VOL. 185 October 2021
6G 상용화를 위한
기술
미리보기
한국과 미국이 2019년 4월 5G 상용화를 시작한 이후,
각국은 5G 확산에 박차를 가하고 있으며 뒤이어 유럽, 중국, 일본 등이
5G에 대한 도전적인 투자를 지속하고 있다.
5G 주파수 특성에 따라 초기 투자 비용이 크기 때문에
향후 몇 년간은 4G가 주요 네트워크로 사용될 것임은 분명하다.
이처럼 아직은 5G의 상용화가 한창 진행되는 가운데,
테라헤르츠 대역의 주파수 활용성과
기술적 파급효과의 기대감으로 6G에 대한 논의가 이뤄지고 있다.
세계 6G 기술 개발 동향Trend
EU에서는 핀란드가 2018년 4월 국가 주요 과제로 Oulu대학의 주도 아래 Aalto대학, VTT(핀란드 기술연구센터) 등이 참여해 8년간 약 2억 5천만 유로(한화 약 3,400억) 규모로 참여하는 6G 과제를 시작했다. 또한 EU 공동연구사업인 Horizon 2020 프로그램으로 민간 중심의 대규모 6G 연구개발 그룹 ‘Hexa-X’ 프로젝트를 출범하여 6G 비전, 로드맵, 타임라인 개발을 진행할 예정이다.
미국은 2017년부터 미국 국방성의 연구개발부서가 주도하고, 민간 사업자인 퀄컴이 참여하는 6G 장기 선행 연구를 진행하고 있다. 특히, 2020년 10월부터는 미국 통신사업자연합인 ATIS(Alliance for Telecommunications Industry Solutions) 주도하에 통신사업자와 제조사 연합체인 ‘NextG 얼라이언스’를 결성하여 6G 기술 표준화와 생태계 확산 협력을 진행하고 있다. 또한 2021년 4월에는 미국과 일본이 6G 협력 연구에 5조 원의 공동투자를 협의하기도 했다.
중국은 2019년 11월 범정부 차원의 조직을 발족하고 6G 기술 연구에 착수하였으며, 2020년 3월에는 중국전자정보산업개발연구소(CCID)가 중국어판 6G 개념 및 비전 백서를 발간했다. 2020년 11월에는 세계 최초의 6G 테스트를 위한 인공위성을 쏘아 올리는 등 6G 기술 주도권 확보를 위해 노력하고 있다.
일본 역시 2018년 일본의 통신 산업을 주관하는 일본전신전화주식회사(NTT)가 세계 최초로 100Gbps 무선전송 시연 성공을 발표하는 등 발 빠르게 6G 무선 기술 개발을 시작했다. 2020년 1월에는 총무성 주관으로 ‘6G 연구회’를 발족하며 일본 정부 주도의 6G 연구가 본격적으로 시작됐으며, NTT는 2020년 7월 100여 개의 일본 기업과 함께 ‘6G 통신장비’에 도전하겠다고 발표했다.
우리나라에서는 2019년 1월 LG 전자가 KAIST와 함께 6G 모바일 핵심 기술 확보를 위해 6G 연구소를 개소했고, ETRI는 테라헤르츠1) 주파수 대역의 차세대 이동통신 기술 연구개발을 시작했다. 과학기술정보통신부 역시 2020년 8월 6G 시대를 선도하기 위한 미래 이동통신 R&D 추진전략을 발표하고 2021년 4월부터 5년간 2천억 원 규모의 R&D를 진행하고 있다.
1) THz 100GHz~10THz 사이의 주파수. 6G 통신에 적합한 주파수 대역으로 꼽힌다.
6G가 제시하는 미래
future
전세계 각 연구·개발 주체들이 6G에 대한 비전과 성능목표치를 제시하고 있는 가운데 우리나라에서는 삼성과 ETRI가 2020년 7월과 11월에 각각 6G 백서를 발간한 바 있다. 이들은 공통된 지향점을 가지고 있는데, 주요 핵심 비전, 성능지표, 시나리오를 살펴보면 다음과 같다.
먼저 핵심 비전을 살펴보면 사회적 이슈 측면에서 에너지 효율성 확보, 탄소배출량 절감 등의 이슈와 함께 UN이 발표한 ‘지속가능발전목표’의 중요성을 강조하고 있다. 기술 적용의 측면에서는 크게 테라헤르츠 기반의 초광대역 접속기술의 실현과 AI 기반의 네트워크 자동화, 지상 네트워크뿐만 아니라 공중, 해상 등을 포함하는 3D 입체통신의 실현으로 통신 보급을 추구하고 있다. 마지막으로 사용자 관점에서는 현실세계와 가상세계의 융합과 함께 모든 것이 연결되는 초연결, 홀로그래픽 통신, 개개인의 안전과 프라이버시 보장 등을 추구하고 있다.
특히 ETRI가 제시한 6G 핵심 성능지표를 살펴보면 최대 전송속도 1Tbps, 사용자 체감속도 1Gbps등 5G의 10~100배 수준으로 서비스 개선과 10cm 이내 오차범위의 정확도를 제시했다. 지연 측면에서도 5G에서는 무선 구간에서만 적용됐던 성능 목표가 종단 간 1~6ms까지 확장해 사용자 관점에서 진정한 의미의 저지연 성능 목표가 추가되었다고 평가할 수 있다.
ETRI는 6G를 구성하는 사용 요소를 정의하고 그에 기반한 서비스 시나리오도 제시했다. 5G에서 제시된 요소들을 초광대역(Ultra Broadband), 초정밀 측위(Ultra PrecisionPositioning), 초고신뢰·저지연(Ultra High Reliability& Low Latency), 초공간(Ultra 3D Coverage), 초연결(Ultra Massive Connectivity), 초절감(Ultra Low Energy)의 6가지로 세분화하고 그에 맞는 시나리오를 제시한 것이다.
6G 코어 네트워크 실현을 위한 기술 동향6g core
앞에서 살펴본 6G 비전, 성능 목표, 시나리오는 단말, 액세스 그리고 코어 네트워크는 각 기술이 서로 조화를 이루면서 독립적인 혁신도 함께 이루어져야 가능하다. 6G 비전 실현을 위해 코어 네트워크에 적용될 것으로 예상되는 기술에는 네트워크-컴퓨팅 융합 기술, AI/ML기반 네트워크 자동화 기술, 저지연 서비스 제공 기술 등이 있다.
먼저 네트워크-컴퓨팅 융합 기술은 빠른 속도가 중요한 응용 서비스나 단말 스스로 처리하기 어려울 정도의 많은 컴퓨팅을 요구하는 작업에 필요한 다양한 스펙트럼에서 네트워크 내에 분산된 컴퓨팅 자원을 최적으로 활용하는 것을 목표로 한다.
AI/ML(Articial Intelligence/Machine Learning)기반 네트워크 자동화 기술은 미래 네트워크의 서비스 효율성과 운용 효율성 확보 측면에서 적용되어야 할 가장 중요한 기술 분야로, 소프트웨어 기반 가상자원의 자동배치, 트래픽 분석, 네트워크 장애 관리 등을 중심으로 한 네트워크망의 운용/제어/관리 자동화를 목표로 한다.
마지막으로 저지연 서비스 제공 기술은 정확성이 핵심인 OT2) 영역의 서비스를 위해 지연 속도 등의 요구 조건이 주어졌을 때 그 요구를 정확하게 만족할 수 있도록 새로운 네트워크 기술이나 프로토콜을 개발하는 것을 목표로 한다.
2) Operational Technology 기업, 생산공정에서 물리적 장치와 프로세스 및 이벤트를 직접 모니터링하고 제어하여 과정의 변경을 감지하거나 직접 변경하는 하드웨어 / 소프트웨어
6G 네트워크의 미래
6G Network
6G 코어 네트워크는 다양한 요구사항을 만족하기 위해 효율적인 기능 분산화, 유무선 액세스의 융합을 통한 서비스의 개선, 더 정밀한 QoS 제공, 홀로그래픽/AR/VR/자율이동체 등 다양한 서비스의 요구조건을 충족시킬 수 있는 수용성 등을 목표로 진행되어야 할 것이다. 6G 기술의 상용화까지 아직 충분한 시간이 있는 만큼, 다각도에서의 접근을 통해 기술을 검증하는 과정이 필요할 것이다.
5G까지 성공적인 상용화를 이루었다고는 하지만, 기술 개발 초기의 목표들이 전부 실현되지는 못했다는 것이 아쉬움으로 남는다. 6G는 충분한 연구개발 과정을 통해 기술/사회/문화적 변화의 예측을 기반으로 최적의 구조를 만들고 국가 지능화라는 목표를 완성하는 ‘지속가능한 디지털 사회 간접자본’으로 자리매김할 수 있어야 할 것이다.
본 내용은
전자통신동향분석 36권4호(통권 191)를 참고,
‘6G 모바일 코어 네트워크 기술 동향 및 연구 방향’
(고남석, 박노익, 김선미)을
재구성한 글입니다
