상단으로 이동하기

다가온 5G 시대, 우리가 5G에 대해 알아야 할 것들Posted Oct 21, 2016 10:51:06 AM

김정철

더기어 기자입니다. 모두가 쓸 수 있는 리뷰가 아닌 나만이 쓸 수 있는 리뷰를 쓰고 싶습니다.
jc@thegear.co.kr

퀄컴이 지난 20일, 업계 최초로 5G 모뎀 칩셋 솔루션인 퀄컴 '스냅드래곤 X50' 5G 모뎀을 공개했다. 2020년 상용화를 앞두고, 또, 2018년 평창에서 시연될 5G 서비스에 대한 구체적인 기술적 솔루션이 드디어 모습을 드러내기 시작했다는 의미다.  

모바일 산업은 약 10년 주기로 핵심 기술과 방향성이 송두리째 바뀌는 전환이 있어왔다. 퀄컴이 개발한 3G 기술은 음성 통화 위주로 활용되던 휴대폰을 광대역 인터넷에 접속할 수 있도록 해 새로운 차원의 모바일 경험을 제시했고, 4G 롱텀에벌루션(LTE) 시대에는 휴대폰을 통한 영상 콘텐츠 감상과 전송을 가능하게 해 모바일 광대역 접속량을 크게 증대시켰다. 그리고 이제 5G다.

 5G NR(New Radio)은 5G 글로벌 표준을 개발하는 기관인 3GPP가 선택한 이름인데요, 새로운 5G 에어 인터페이스 사양을 결정하기 위해, 임시로 선택된 용어입니다.5G NR(New Radio)은 5G 표준을 개발하는 기관인 3GPP가 지정한 '새로운 5G 에어 인터페이스 사양'을 뜻하는 용어다.

현재 우리가 쓰는 4G LTE 스마트폰의 평균 데이터 전송 속도는 75Mbps, 5G는 그것보다 270배 빠른 20Gbps의 속도로 데이터 전송이 가능하다. 1GB짜리 영화 한 편 받는데 4G로는 1분 30초가 넘게 걸리지만 5G로는 1초면 다운 받을 수 있다. 속도로 얘기하면 쉽게 감이 오기는 하지만, 이에 더해 특별히 어떤 것이 변할지 감이 잡히지 않는다. 기술기업들이 5G에 대해 쏟아내고 있는 장미빛 미래는 과장에 불과한 것일까? 도대체 무엇이 바뀌고, 뭐가 중요한 것일까? 5G에 대해서 좀 더 깊이 들어가 보자.



4년 앞으로 다가온 5G의 시대


5G의 상용화 예정은 2020년 경인데 기술기업들의 경쟁탓에 1~2년 정도 당겨질 수 있다. 앞으로 약 3-4년 남았다. 5G가 도입되면 무엇이 얼마나 바뀔까? 미래를 보기 전에 과거를 돌이켜보면 답을 얻을 수 있을지도 모른다. 4년 전인 2012년을 회상해 보자. 2012년에는 국내 4G 사용자가 1500만 명을 넘어섰다. 아이폰5와 갤럭시 S3가 출시됐고, 페이스북이 나스닥에 상장했다. 그리고, 유튜브에 2012년 7월 업로드 된 싸이의 강남스타일은 6개월 동안 11억 번 재생되었다. 모바일 네트워크의 진화는 소셜미디어, 메시징 서비스, 동영상 서비스를 폭발적으로 성장시켰다. 이로인해 왓츠앱, 페이스북, 위챗, 라인 등이 전세계에서 가장 영향력 있는 기업이 되었다.

2016년 기준으로 우리는 하루 평균 20억 장이 넘는 사진을 페이스북에 올리고, 40억 개의 유튜브 동영상을 시청하고 있다. 우리가 하루에 주고 받는 문자메시지의 양도 200억 건이 넘는다. 게다가 문자메시지보다 수십 배 많은 인스턴트 메시지를 주고 받고 있다. 4G 네트워크는 인간과 인간 사이에 엄청난 커뮤니케이션의 고리를 만들어 내고 있는 것이다. 4G가 도입된 이후 10여년이 흐른 2020년에 우리는 또 다른 전기를 맞게 될 것으로 보인다.



모든 것이 통합된 네트워크 환경, 5G


모든 것이 통합된 네트워크 환경은 무엇을 뜻하는 것일까? 퀄컴 연구소(Qualcomm Research)에 따르면 5G의 핵심은 사물인터넷이라고 한다. 더 자세히 얘기하면 5G의 시대에는 사람을 포함한 모든 사물, 만물간의 연결이 시작된다는 것이다. 1초 만에 영화를 다운받는 기술은 재미있는 경험이다. UHD영상을 실시간 스트리밍으로 보는 것도 만족스러울 것이다. 그러나 더 멋진 것은 네트워크 기술의 고도화로 커넥티드 카, 스마트 시티, 스마트 홈, 웨어러블 기기가 모두 연결되는 세상이다.  

우리는 스마트워치를 통해 자동차를 부르고, 자동차는 실시간으로 도시의 교통체증과 신호등 주기를 파악해서 목적지까지 가는 최적 경로를 계산해 스스로 운전을 한다. 주인의 도착시간을 계산한 스마트홈 시스템은 보일러를 가동하고, 조명을 켠다. 그 동안 우리는 UHD 영상으로 '왕좌의 게임 시즌 10'(시즌 7에서 끝난다는 소문도 있지만)을 즐기면 된다.

좀 더 상상력을 발휘해 보자. 우리는 페이스북 라이브로 야구장에서 찍어대는 누군가의 야구 중계를 4K로 즐길 수 있게 될 것이다. 다중 스트리밍으로 중계가 지연되는 네이버 영상보다 더 실시간으로 말이다. 8K VR영상과 홀로그램 영상으로 영상통화를 즐기면 실제 그 장소에 간 것처럼 몰입감을 가질 수도 있을 것이다. 삼성전자가 올해 갤럭시 언팩행사를 통해 소개한 '기어 360'같은 VR 카메라는 5G시대가 되면 빛을 발할 것이다. VR영상을 바로 보낼 수 있게 되기 때문이다. 그러나 이런 장미빛 미래를 위해서는 많은 기술자들의 끝없는 노력과 연구가 필요하다. 그럼 5G 네트워크 환경을 위한 중요한 요구사항에 대해 알아보자.



5G 기술들


1. 주파수 효율성 극대화

5G의 빠른 데이터 전송속도는 갑자기 툭 튀어나온 회사가 5G 속도만 구현한다고 해서 해결될 수 있는 문제가 아니다. 실제 5G 상용화를 위해서는 다양한 주파수, 통신사, 기지국 등의 변수가 많기 때문이다. 이 문제 해결이 그리 간단하지 않다. 5G를 위해 개발중인 초고주파 대역 28GHz, 32GHz(유럽 채택 고려중) 대역이 데이터 속도를 높이는 데는 유리하지만 이 대역의 전파는 직진성이 강하고, 파장이 짧아 도달거리가 짧기 때문이다. 건물이 많으면 전송속도가 느려지고, 지하나 건물 고층으로 가도 속도가 느려질 수 있다. 이 문제 해결을 위해 구글은 드론을 띄워 주파수 감도를 높이는 테스트를 시도할 정도다. 그런데, 이 문제에 대해서 퀄컴은 다양한 해법을 내놓아 눈길을 끌었다. 퀄컴은 4G LTE와 와이파이 기술을 바탕으로 5G 기술을 덧붙이는 방법을 썼다. 즉, 비면허 대역 LTE, 기가비트급 LTE, LTE 사물인터넷(IoT), 와이기그(WiGig) 802.11ad, 모바일 밀리미터파 등의 기술을 묶어서 5G 기술을 통합해 나가고 있다.

또한 1GHz 이하의 낮은 대역과 1Ghz~6Ghz 사이의 중간대역, 그리고 초고주파 대역까지 모두 5G에 활용하는 기술도 개발 중이다 이를 위해 중간대역과 낮은 대역을 모두 활용해 전파 환경에 따라 적절히 효율성을 높이는 기술들이 5G 상용화에 아주 중요한 부분이 될 것으로 보인다.


2. 실시간에 가까운 응답속도

사물인터넷은 모든 기기들에 센서가 부착되어 네트워크와 실시간으로 데이터를 주고 받는 환경을 뜻한다. 그런데, 기존 4G로는 사물인터넷을 구현하는데 한계가 있었다. 지연속도(또는 응답속도) 때문이다. 우리가 영화를 보고 메시징을 할 때는 지연속도가 그리 중요한 요소가 아니었다. 메시지가 좀 늦어도 큰 일이 날 일은 없으니까. 그러나 사물인터넷에서의 응답속도 지연은 치명적일 수 있다. 실시간으로 네트워크와 교신해 주행을 결정하는 자율주행차에서 응답속도가 늦으면 사고의 가능성이 커지며, 드론이 추락할 수 있고, 스마트 시티는 작동을 멈출 수 있다. 이처럼 절대로 시스템이 다운되거나 오류, 지연이 있어서는 안되는 시스템을 '미션 크리티컬(mission critical)' 시스템이라고 한다. 이 미션 크리티컬 기술이 사물인터넷의 필수조건이다. 4G의 지연속도가 10ms(밀리초)였다면 5G는 1/10이하인 1ms 이하의 지연속도가 요구사항이다. 이 정도면 지연속도가 0에 근접한다고 볼 수 있다.


3. 보안, 저전력

5G시대가 되면 500억 개가 넘는 사물이 네트워크에 연결되게 된다. 이처럼 많은 사물이 네트워크에 연결되면 두 가지 큰 문제가 발생한다. 하나는 보안, 또 하나는 500억 개의 사물센서에 공급해야 할 전력이다. 보안이 구멍나면 미션 크리티컬은 멈추거나 잘못된 명령을 수행할 수 있다. 저전력 역시 중요한 요소다. 인간이 기계의 전기를 공급하는 영화 '매트릭스'의 배터리 역할이 되지 않으려면 말이다.


5G는 모든 네트워크, 주파수, 서비스가 통합된 플랫폼


기술의 미래를 예측하는 것은 극히 어렵다.  그렇지만 이제 서서히 3-4년 앞으로 다가온 5G 시대의 윤곽이 드러나고 있다. 이는 그 동안 인류가 축적한 3G, 4G 기술의 총 망라와 모든 주파수 대역의 통합, 그리고 지금까지의 서비스와 기술이 통합된 환경이 될것이다.  

이와 함께 5G 시대에는 아직 우리가 도달하지 못하고 있는 모든 사물과의 연결이라는 새로운 도전이 기다리고 있다. 그 도전은 사실 아주 오래 전에 시작됐었는데 이제 많은 핵심 기술이 통합되어 현실화를 앞두고 있는 것이다. 그 날이 무척 기다려진다.