[곽민곤의 길없는 길] 4차 산업혁명과 5G
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[곽민곤의 길없는 길] 4차 산업혁명과 5G
  • 입력 2020-08-11 13:46
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곽민곤 교수

통신 분야에 종사했던 관계로 다음 질문을 자주 받는다. 1) 4G LTE 와 5G는 어떻게 다른가? 2) 융합산업 적용에 LTE는 안 되고 5G만 가능한가? 3) 5G의 구체적인 역할이 궁금하다.

이런 질문에 1) 5G는 구조나 용량 면에서 LTE와 다른 새로운 차원의 기술이다. 2) LTE는 기반 기술로써 기능 실현은 가능 하지만 성능은 불가능하다. 3) 5G는 유선 연결 대체 효과에서 출발하여 LTE와 스마트한 성능 차이를 점진적으로 느낄 것이라고 답변한다.

통신 서비스는 대략 10년 주기로 발전한다. 새로운 세대의 통신 서비스를 위한 관련 기술은 미리 준비한다. 그래서 5G의 공식적인 서비스 IMT2020 개시 년도가 2020년이지만 연구는 2010년 초반부터 진행했다. 

2015년 9월 ITU의 5G 비전 선언을 통해 5G 서비스에 대한 로드맵(Roadmap)이 발표됐고, 표준기술도 공식 제정되기 시작했다. 5G 서비스 출발과 더불어 6G 초기 연구를 시작하는 것도 동일한 맥락이다.

국제표준단체 3GPP는 5G 표준 규격을 개발한다. 5G 1차 표준인 3GPP Release 15의 NSA(Non-standalone) 버전이 2017 12월, SA(Standalone) 버전이 2018년 6월에 각각 승인됐다.

NSA 버전은 4G LTE 지원을 받아야 서비스가 가능하고, SA 버전은 LTE의 지원 없이 독자적으로 5G 서비스가 가능한 기술이다. NSA 버전은 5G 일부 기술이다. 서비스를 조기에 시행하고 싶은 의도를 반영했다. 현재 서비스 중인 5G는 NSA 기반 기술이다. 5G 2차 표준인 3GPP Release 16 버전은 지난 6월에 완성됐다. Release 17 버전은 2021년 9월에 완성될 예정이다.

4G LTE 와 5G의 차이를 살펴보자. 4G까지의 서비스는 인간 대 인간(H2H: Human to human)이 사용하는 이동 광대역(MBB: Mobile Broadband) 통신분야에 국한된 전송 트래픽 처리 용량 개선이 주 목표였다.

반면 5G는 더욱 개선된 MBB 통신뿐만 아니라 기계간 통신(MMTC: Massive Machine Type Communication)과 초신뢰 저지연(URLL: Ultra Reliable Low Latency) 통신 분야도 새롭게 포함한다. MMTC는 자동차나 도시의 좁은 공간에서 엄청나게 많은 기기(예를 들어 1평방킬로미터에 100 만개 IoT 센서)를 제어할 수 있는 산업에 적용된다. URLL은 에너지 및 첨단 나노 분야의 기기 동작 제어 정보를 극히 짧은 시간(예로 1ms)에 전달하는 분야에 활용된다. 5G는 더 이상 통신 산업에 국한된 기술이 아니라 모든 산업 분야에 적용되는 종합 기술로 자리매김하고 있는 것이다.

LTE는 MBB와 MMTC 및 URLL 상용 서비스에 엄청난 망 구축 비용을 필요로 한다. 하지만 5G는 이런 세가지 용도의 구조 및 특성이 상이한 통신망을 하나의 개념으로 해결한다. 그것이 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 기술이다.

LTE에서는 기존 단말기 간의 단대단(End-to-end) 통신을 위해서는 억세스(Access)망 기지국과 코어(Core)망 EPC(Evolved Packet Core) 장비를 거치게 되어 있다. 5G에서는 이런 망 경로의 통신기능 장비들이 서버 기반의 시스템에서 안테나 및 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC: Mobile Edge Computing)과 클라우드 기반의 SW 모듈 개념으로 전환한다. 눈부시게 발전한 컴퓨팅 파워(Computing power)와 전송 기술의 덕택이다.

5G는 IoT 기술 및 인프라를 제공한다. 4차 산업혁명의 초연결 사회는 사물인터넷(IoT: Internet of Things)을 통해 가능하다. 5G 스마트 폰과 5G IoT 단말을 통해 엄청난 데이터가 생성된다. 수집 데이터 인터페이스를 위해 5G는 네트워크 익스포져(Network Exposure) 기능을 제공한다. 저장 데이터는 AI(Artificial Intelligence)를 통해 용도별로 분석되고 해당 디지털 트윈을 구현함으로써 관련 업무를 지능화시킬 것이다. 5G는 데이터 처리와 AI 적용을 위한 망 구조가 잘 정의되어 있다.

상기 5G의 혁신적인 설계 기준을 전제로 3GPP는 MBB 기술 초기 버전을 우선 개발하였다. 그래서 통신 사업자들은 인간이 사용하는 5G 스마트 폰 서비스에 먼저 착수할 수 있었다. MBB 기술을 필두로 MMTC 및 URLL 기술도 지속적으로 개발 중이며 조만간 MMTC 및 URLL용 상용 칩이 출시될 예정이다. 그래서 지금까지 융합 산업에 대한 투자는 산업 진흥을 위한 준비 단계로 해석할 수 있다. 기계 및 자동차 융합 산업에 사용될 5G 기술은 이제 시작에 불과하다.

흔히 4차 산업혁명을 지향하는 산업을 스마트 산업이라 명명한다. 5G의 MMTC와 URLL 통신은 스마트 시티와 스마트 팩토리 및 스마트 자동차 산업에 적용될 기술을 요구한다. 스마트 산업은 5G에서 실현될 것이며 그래서 5G는 4차 산업혁명의 스마트 인프라 기술로 발전할 것이다. 이러한 과정은 지금까지 경험하지 못했던 새로운 길이다.

갑작스런 COVID-19의 출현으로 제대로 준비되지 않은 언택트(Untact) 업무 환경이 급속도로 요구되고 있다. 물리적인 환경의 업무 효율을 대체하기 위한 사이버 환경 구축은 5G 인프라에서 실현 가능하다.

3GPP는 예정된 5G 기술 개발을 진행하고 있으며 융합 산업에 필요한 기술을 지속적으로 선보일 예정이다. 인프라의 성능과 신뢰성이 견고할수록 4차 산업혁명의 실현은 빠르게 다가설 것이다. 그 인프라의 기본은 5G 기술이다. 4차 산업혁명이 요구하는 스마트한 인프라 5G 융합 기술의 성숙한 발전과 적용을 기대한다.

 

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