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이동통신, 40년의 진화

이동통신 기술은 음성통화만 가능하던 1980년대 아날로그 이동통신을 시작으로 1990년대 디지털 통신으로 발전했다. 흔히 2세대(2G)로 불리는 기술 도입으로 문자메시지 전송이 가능해졌다. 간단한 내용은 통화가 아닌 문자로 주고받고 초기 이모티콘이 나오면서 새로운 이동통신 이용 양상이 자리 잡았다. 

2000년대 3세대(3G) 시대가 열렸다. 3G의 정식 명칭은 ‘IMT-2000’이다. 3G 대표 기술인 광대역코드분할다중접속(WCDMA) 상용화 당시 속도는 144Kbps~2Mbps다. 멀티미디어메시징서비스(MMS)와 모바일 인터넷 포털 서비스, 초기 영상통화가 가능해졌다. 3G는 WCDMA의 7배(14.4Mbps) 빠른 3.5G 격인 고속하향패킷접속(HSDPA)으로 진화했다. 모바일 서비스 품질이 향상됐고 종류도 다양해졌다. 모바일 메신저를 활용, 대용량 파일도 단시간에 끊김 없이 전송할 수 있게 됐다. 

2010년대 상용화된 4세대(4G, 정식명칭은 IMT-Advanced) 이동통신의 특징은 ‘이동통신을 활용한 멀티미디어 서비스’로 요약된다. 4G 대표 서비스인 롱텀에벌루션(LTE) 초기 속도는 75Mbps다. 3.5G보다 5배 이상 빠른 속도로 음원이나 동영상을 일일이 다운로드하지 않고 실시간 스트리밍으로 볼 수 있게 됐다. 그리고 음성(서킷)이 아닌 데이터(패킷) 기반 ‘HD보이스’로 통화 품질이 깨끗해졌다. 4G LTE는 스마트폰이 복합 멀티미디어 기기로 발전하는 데 결정적인 역할을 했다. 통신뿐만 아니라 스마트폰 등 모바일 산업이 대도약을 하는 데 기여했다. 그리고 LTE-A, LTE-A 프로 등 진화를 거쳐 그 바통을 5G로 넘기려 하고 있다. 

[ 표 1. 이동통신 기술 변화와 특징 ]

(좌) 지난해 말 황창규 KT 회장이 평창 동계올림픽에서 선보일 5G 시범서비스 준비 현황을 점검하고 있다. 

(우) LG유플러스 5G 체험관에서 관람객이 5G 기반 무선 제어 자동차를 체험하고 있다.

(좌) SK텔레콤이 교통안전공단과 자율주행 실험도시 ‘K-City(케이-시티)’ 주요 실험 구간에 5G 인프라를 구축, 테스트를 하고 있다.

(우) SK텔레콤이 삼성전자 5G 단말을 이용해 도심에서 서비스를 시연하고 있다.

5G, ‘진화’를 뛰어넘는 ‘혁명’

2015년 국제전기통신연합(ITU)은 5G의 정식 명칭을 ‘IMT-2020’으로 정했다. 2020년을 전후로 상용화와 확산이 이뤄질 차세대 이동통신 서비스라는 뜻을 담았다.  

ITU는 정식 명칭과 함께 5G의 8대 성능비전도 발표했다. 발표에 따르면 5G는 최고 다운로드 속도 20Gbps, 최대 기기 연결수 100개(㎢당), 전송지연시간 1밀리세컨드(0.001초) 등을 특징으로 한다. 초고속·초저지연·초연결 등 5G의 특징도 이 비전에 의해서 구체화됐다. ITU는 4G LTE 표준화 당시 최고 100Mbps 속도를 보장해야 한다고 밝혔다. 5G 속도 비전이 20Gbps니까 초기 속도만 놓고 보면 ‘5G는 LTE보다 200배 빠른 서비스’라고 할 수 있다. 20Gbps는 2.5GB 영화 1편을 1초에 다운로드할 수 있는 속도다. 지금 가장 빠른 LTE 속도가 700~900Mbps, 유선 인터넷 속도는 1Gbps(기가인터넷)인 점을 감안하면 얼마나 빠른 속도인지 짐작할 수 있다. 그러나 5G를 단순히 속도가 빠른 이동통신으로만 생각해서는 안 된다. 앞서 밝힌 초고속, 초저지연, 초연결 등 3대 특징을 바탕으로 기존에 어려웠던 다양한 서비스를 가능하게 하는 게 5G의 역할이자 임무이기 때문이다. 

5G는 스마트폰뿐만 아니라 가상·증강현실(VR·AR), 홀로그램, 자율주행 및 커넥티드카, 실감미디어, 사물인터넷(IoT) 등에 폭넓게 적용될 전망이다. 게임과 콘텐츠를 비롯해 의료, 건설, 스포츠, 제조, 재난안전 등에서 5G 기반 새로운 서비스 출현이 예상된다. 

LTE로는 불가능하던 서비스가 가능해진다

지난해 11월 이통통신 3사와 기가코리아사업단, 5G포럼 등이 발표한 ‘5G 6대 융합 서비스 시나리오’를 통해 5G 기반 서비스의 미래를 볼 수 있다. 5G를 이동통신 용도로만 활용해서는 확산에 한계가 있기 때문에 산업별 적용을 통한 융합서비스를 개발해야 한다는 게 정부와 산·학·연의 판단이다. 지난해 4월부터 5대 분야 6대 융합서비스 확산 시나리오를 개발한 것도 이 때문이다. 

6대 융합서비스 시나리오에는 자율주행, 로봇, 인공지능(AI), 재난재해, VR·AR, 스마트시티가 포함됐다. 5G 접목으로 가장 큰 효과를 낼 수 있는 분야와 서비스를 엄선했다. 

자율주행의 경우, 5G의 3대 특징이 가장 필요한 서비스다. 자동차가 돌발 사고에 대응하려면 5G의 초고속, 초저지연 기능이 없어선안 된다. 고속 주행하는 중간에 앞 차량이 멈춰서거나 사람을 발견하면 전송 지연이 0에 가까운 통신을 기반으로 의사결정을 내려야 하기 때문이다. 센서나 위성항법장치로는 불가능하다. 이 같은 통신망을 수십만 대 차량과 주변 사물을 연결하기 위해선 초접속도 필수다. AI도 마찬가지다. 수많은 슈퍼컴퓨터와 데이터를 주고받기 위해서는 지금의 LTE로는 역부족이다. 융합서비스 시나리오에 따르면 빅데이터 분석과 예측을 위해 초고속 통신은 물론, 1㎢당 100만개 이상 사물 접속을 지원할 수 있는 통신망이 필요하다. 

VR 분야에서는 단시간에 더 많은 영상 데이터를 실어 날라야 서비스 품질이 높아지고 다양한 서비스를 할 수 있다. 가정이나 이동 중에 즐길 수 있는 실감형 미디어를 시작으로 VR과 AR을 묶은 혼합현실(MR) 역시 초고속과 초저지연 없이 불가능하다.

시장 선점 다툼 치열

5G는 기존에 없던 새로운 서비스뿐만 아니라 새로운 산업 출현도 예고하고 있다. 5G 시장을 선점하는 나라가 제4차 산업혁명을 주도할 것이라고 해도 과언이 아니다. 이 때문에 세계 각국과 사업자가 5G 주도권 확보를 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 

2020년 도쿄 올림픽에서 세계 최초 5G 상용화를 노리는 일본은 2023년까지 약 NTT코도모 등 3대 통신사가 51조 원을 5G망에 투자할 계획이다. 일본은 통신사와 이용자 중간에 5G 서비스 제공 사업자를 통한 5G 확산을 시도하고 있어 주목된다. 

중국 역시 2020년 5G 상용화를 노리고 있다. 국가 차원의 모바일 커뮤니케이션 브로드밴드 전략을 추진한다. 특히 자체 칩과 장비 제작이 가능하고 고도성장 중인 화웨이(Huawei)를 중심으로 세계 최초 5G 상용화를 노리고 있다. 

미국은 정부 규제를 최소화하면서 5G 상용화를 추진한다. 보상경매를 통해 5G 주파수 공급을 추진하고 있다. 국토가 넓은 미국은 유선 광케이블 대체 용도(FWA)로 초기 5G 상용화를 기획했다. 그러나 최근 AT&T가 연내 정식 5G 서비스 상용화 계획을 발표하며 반향을 일으켰다. 그러나 퀄컴 칩 제작과 단말 보급이 관건이기 때문에 AT&T의 발표에는 회의적인 시각이 많다. 

유럽연합(EU)은 회원국 간 조율에 초점을 두고 있다. 우리나라와 미국, 일본이 5G 용도로 사용할 28GHz 대역을 사용해야 할지가 EU의 고민이다. 우선은 26GHz 대역을 중심으로 영국과 스페인 등 각국이 5G 상용화를 추진하고 있다. 

국제표준규격을 개발하는 3GPP는 지난해 말 5G 최초 표준인 ‘논스탠드얼론(NSA)’을 승인했다. NSA는 5G 상용화를 앞당기기 위해 LTE와 5G 기술을 병행 사용한다. NSA 승인으로 국가별 5G 상용화 경쟁이 더 치열해질 전망이다.

우리나라, 평창을 시작으로 본격 행보

우리나라는 과학기술정보통신부와 통신 3사, 학계와 단체를 중심으로 세계 최초 5G 상용화를 준비하고 있다. 상용화 목표 시점은 2019년 3월이다. 이를 위해 올해 5월 5G 주파수 경매 계획을 공고하고 6월 경매를 실시한다. 하반기에는 NSA 표준 기반 장비가 출시되면서 본격적인 망 구축이 시작된다. 단말 출시 시점에 따라 우리나라의 세계 최초 상용화 여부가 가려질 전망이다. 이에 앞서 다음달부터 5G 분위기가 무르익는다. 

통신 3사는 평창 동계올림픽 기간에 경기장뿐만 아니라 인천국제공항, 서울, 강원도 등지에서 5G 시범서비스를 선보인다. 평창 동계올림픽 후원사인 KT는 옴니뷰, 커넥티드 버스, 싱크뷰, 360도VR, 타임슬라이스 등 5대 5G 서비스를 시연한다. 

망 구축과 기술개발은 완료했고 서비스 시연 방안을 논의 중이다. 동계올림픽뿐만 아니라 패럴림픽까지 세계인의 눈과 귀를 사로잡을 전망이다. KT뿐만 아니라 SK텔레콤, LG유플러스 역시 차별화된 5G 시범서비스를 선보이기 위해 준비하고 있다. 

우리는 과거 이동통신 발전을 통해 새롭고 편리한 서비스를 경험했다. 단순히 편익을 넘어 우리나라는 3G와 LTE 시장을 선도하며 세계 최고 수준의 ICT 강국 반열에 올랐다. ICT가 국내 산업 발전에 이바지한 것은 부인할 수 없는 사실이다. 국내 통신사가 국제 사회에서 제대로 된 목소리를 낼 수 있게 된 것도 통신 시장을 선도하면서부터다. 

전 국민 모두가 5G를 이용하기까지는 오랜 시간이 걸릴 수밖에 없다. 그러나 우리나라가 4차 산업혁명의 주도국으로 세계의 중심에 우뚝 서기 위해서는 5G 시장 선점이 반드시 필요하다. 

[ 표 2. 5G 융합서비스 시나리오로 본 대표 적용 분야 ]

논스탠드얼론(NSA) : 특초저지연통신(URLLC)과 초광대역이동통신(eMBB) 먼저 완성. LTE 통한 커버리지 확보의 특징으로 LTE 코어망과 LTE·5G 기지국 동시 연결 방식(표준화 시점 : 2017년 12월)과 5G 코어망과 LTE·5G 기지국 동시 연결하는 방식(표준화 시점 : 2018년 6월)이 있다.