 낼 수 있었다. 따라서 고주파 증폭기법을 통해 방위방향 해상도를 개선할 수 있음을 확인하였다.

Fig. 8 Focused image of F1-5-Ant120-Dx200-BW120 after enhancing high-frequency components

3.1 SFCW 레이더 구성

벡터 네트워크 분석기(vector network analyzer, VNA)는 무선(radio frequency, RF) 공학 제품의 성능을 주파수 영역에서 평가하기 위한 장비로, 주파수를 넓은 범위에서 스위핑하며 전자기파를 송출할 수 있는 장비이다. 이에 SFCW 레이더로 활용이 가능하다. 이 연구에서는 SFCW 레이더 모듈로 Mini-Circuits사의 교육용 벡터 네트워크 분석기 제품(UVNA-63)을 활용하였다. Fig. 9(a) 및 (b)는 각각 UVNA-63 및 SFCW 레이더 장비의 개념도를 보여준다. UVNA-63의 송수신 보드(transceiver board)는 제어용 컴퓨터로 조작된다. Fig. 9(b)에서 표시된 것처럼 송수신 보드의 Tx 포트에서는 송신파를 생성하여 내보낸다. 송출 가능한 송신파의 최대 출력은 0 dBm이고, 최소 주파수는 0.1 GHz, 최대 주파수는 6 GHz이다. 이 주파수 대역은 주요 상업용 GPR 장비들의 주파수 대역(0.2~6 GHz)을 포함한다^{(Park et al. 2019; Lee et al. 2022; Lim 2024)}. 또한 최대 수신 출력은 10 dBm이다. Tx 포트에서 나온 신호는 16 dB 커플러를 통과하며 일부가 샘플링되어 a1 포트에 저장된다. 그리고 나머지 신호는 그대로 송신 안테나까지 도달하여 일부가 방사되고 일부는 안테나와 케이블의 임피던스 불일치로 반사되어 돌아온다. 이렇게 돌아온 신호는 10 dB 커플러에서 샘플링되어 b1 포트에 저장된다. 철근 등 내부 구조로부터 반사되어 돌아온 신호는 수신 안테나에서 수신되고, 수신부의 10 dB 커플러에서 일부가 샘플링되어 b2 포트에 저장된다. b2 신호가 이미지 포커싱에 활용되는 A-scan 데이터가 된다. 각 포트에 저장된 신호는 식 (3)처럼 주파수 영역의 기저대역 신호이다. 마찬가지로 역푸리에 변환을 수행하여 시간이력 신호를 획득할 수 있다.

Fig. 9 Configuration of SFCW radar

송수신 안테나로 크래카사의 광대역 비발디 안테나(113× 150 mm 크기)가 사용되었다. Fig. 10(a)에서 볼 수 있듯이, 안테나는 2차원에서 정밀제어가 가능한 이동 프레임 위에 놓여 C-scan까지 가능하도록 구성되었다. 이동 프레임의 수평방향 최대 스캔거리는 합성거리가 충분히 확보되도록 1,150 mm로 결정하였다. 이는 100 mm 떨어진 콘크리트 부재를 실험할 때 약 1.2 m의 부재 깊이까지 충분한 스캔거리가 확보되는 수준이다. Fig. 10(b)는 안테나의 S11-parameter를 보여준다. -10 dB 기준 대역폭이 1.18~4.68 GHz로 계측되었다. Fig. 10(c) 및 (d)는 각각 전기장 평면 및 자기장 평면에서 1.4 및 3.4 GHz 전자기파의 방사패턴을 보여준다. 해당 그림에서 알 수 있듯이, 안테나의 –3 dB 기준 빔폭은 전기장 평면에서 약 60°~80°, 자기장 평면에서 약 80°~120°이다. 빔폭이 더 넓은 자기장 평면이 스캔방향과 일치하도록 안테나를 배치하였다. 이 연구에서 사용한 안테나는 높은 주파수에서 빔폭이 크게 감소한다는 제한이 있었다. 더욱 높은 해상도를 확보하기 위해서는 고주파수에서도 빔폭이 유지되는 안테나의 개발 및 활용이 필요하다.

Fig. 10 Vivaldi antennas

안테나 간격을 결정하기 위해 공기 중에 노출된 철근에 대해 안테나 간격을 변수로 예비실험을 수행하였다. Fig. 11과 같이 SD400 D16 철근 두 가닥을 순간격 40 mm로 이격하여 수직으로 세워놓았으며, 안테나 간격을 9, 50, 88 mm로 변경하며 수평방향으로 B-scan을 진행하였다. 철근은 안테나 끝단으로부터 165 mm에 위치하였다. 철근은 스티로폼에 고정되었는데, 스티로폼은 상대 유전율이 1.04로^{(Plonus 1965)} 공기와 상대 유전율이 유사하여 실험에 큰 영향을 끼치지 못한다. 또한 전자기파 흡수재로 철근 주위를 둘러 주변 환경에서의 반사파를 최소화하였다. 송신파의 주파수 대역폭은 안테나의 대역폭을 고려하여 1~5 GHz로 설정하였으며 50 MHz 간격으로 나누어 송출되었다. 송출전력은 0 dBm이다. 스캔거리 600 mm에 대해 2 mm 간격으로 A-scan 데이터를 측정하였다. 측정 데이터에 대해서 식 (6)과 같이 고주파 성분을 증폭하였으며 이때 $R$은 시행착오를 통해 1,000으로 결정하였다.

Fig. 11 Preliminary test for determining antenna spacing

측정된 B-scan 데이터에 대해 배경제거와 DSA를 적용하여 이미지 포커싱을 진행하였다. Fig. 12는 예비실험 결과를 보여주며, 그림 내 흰색 원은 철근을 의미한다. 시뮬레이션 결과와 달리, 안테나 간격이 좁을 때는 오히려 해상도가 떨어졌으며, 안테나가 9 mm 이격되어 있을 때는 두 철근을 구분하지 못하였다. 안테나 간격이 88 mm일 때는 두 철근을 잘 분리하여 식별하였다. 이는 안테나 간 상호결합 효과를 막기 위해서는 최소 88 mm 정도의 이격이 필요하다는 것을 의미한다.

Fig. 12 Preliminary test results

3.2 SFCW 레이더 검증 실험 및 결과

SFCW 레이더를 검증하기 위해 철근 콘크리트 시편에 대해서 B-scan을 수행하였다. Fig. 13은 사용된 시편의 도면을 보여준다. 160 mm×200 mm×260 mm의 콘크리트 블록에 SD400 D16 철근 여섯 가닥이 두 층으로 매립되어 있다. 철근 층 간 간격은 50 mm이고, 동일 층의 철근 간 중심 간격은 50 및 70 mm이다. 콘크리트의 압축강도는 건축, 토목 구조물에 널리 사용되는 30 MPa이다.

Fig. 13 Drawing of specimen (unit: mm)

Fig. 14는 실험 셋업을 보여준다. 주변 환경의 영향을 최소화하기 위해 전자기파 방사 방향에 시편만을 위치시켜 놓은 채로 실험을 수행하였으며, 순피복두께가 42 mm인 면을 스캔하였다. 송신 주파수는 장비 최대 성능에 맞추어 0.1~6 GHz로 설정하고, 50 MHz 간격으로 나누어 송출하였다. 송출 전력은 0 dBm이다. 안테나 간격은 안테나 간 상호결합 효과를 방지하기 위해 100 mm로 결정하였다. 스캔거리는 1,000 mm이고, 매 2 mm마다 측정하였다. 안테나와 시편 사이 간격은 100 mm이다. 측정된 데이터에 대해서 예비실험과 동일하게 고주파 성분을 증폭하였다.

Fig. 14 Verification test setup

측정된 B-scan 데이터에 대해서 배경제거 및 이미지 포커싱을 수행하였다. Fig. 15(a)는 시간 영역에서의 B-scan 데이터로, 고주파 성분 증폭과 배경제거를 적용한 데이터를 보여준다. 콘크리트의 넓은 반사 면적으로 인해 표면 반사파가 철근 반사 신호보다 더욱 크게 측정된 것을 확인할 수 있다. 해당 데이터에 대해 DSA를 적용하였으며, 콘크리트의 상대 유전율은 7을 적용하였다. 공기층에서 콘크리트층으로 진입하며 발생하는 전자기파의 굴절을 스넬의 법칙을 통해 고려하였다. Fig. 15(b)는 시편 영역(방위방향 260 mm, 거리방향 160 mm)의 포커싱 이미지를 보여준다. 표면 반사파의 영향이 너무 강한 것을 고려하여 이미지를 dB 스케일로 표현하였다. 전면 철근 위치에서 강한 반사율이 관찰되며 세 가닥의 철근이 구분되어 식별된다. 세 가닥 철근의 거리방향, 방위방향 위치 또한 실제 철근의 위치와 일치하였다. 이로부터 개발한 SFCW 레이더를 통해 콘크리트 내부 50 mm 깊이에 위치한 철근을 식별하고 위치를 특정할 수 있음을 확인하였다.

Fig. 15 Verification test results

반면 후면 철근의 경우, 포커싱 이미지로부터 식별되는 신호를 관찰하지 못하였다. 이는 송신파의 이동거리가 길어짐에 따라 신호가 빠르게 감쇠되고 전면 철근의 반사 신호나 콘크리트 표면 반사 신호에 비해 신호가 약해지기 때문이다. 이렇게 약해진 후면 철근의 신호는 전면 철근에 의해 많은 부분이 가려지기 때문에 더더욱 포착이 어렵게 된다. 따라서 감쇠 보상기법과 클러터 제거기법 등 후면 철근으로부터의 반사 신호를 증폭하기 위한 기법이나, 감쇠가 상대적으로 심각한 고주파를 더욱 강하게 송출하기 위한 전용 안테나를 개발하는 등 추가적인 연구가 필요하다.