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5G 이동통신 기획특집(2편)

‘초고속, 초저지연, 초연결로 모바일 통신기술 혁신’

기사입력 2018-11-28 오후 2:46:07 입력
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2: 5G는 모바일 통신기술 혁신, 초고속, 초저지연, 초연결

 

[SNS 타임즈] 5G는 사물인터넷(IoT), 자율주행차, 인공지능(AI) 로봇, 스마트 가전 등 미래 첨단 기기들을 위한 기반 통신망 역할을 수행한다.

 

▲ (이미지 출처: shutterstock)

 

초고속, 초저지연, 초연결 특성을 갖는 5G 1차산업혁명을 이끈 증기기관, 2차산업혁명을 이끈 전기, 3차산업혁명을 주도한 인터넷과 같이 4차산업혁명을 이끄는 기반기술이다. 4차 산업혁명을 '네트워크 혁명'이라고 부르는 이유이다.

 

5G 이동통신은 20Gbps의 속도로 초고속 인터넷 서비스를 이용할 수 있게 해준다. 통신 속도가 빨라지면 이동통신의 영역은 스마트폰을 넘어서 웨어러블 디바이스와 스마트홈, 커넥티드 카 등 다양한 영역으로 확장될 전망이다.

 

5G에서 사용하는 주파수는 3.5GHz 대역이다. 향후 28㎓ 대역도 사용하게 된다. LTE 주파수(800MHz~2.6GHz)보다 고주파 대역이어서 전파 도달 거리가 짧고 장애물의 영향을 많이 받는다.

 

3.5GHz 대역은 기지국이 LTE 대비 2배 가량 더 필요하다. 이 때문에 기지국 크기를 최소화했다. 크기는 작아졌지만 적용되는 기술은 늘었다.

 

5G에서 가장 기본적으로 필요한 기술은 초광대역 주파수를 제어하는 밀리미터 웨이브(mmWave: 3~30GHz) 기술이다. 초광대역 주파수의 직진성으로 인한 커버리지 한계를 만회하기 위해서는 지금까지 없었던 새로운 통신기술이 필요하다. 전파를 특정 위치로 집중해 효율을 높이는빔포밍과 다수에게 데이터를 동시 전달하는다중 사용자 MIMO’, 이동하는 물체를 추적해 전파를 전달하는빔트래킹기술을 적용한다.

 

MIMO는 다수의 안테나를 사용해 동시에 전파를 수신하는 통신기술이다. 다중 사용자 MIMO(Massive MIMO)는 수십개의 안테나를 집적해 통신 커버리지를 확장하는데 이용되는 기술이다. 안테나와 기지국 수십개를 작은 박스 하나에 넣을 수 있어 공간활용 측면에서도 큰 도움이 될 전망이다.

 

주파수의 직진성을 활용한 빔 포밍(Beam Forming)은 전파를 특정 단말기에 표적화하는 기술로 안테나가 특정 반경 전체를 포함했던 것에 비해 더 효율적으로 전파 자원을 관리할 수 있게 된다.

 

5G의 기술적 특성, 초고속, 초저지연, 초연결 특성. (출처: NETMANIAS)

 

5G의 기술 혁신은초고속’, ‘초저지연’, ‘초연결’(Hyper Connectivity)에 기반

 

5G는 기술적으로초고속, 초저지연, 초연결을 특징으로 한다. 5G의 초고속 성능은 UHD급 영화 한 편을 1초 만에 다운로드 할 수 있다. 5G가 상용화되면 UHD급 이상의 초고화질이 보편화 될 것으로 예상된다. 증강현실(AR), 가상현실(VR), 홀로그램 등의 3차원 입체영상 서비스도 가능해질 전망이다.

 

이런 뛰어난 성능은 서비스 시장의 변혁을 의미한다. 특히 교육, 의료, 체험 마케팅 등의 분야에서 새로운 4차산업과 시장이 열릴 것이다. 예를 들어 교육 분야에서는 가상기기와 서비스 클라우드에 접속하는 것만으로도 세계 최고의 전문가로부터의 학습이 가능하다. 그것도 아주 저렴한 비용으로 반복해서 수강할 수 있으며, 의료분야에서는 원격의료가 더욱 현실감 있게 진행될 수 있다.

  

5G의 초저지연 특성은 자율 주행차에 필수적

 

5G 기술의 또 다른 핵심은 1ms 이하의 초저지연 성능이다. 내 단말에서 떠난 정보와 명령이 기지국에서 서비스 회사의 클라우드에 접속하고 그 안에서 상대편 단말의 정보, 명령과 상호 작용을 해 최종 산출물을 낸다. 그 결과를 다시 내 단말에 보내는 이 일련의 과정이 불과 1ms 라는 눈 깜짝할 사이에, 그것도 3차원의 입체영상과 같은 초고속 데이터가 오가는 환경에서 이루어진다.

 

자율주행차의 경우도 이러한 저지연 기술이 뒷받침되지 않으면 무용지물이다. 내 차에 달린 수많은 센서에서 수집된 정보가 클라우드에 접속되어 가장 적절한 다음 행동을 내 차에 지시한다. 그것도 실시간의 초고속 이동체가 난무하는 열악한 환경에서 제대로 이루어져야 한다. 만일 브레이크를 밟아야 하는 긴급한 상황에서 이러한 저지연이 보장되지 않는다면 대형사고가 일어날 가능성이 있으므로 상용화에 저해 요인이 된다. 시속 100Km로 운행중인 차량이 4G의 통신속도(반응속도는 0.03)에는 약 1m이동후 브레이크를 밟지만, 5G의 통신속도(반응속도는 0.001)로는 약 3cm 이동후 제동을 시작한다.

 

이러한 저지연은 인간의 생명을 다루는 원격의료에서 진가를 발휘할 수 있다. 세계 최고의 전문가 동작을 실시간으로 모사하는 외국에 위치한 AI로봇 의사가 한국에 있는 수술대 위의 환자를 수술할 수 있다.

 

4G 5G의 특성 비교. (출처: 동아일보)

 

초연결 특성은 사물인터넷 시대를 여는 모멘텀

 

5G의 초연결 특성은 사람과 사물을 유기적으로 연결시킨다. 기존 4G 이동통신 까지는 철저하게 인간 중심의 네트워크였다면 5G이동통신부터는 본격적인 사람과 사물의 초연결(Hyper-connectivity)이 시작된다.

 

ITU에서는 1㎢의 반경 안에서 100만 개 이상의 기기에 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공하도록 권고하고 있다.  이것은 기존 4G에 비해 10배 많은 수준이다. 초연결을 보장한다는 것은 인간과 인간, 인간과 사물, 사물과 사물이 유기적으로 연결시킨다는 의미다.

 

사물인터넷(IoT), 자율주행차, 인공지능(AI) 로봇, 스마트 가전 등 첨단 기기들은 모두 통신 네트워크에 연결된 '커넥티드 디바이스(Connected Device)'이다. 통신 네트워크에 연결되어 있어야 각종 정보를 다운로드 받거나 원격으로 조정할 수 있다.  5G는 이런 미래 첨단 기기들을 위한 기반 통신망 역할을 수행한다.

 

집 밖에서 스마트폰으로 현관문을 잠그거나 가스레인지 불을 끄고 거실등을 켜는 사물인터넷(IoT)이 가능해지려면 이러한 현관문, 가스레인지, 조명 등이 모두 통신 네트워크에 접속돼 있어야 한다. 앞으로 수천만 대의 스마트폰 뿐만 아니라, 수억 대의 사물인터넷 기기들이 통신망 고속도로에 연결되어야 한다.

 

통신 네트워크를 통해 AI와 연동하는 사물은 마치 지능을 가진 것처럼 인간을 조력할 수 있다. 예를 들어, 내 몸이나 감정상태를 의자, 의류, 가구 등의 사물이 실시간으로 모니터링 해 병원에 자동으로 연락하고, 혹은 조명이나 음악을 알아서 바꾸어 내 감정을 최적의 상태로 유지할 수도 있다. 그리고 나의 식습관 패턴을 자동으로 분석하여 식료품을, 나의 재정상태와 몸 상태, 그리고 기호를 분석하여 가장 합리적이고 적절한 방법으로 구매할 수도 있다.

 

초고속, 초저지연, 초연결 특성을 가진 5G 1차산업혁명을 이끈 증기기관, 2차산업혁명을 이끈 전기, 3차산업혁명을 주도한 인터넷과 같이 4차산업혁명을 이끄는 기반기술이다. 4차 산업혁명을 '네트워크 혁명'이라고 부르는 이유이다.

 

5G 네트워크는 고신뢰도를 가져야

 

지난 주말 서울 KT의 소규모 아현 분국에서 발생한 화재 사고로 인한 영향을통신 대란이라고 표현할 정도로 많은 분야에 영향을 미쳤다. 화재가 발생한 장소 부근에서는 유선전화와 초고속인터넷이 중단됐다. 주변을 지나는 행인의 스마트폰은 정상 연결되지 않았고, 근처 가게에서는 카드 결제가 되지 않아 영업에 지장을 받았으며, PC, 배달업체, 병원 진료까지 지장을 받았다.

 

5G 이동통신은 이전의 4G까지의 이동통신과는 적용 범위에서 비교가 되지 않는다. 5G4차산업혁명 시대의 국가와 사회의 인프라 역할을 하므로 네트워크 중단시에 초래되는 혼란은 상상하기조차 어렵다.

 

4G 이동통신 시대의 네트워크 중단은 사람들의 일상적인 삶과 관련되는 분야에 영향을 미쳤으나, 앞으로 5G 시대의 초연결 사회에서는 일상적인 삶 뿐만 아니라, 산업 분야 등 사람들의 활동 전반에 영향을 미치게 될 수 있다.

 

예를 들어, 5G로 연결되는 수많은 자율 주행차들이 고속으로 오고 가는 도심지에서 5G통신 중단이 발생한다고 가정하면, 어떤 상황이 발생할지 상상만 해봐도 아찔하다. 그러므로 5G 이동망은 이제까지의 신뢰도 기준과는 차원이 다른 높은 신뢰도를 갖도록 구축되어 한다.

 

5G기술혁신이 서비스 혁신으로 이어져야

 

4차산업혁명의 핵심은 이종산업 간 융합과 사물 간 초연결(Hyper-connectivity)로 압축된다. 여기에 전제된 기술이 5G와 같은 초고속통신망이다.

 

5G 기술과 맞물린 가상현실(VR), 증강현실(AR) 기반의 실감형 미디어 콘텐츠, UHD 영상 등도 주목받고 있다. 생생한 현장감을 제공하는 VR 방송 콘텐츠는 기존 미디어 콘텐츠와 비교해 수십 배의 큰 용량을 갖기 때문이다.

 

기가급 속도의 5G 통신 상용화가 가시권에 들어오면서 인공지능(AI), 가상현실(VR), 증강현실(AR) 등 초대용량 데이터 처리를 필요로 하는 융합 서비스들이 각광을 받고 있다.

 

5G가 도입되면 영화에서만 보던 인공지능(AI), 가상현실(VR), 증강현실(AR), 커넥티드 카 등의 기술들이 현실이 될 수 있다. 기존에는 없던 새로운 융합형 산업도 나올 수 있다. KT경제경영연구소는 2025년 국내 5G시장은 34.7조원, 글로벌시장은 7914$까지 성장할 것으로 내다봤다.

 

5G사업의 성공 여부는 소비자들이 체감할 만한 5G 서비스와 응용 분야를 발굴하는 것이다. 그러나 이통사들은 아직 뚜렷한 5G만의 서비스와 수익 모델을 제시하지 못하고 있다.

 

4G 이동통신은 도입 당위성이 확실했다. 그 당시 3G 이동통신으로는 인터넷이나 동영상 서비스를 이용하는데 불편함이 있었다. 그러므로 4G이동통신은 스마트폰 출현에 맞추어 3G에 비해 더 빠른 속도만으로도 도입 당위성을 인정받았다.

 

그러나 5G 4G와는 상황이 다르다. 동영상 서비스는 4G WiFi로도 충분하다. 그 결과 이통사들은 4G와는 다른 5G의 사업전략을 준비해야 한다. 그러므로 5G 100Mbps이상의 속도로 가입자들에게 어떤 새로운 가치를 줄 수 있는지에 대한 구체적인 것을 제시해야 한다.

 

이통사의 협력업체에서 제공하겠다는 서비스와 콘텐츠는 4G에서 5G로 업그레이드 한 수준에 불과하다. 5G에서만 사용할 수 있는 콘텐츠의 부재는 각 이통사가 해결해야 할 큰 현안 문제이다.

 

수익모델은 불투명한데 투자비는 LTE 비용을 상회할 것으로 전망된다. 지난 8년간 통신3 LTE 투자 규모는 약 20조원 수준이었는데, 5G는 기술 특성으로 2~3배나 많은 기지국 구축이 필요해 28조원 정도로 추산되고 있다.

 

5G의 기술혁신이 서비스혁신으로 이어져야만 수익 모델이 확실한 생태계가 조성될 수 있다. 그래야 5G통신은 물론, 관련 산업 전반이 빠르게 확산돼 나갈 수 있다.

 

 

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이상일 논설고문 (editor@snstimes.kr)

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네티즌 의견28
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의견
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  • 황규연
    2018-11-29 오후 7:38:35
    진정한 5G 시대, 곧 오겠죠^^ 그런데 이번 통신대란을 겪으며 너무 기기와 장비에 의존하면 않돼겠다는 생각을 해봅니다. 아무것도 할 수 없었잖아요...
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