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이젠 LTE도 느리다! 차세대 이동통신 ‘5G’ 상용화

초고속・초연결・초저지연을 바탕으로 4G 대비 10배 이상의 성능 향상 목표

최근 스페인에서 개최된 세계 최대 모바일 행사인 ‘Mobile World Congress 2019’는 올해부터 본격화될 5G 상용화가 단지 선행 기술의 시연이 아닌 삶의 패러다임을 바꿀 서비스로서 우리 삶 속에 다가오고 있다는 것을 알리고 있다. 5G는 이전 세대 통신 기술의 주 영역인 개인간 통신을 넘어 자율주행차, 공장자동화, 스마트시티 등으로 대표되는 4차 산업혁명의 핵심 인프라로 타산업과 융합되어 사회 전 분야에 활용될 것으로 예측되고 있다. 2018년 영국 시장조사기관 IHS 등이 발표한 ‘5G 경제보고서’에 따르면 5G 이동통신이 주요 16개 산업 분야에 범용 기술로 도입될 경우 2035년까지의 5G 관련 경제 생산 규모가 12.3조 달러에 달할 것으로 추정했다. 이는 사업자-장비회사-단말로 이루어지는 기존 이동통신 생태계와는 달리 여러 분야와의 융합을 통해 신규 서비스 창출 등 다양한 가치사슬을 창출하는 융합 생태계를 생성한다는 점에서 그 의미가 크다고 할 수 있다. 

 

연결성, 지능화, 자동화로 대표되는 4차 산업혁명의 인프라로 활용될 5G는 이동통신 분야 표준화 기구인 ITU에서 그 개념과 비전을 2012년 중반부터 정립하기 시작하였다. 이후 2015년 6월 ‘IMT-2020’이라는 이름으로 5G 이동통신의 큰 방향을 결정하는 비전 권고 개발을 완료하였다. ITU 5G 비전 권고안은 3대 사용자 시나리오(Usage Scenario)와 8개의 핵심 성능지표(KPI, Key Performance Index)에 대한 목표 수치를 정의하고 있다. 이 중 3대 사용자 시나리오는 초고속(eMBB, Enhanced Mobile BroadBand), 초저지연(urLLC, Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 그리고 초연결(mMTC, Massive Machine Type Communication)로 이루어져 있다. 그리고 현재 각각의 서비스 시나리오와 연계된 다양한 타산업 융합 서비스가 심도 있게 고려되고 있으며, 이는 8개의 핵심 성능지표와 긴밀하게 연관되어 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

이와 같이 초고속, 초연결, 저지연 서비스 시나리오를 제공하는 5G는 기존 4G 대비 최대전송속도, 전송지연, 최대 기기 연결 수 측면에서 아래 표와 같이 10배 이상의 성능 향상을 그 목표로 하고 있다. 

 

 

특히 최대 전송속도인 20Gbps 지원 등을 위해 기존보다 넓은 주파수 대역이 필요하고 이로 인해 이동통신에서 사용되지 않던 초고주파 대역인 ‘밀리미터파’ 주파수 대역을 이용하는 방안이 제시되었다. 그러나 이러한 밀리미터파는 전파 감쇄가 심하기 때문에 통신 커버리지가 수백미터 내외로 제한되고, 전파 경로의 직진성이 매우 강하기 때문에 중간에 물체가 가리면 무선 통신이 끊어지는 현상이 발생한다. 전파의 도달 거리는 주파수가 높아질수록 급격히 감소하는데, 28GHz 주파수는 기존 셀룰러 이동통신 대역에서 사용되는 1.8GHz보다 40배나 빨리 감쇄한다. 이와 같은 현상으로 인해 밀리미터파를 활용한 5G 기지국 망 구성은 보다 ‘스몰셀(Small Cell)화’ 될 것으로 예측된다. 그리고 창문, 벽 등 전파의 이동경로 상의 장애물로 둘러싸인 옥내에서 끊김없는 5G 서비스를 받기 위해서는 옥외에서 옥내로의 전파투과율이 떨어지기 때문에 다수의 ‘인빌딩 기지국’ 설치가 필수적일 것으로 예상된다. 뿐만 아니라 직진성이 강한 밀리미터파를 효율적으로 사용하기 위해 신호 에너지를 빔(Beam)으로 집중시켜서 통신 커버리지를 확장시키는 ‘빔포밍 기술’이 반드시 필요하다. 더 나아가 데이터 용량을 증대시키기 위해 다수의 빔을 송수신할 수 있는 ‘다중 안테나 기술’의 중요성이 높아지고 있다. 이와 같은 기술뿐만 아니라 향후 5G 상용화가 본격화되면 신규 무선접속 기술, 동일대역 전이중 기술(in-band full-duplex) 등 다양한 혁신적인 기술 등이 활용될 것으로 예상된다. 

 

2019년 우리나라를 기점으로 시작된 5G 상용화는 2020년에 전 세계적으로 확산되고 현재 5G를 활용한 다양한 융합 서비스 실증사업이 글로벌 국가를 중심으로 이루어지고 있다. 특히, 우리나라의 경우 2018년부터 스마트교통, 스마트시티, 스마트공장, 스마트미디어, 스마트재난안전의 5대 분야에서 3년간 863억원을 투입하여 융합 서비스 실증사업을 본격적으로 추진하고 있다. 이러한 5G 기반 융합 서비스는 기존 통신기술로는 효율성이 떨어져 시장진입이 어려웠으나, 5G의 특성을 바탕으로 통신산업의 새로운 성장동력을 발굴한다는 점에서 그 의미를 찾을 수 있다. 이는 2017년 4월 발표된 에릭슨 자료를 통해 5G를 적용한 디지털 혁신으로 ICT(정보통신기술) 산업계는 에너지, 제조, 공공안전, 금융, 자동차, 교통, 미디어, 의료의 8개 산업분야에서 2026년까지 3조 3천억 달러의 신규수익이 창출가능하다고 전망되고 있다. 5G를 통해 실현되는 미래사회는 타산업과의 융합이 활성화됨에 따라 다양한 서비스 아이디어 기반으로 고부가가치 창출이 가능한 많은 스타트업의 출현이 예상된다. 뿐만 아니라 한국 5G 산업은 1,200억 달러의 생산과 96만명의 고용이 창출될 것이라는 퀄컴 보고서의 예측에 따라 많은 양질의 일자리 창출이 이루어질 것이다. 앞으로 미래사회는 5G 이동통신으로만 가능한 신규 서비스 발굴이 그 어느 때보다 중요한 시점이 될 것으로 판단되며, 이를 위해서 기존의 상식을 깨는 사고의 전환이 필요하다고 생각한다.

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