-한 걸음 먼저 6G 이동통신 시대를 준비해야
삼성전자 6G 이동통신 주파수 대역 통신 성공
지난 6월 16일 ‘삼성전자’는 ‘샌타바버라 캘리포니아 주립대(이하 UCSB)’와 함께 140GHz를 활용하여, 서로 15m 떨어진 송신기와 수신기사이에서 통신하는 것에 성공했다고 밝혔다.
일반적으로 전자파 스펙트럼에서 100GHz~10THz 사이의 주파수를 테라헤르츠 대역으로 규정하는데, 이 대역의 전자파는 초고속 통신에 적합하여 6G 이동통신의 후보 주파수 대역으로 고려되고 있다.
따라서 140GHz의 전파를 활용하여 통신 시연에 성공한 것을 두고 6G 이동통신 상용화에 한 걸음 더 다가섰다는 평가가 나온다.
삼성전자와 UCSB는 해당 시연에서 초당 6.2기가비트를 전송할 수 있는 6.2Gbps의 데이터 전송속도를 기록했다고 밝혔다.
이론적으로 6G의 최대 데이터 전송속도는 1초에 1테라비트를 전송할 수 있는 1Tbps 수준으로 알려진다.
이 속도는 최대 데이터 전송속도가 20Gbps인 5G 이동통신에 비해서 최대 50배 빠른 수준으로, 필연적으로 대용량의 데이터 전송과 처리가 요구되는 초연결 사회를 실제로 구현할 수 있는 수준으로 기대된다.
하지만 높은 주파수의 전파를 통신에 사용할 경우 극복해야 할 문제가 존재한다.
일반적으로 높은 주파수의 전파는 대기 중에서 신호가 약해지는 이른바 ‘감쇠현상’이 잘 발생하며, 전파 도달거리가 상대적으로 짧은 한계가 있다.
이를 해결하기 위해서는 안테나의 집적도를 높여야 하며 특히 전파를 특정한 방향으로 집중시킬 수 있는 높은 수준의 ‘빔포밍(Beamforming)’ 기술이 요구된다.
삼성전자는 관련 기술 확보를 위해 역량을 집중한다는 계획이다.
기존에도 테라헤르츠 대역의 전송 실험이 수행되지 않은 것은 아니었지만, 일반적으로 RFIC 또는 모뎀 역할을 하는 계측 장비와 안테나만을 사용하여 데이터를 전송하는 방식으로 실험이 수행된 바 있었다.
그러나 삼성전자와 UCSB는 RFIC와 안테나 그리고 베이스밴드 모뎀까지 통합하여 실시간 전송 시연에 성공하였기에 차이가 있다는 평가다.
삼성전자는 5G와 6G에 있어서 기술혁신과 표준화를 선도하고 있으며, 테라헤르츠 대역은 6G 이동통신 상용화에 주요 주파수 대역으로 활용될 가능성이 높아 이번 시연의 의미가 작지 않다고 평가했다.
초연결 사회 구현에 필요한 6G 이동통신
2020년 7월 14일 삼성전자는 6G 백서를 발간하여 6G 이동통신 기술이 인류에게 제공할 수 있는 미래 생활에 대해서 언급한 바 있다.
삼성전자는 6G 이동통신이 주로 활용될 수 있는 서비스 영역으로 ‘초실감 확장 현실’, ‘고정밀 모바일 홀로그램’, ‘디지털 복제’의 3가지 분야를 꼽았다.
먼저 초실감 확장현실(Truly Immersive XR)에서 XR은 ‘VR(가상현실)’, ‘AR(증강현실)’, ‘MR(혼합현실)’을 포함하는 개념이다.
삼성전자는 초실감 확장현실의 보급이 순조롭게 진행되기 위해서는 고성능의 휴대용 하드웨어와 충분한 무선 통신 역량이 필요할 것으로 전망했다.
특히 16K UHD 수준의 고화질 VR을 구현하기 위해서는 0.9Gbps 정도의 데이터 전송속도가 요구되는데, 현재 서비스되고 있는 5G 수준의 통신 네트워크로는 이 요구를 충족하기는 쉽지 않을 것으로 평가된다.
2030년까지 AR 시장은 870억 달러, VR 시장은 447억 달러 수준까지 성장할 수 있을 것으로 전망된다.
두 번째 고정밀 모바일 홀로그램(High-Fidelity Mobile Hologram)은 실제와 거의 유사한 수준의 3D 입체 영상을 의미한다.
삼성전자는 19.1기가픽셀의 모바일 홀로그램 장치를 작동하기 위해서는 적어도 1Tbps의 데이터 전송속도가 필요한데, 이론상 5G에서 구현할 수 있는 데이터 전송속도는 최대 20Gbps에 불과하므로 5G로는 고정밀 모바일 홀로그램을 지원할 수 없을 것이라고 지적했다.
2023년까지 홀로그램 시장은 76억 달러 수준까지 성장할 것으로 기대된다.
세 번째 디지털 복제(Digital Replica)는 고성능 센서와 통신 기술의 접목으로 사람이나 장치 등의 실체를 디지털로 복제하는 것을 의미한다.
디지털 복제 기술이 적용되는 대표적인 것으로 디지털 트윈을 들 수 있다.
디지털 트윈은 기계 등의 실물과 매우 유사한 물체를 가상공간에 구현하여 여러 가지 모의실험을 진행하는 기술을 의미하며, 미국 기업인 GE에 의해 주장된 후 항공, 건설, 도시 설계 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다.
삼성전자는 1m X 1m 규모로 디지털 복제를 구현하기 위해서는 테라 픽셀 수준이 요구되어 0.8Tbps 정도의 데이터 전송속도가 필요할 것으로 전망했다.
그러나 5G의 최대 데이터 전송속도인 20Gbps 수준으로는 고성능의 디지털 복제를 구현하는 데에 한계가 있는 것으로 지적된다.
디지털 복제 시장은 2025년까지 26억 달러 수준으로 성장할 것으로 예상된다.
결국 삼성전자가 언급한 세 가지 분야 모두 수십조 원 규모까지 성장이 가능한데, 이를 제대로 구현하기 위해서는 6G 이동통신 기술이 요구된다고 볼 수 있다.
이러한 배경에서 막대한 규모로 성장할 수 있는 시장을 선점하기 위해 6G 기술 개발 필요성이 제기된다.
6G 위성통신 실증계획...
지난 6월 18일 ‘과학기술정보통신부(이하 과기부)’는 ‘해양수산부(이하 해수부)’, ‘국토교통부(이하 국토부)’, ‘산업통상자원부(이하 산업부)’등과 협력하여 초공간 통신 서비스를 실증할 예정이라고 발표했다.
과기부는 2031년까지 고도 300~1500km의 저궤도 통신위성 14기를 발사하여 관계부처와 함께 초공간 통신 서비스를 실증한다.
먼저 과기부와 해수부는 위성통신을 이용하여 자율운항선박 원격제어시스템 및 해상교통정보 서비스 실증 계획을 추진한다.
지난 4월 해수부는 스마트 해운물류 확산전략, 지능형 해상교통정보서비스 기본계획에 따라 자율운항선박과 해상교통정보 시스템의 개발을 추진해 왔는데, 이번 통신위성의 활용으로 관련 데이터를 좀 더 많이 그리고 신속하게 전송할 수 있을 것으로 기대된다.
특히 6G 통신기술로 위성을 활용할 경우 좀 더 넓은 범위에서 서비스 제공이 가능하므로, 국내뿐만 아니라 해외 원양에 있는 선박에도 우수한 서비스를 제공할 수 있을 것으로 전망된다.
한편 과기부와 국토부 그리고 산업부는 ‘도심항공교통(UAM)’과 저궤도 통신위성 시범망을 연계할 예정이다.
국토부와 산업부가 도심항공교통 기체와 관련 교통 시스템에 필요한 데이터를 6G 기술로 통신위성을 활용하여 전송할 경우, 대용량 데이터를 지연 없이 신속하게 전송할 수 있어 시스템의 안전성 등을 개선하는 것에 도움을 줄 수 있을 것으로 전망된다.
현재 국내에서 제공되는 5G 서비스에 대해서 다소의 실망감을 표현하는 목소리가 없는 것은 아니지만, 5G 서비스를 충실히 하는 것에 더해 장기적인 안목으로 6G 시대의 도래를 한 걸음 먼저 준비할 필요도 있다는 게 전문가들의 조언이다.