1. 5G가 약속하는 ‘3가지 특징’
‘5G(제5세대 이동통신 시스템)‘은 우리가 평소 사용하는 스마트폰의 통신 규격(4G/LTE)의 차세대 버전입니다. 하지만 5G는 단순히 ‘스마트폰 동영상을 빨리 다운로드할 수 있는’ 것만이 아닙니다. 사회의 모든 사물을 인터넷에 연결하는 인프라로서 다음의 3가지 큰 특징을 가지고 있습니다.
- 초고속·대용량 (eMBB): 4G의 약 20배. 2시간짜리 영화를 몇 초 만에 다운로드할 수 있는 속도.
- 초저지연 (URLLC): 통신의 타임래그가 4G의 10분의 1(약 1밀리초). 원격지의 로봇을 실시간으로 조작 가능하게.
- 다수 동시 접속 (mMTC): 1제곱킬로미터당 100만 대의 디바이스를 동시 접속. 만원 전철이나 스타디움에서의 통신 트래픽 체증을 해소.
2. 5G를 실현하는 핵심 기술
이러한 마법 같은 특징은 물리적인 전파의 특성과 새로운 네트워크 기술의 조합을 통해 실현되고 있습니다.
① 고주파수 대역 ‘밀리미터파’와 ‘Sub6’
통신 속도를 높이려면 도로(주파수의 대역폭)를 넓힐 필요가 있습니다. 4G에서는 낮은 주파수(플래티넘 밴드 등)를 사용했지만, 이미 빈 공간이 없습니다. 그래서 5G에서는 지금까지 사용되지 않았던 매우 높은 주파수(밀리미터파: 28GHz 대역 등)를 이용합니다. 다만, 밀리미터파는 ‘직진성이 너무 강해서 장애물에 약하다(벽을 통과할 수 없다)‘라는 약점이 있기 때문에 밸런스가 잡힌 ‘Sub6(6GHz 미만)‘와 조합하여 에리어를 구축하고 있습니다.
② 빔포밍과 Massive MIMO
밀리미터파의 ‘장애물에 약하다’, ‘멀리까지 날아가지 않는다’라는 약점을 극복하는 기술이 ‘빔포밍‘입니다.
graph LR
Antenna["기지국 안테나 (Massive MIMO)"] --> |"전파를 좁혀서 저격"| Smartphone1["스마트폰A"]
Antenna --> |"전파를 좁혀서 저격"| Smartphone2["스마트폰B"]
기존의 기지국은 전파를 샤워기처럼 전방위로 뿌렸지만, 이러면 높은 주파수의 전파는 감쇠해 버립니다. 그래서 다수의 안테나(Massive MIMO)를 제어하여 전파를 얇은 빔 형태로 묶어 통신하고 있는 스마트폰을 핀포인트로 저격 하는 것입니다. 이를 통해 전파의 손실을 최소한으로 억제할 수 있습니다.
③ 에지 컴퓨팅 (MEC)
‘초저지연’을 실현하기 위한 기술입니다. 통상 스마트폰에서 나온 데이터는 ‘기지국 → 인터넷 → 멀리 있는 클라우드 서버’로 긴 거리를 왕복하기 때문에 어쩔 수 없이 타임래그(지연)가 발생합니다. 5G에서는 사용자와 가까운 기지국 바로 옆에 서버(에지)를 배치 하고 거기서 데이터 처리를 해버림으로써 통신 거리를 물리적으로 단축하고, 1밀리초라는 초저지연을 실현하고 있습니다.
3. 5G가 바꾸는 미래의 유스케이스
5G의 진정한 혜택은 스마트폰이 아니라 ‘산업’에 가져다집니다.
- 자율주행: 차끼리나 신호등과 상시 통신하며(V2X), 사각지대에서 튀어나오는 보행자의 정보를 순식간에 서로 공유함으로써 사고를 미연에 방지합니다.
- 원격의료: 초저지연과 고정밀 영상 통신을 통해 도시 지역에 있는 숙련된 외과의가 과소지역의 로봇 암을 원격 조작하여 수술을 실시하는 것이 가능해집니다.
- 스마트 팩토리: 공장 내의 수만 개의 센서를 무선으로 연결하고, AI가 실시간으로 생산 라인을 최적화·이상 감지를 실시합니다(로컬 5G).
4. 정리
4G까지의 진화가 ‘사람과 사람, 사람과 인터넷을 연결하는’ 것이었다고 한다면, 5G는 ‘모든 사물(IoT)을 실시간으로 연결하는’ 것을 위한 신경망입니다. 현재는 아직 밀리미터파의 에리어가 한정적인 등 보급되는 도중에 있지만, 인프라가 완전히 갖춰졌을 때 우리 사회는 스마트폰이라는 틀을 넘어 사이버 공간과 현실 공간이 완전히 융합된 새로운 단계로 돌입할 것입니다.