5G,
초연결시대의 사용자경험 / 1부
5G란 무엇일까, 5G 시대 산업생태계에는 어떤 변화가 있을까 ㅣ 송보령
“We are truly switching on 5G in 2019.”
지난 2019년 2월 25일부터 나흘간 스페인 바르셀로나에서 열린 MWC 2019에서는 MWC 2018에 이어 계속해서 5G에 주목하며 '지능형 연결성(Intelligent Connectivity)'이라는 캐치프레이즈로 5G 시대로의 본격적인 전환을 알렸습니다.
< MWC 2019 현장 / 출처 : https://www.cnet.com/news >'지능형 연결성'은 고속 5G 네트워크와 AI, IoT 등이 융합하면서 네트워크가 지능을 갖게 될 것이며 새로운 가치를 창출할 수 있다는 것을 의미합니다. 5G 기술이 적용될 것으로 주목받는 AI, IoT, 자율주행, 스마트팩토리 등의 미래산업분야는 5G가 기반이 되었을 때 더 빠르고 효율적인 네트워크 환경으로 보다 고도화된 상황별 맞춤형 경험을 제공할 수 있다는 점에서 기업들이 큰 관심을 두고 여러 가지 예시들을 만들고 테스트하고 있었습니다. 또 지난 4월 3일 오후 11시경에는 우리나라에서 세계 최초로 5G 상용화를 시작하기도 했는데요. 이렇게 바로 눈 앞으로 다가온 5G 시대를 준비하기 위해서 기본적으로 5G가 무엇인지 이해하고 앞으로 다가올 5G 세상은 어떤 세상일지 한번 생각해보는 시간을 가지는 것에 필요성을 느껴 이번 글을 기획하게 되었습니다.
범위가 넓은 주제인 만큼 내용이 길어질 것을 고려하여 1,2부로 나눠 다루어보려고 합니다. 1부에서는 5G의 원리, 특징 등 기본적인 개념 이해를 위해 필요한 내용과 5G가 산업생태계에 끼칠 영향, 그리고 앞으로의 상용화를 위해 넘어서야 할 문제점에 대해 정리했습니다. 이후 2부에서는 주요 미래산업분야에서 보여질 5G 기술 적용사례에는 무엇이 있고 그로 인해 사용자 경험에는 어떤 변화가 있을지 생각해본 내용을 다룰 것입니다.
What exactly is 5G?
5G는 정확히 어떤 것일까요? 이전보다 더 빠른 데이터 전송속도를 지원한다는, 우리가 익히 알고 있는 특징만으로는 5G가 가진 모든 가능성을 상상하기 어렵습니다. 5G가 어떤 원리로 기존 4G 환경보다 빠르고 효율적일 수 있으며 속도 외에 또 어떤 특징들을 가지는지 먼저 알아볼 필요가 있습니다. 그를 위해 우선 5G 네트워크가 어떤 방식으로 작동하는지부터 살펴보았습니다.
< 5G 작동방식 / 출처 : https://www.infineon.com >초고속 5G 환경을 위한 가장 중요한 조건은 바로 주파수 대역입니다. 이제까지 스마트폰과 그 외 모든 전자 디바이스는 3KHz~3GHz의 매우 좁은 주파수 대역을 사용해왔습니다. 하지만 갈수록 더 많은 디바이스가 이 대역을 공유하면서 포화상태에 이르렀고 그에 따라 데이터 전송 속도가 점점 느려지고 연결 실패 가능성이 높아지게 되었습니다. 그래서 5G는 지금까지 잘 사용되지 않던 6GHz 이하 대역은 물론 30GHz~300GHz 사이의 [1] 밀리미터파(초고주파) 대역을 사용합니다. 초고주파 대역은 대부분의 나라에서 사용 빈도가 낮은 대역으로 새롭게 경작할 텅 빈 영토와 같습니다. 이러한 미개척 주파수 대역을 발굴하게 되면 데이터가 다니는 길을 기존보다 10~100배나 확장하게 됩니다.
다만 이러한 초고주파에는 단점이 있는데, 물리적 특성상 도달거리가 짧다는 것과 장애물을 통과하는 투과력이 상대적으로 약하다는 것입니다. 그래서 이러한 단점을 보완하고 주파수의 효율을 높이기 위해 [2] 대용량 MIMO 기술과 [3] 빔포밍 기술이라는 5G 표준 기술들이 도입되었습니다. 대용량 MIMO 기술은 송수신 기지국에 수백 개의 안테나를 사용하기 때문에 기존 최대 8개의 안테나를 결합하는 LTE에 비해 네트워크 용량을 수 배로 늘릴 수 있습니다. 그리고 기존의 1차원 안테나 배열이 아닌 수십 개 이상의 안테나를 2차원으로 배치해 수직-수평 방향 사용자를 모두 구분할 수 있어 더 많은 다중 사용자를 동시에 지원할 수 있습니다. 이러한 대용량 MIMO는 밀리미터파의 장점을 활용하기 위해 빔포밍을 통한 안정적인 전송기술을 필요로 합니다. 빔포밍 기술은 여러 개의 안테나를 사용하며 실리게 되는 다수의 신호를 각기 정밀하게 제어하여 각기 다른 방향의 각기 다른 수신자에게 집중 전송할 수 있습니다. 이를 통해 거리를 늘리고 더욱 안정적인 연결과 더 높은 전송 속도를 달성하며 빔(beam) 간에 간섭을 최소화시킬 수 있습니다.
거리가 짧고 투과력이 낮은 5G의 단점을 보완하기 위해 가입자와 가까운 곳에 다수의 소형 전송 기지국을 설치하는 [4] 스몰셀 네트워크를 형성하여 기존 셀룰러 네트워크를 확장하고 데이터 전송 데드 스폿(dead spot)을 피할 수 있습니다. 이렇게 5G는 새로운 주파수 대역 발굴과 최적의 성능 구현을 위한 표준 기술들로 4G를 대체하며 모든 사물이 네트워크에 연결될 초연결시대에 대응할 차세대 이동통신이 될 수 있습니다.
그리고 그렇게 구현될 5G 기술의 최대 특징은 아래 3가지로 정의되고 있습니다.
1) 초광대역 이동통신 (eMBB : enhanced Mobile-Broadband)
5G는 더 큰 주파수 대역폭을 사용하고 더 많은 안테나를 사용해 더 많은 데이터를 고속으로 보낼 수 있습니다. 사용자당 100 Mbps에서 최대 20Gbps까지의 빠른 데이터 전송속도를 목표로 하며 이는 15GB 사이즈의 고화질 영화 1편을 6초 정도 이내에 다운로드할 수 있다는 것을 뜻합니다. 기존의 4G 환경에서는 240초가 소요되었던 것에 비하면 약 40배 정도 빨라지는 셈입니다.
2) 고신뢰∙초저지연 통신 (Ultra Reliable & Low Latency Communications)
5G는 네트워크의 안정성이 높고 통신을 시작하는데 걸리는 지연시간이 극도로 짧습니다. 기존 수십 밀리 세컨트(1ms = 1/1000 초)였던 지연 시간은 5G 네트워크에서 1ms 수준에 불과합니다. 이러한 특징은 로봇 원격제어, 자율주행차, 클라우드 게이밍 등 네트워크의 실시간 반응을 필요로 하는 서비스에서 힘을 발휘합니다. 예를 들어 시속 100km/h 자율주행 차량 앞에 장애물이 나타났을 때 4G 환경에서는 차가 1m 이상 주행한 후 긴급 제동 명령을 수신하는 반면, 5G 환경에서는 불과 3m도 진행하지 않고 정지신호를 받을 수 있기 때문에 사고를 획기적으로 줄일 수 있습니다.
3) 대량 연결 (mMTC : massive Machine-Type Communications)
5G는 우리 주변의 모든 사물을 인터넷에 연결할 수 있는 초고밀도의 대용량 네트워크입니다. 수많은 가정용, 산업용 사물인터넷 기기들이 서로 연결되어 동작하는 미래 환경을 준비하기 위한 기술로 1km2 면적 안에서 100만 개의 기기들을 연결할 수 있도록 지원하는 것을 목표로 하고 있습니다.
<5G 기술의 3대 기술 특징을 기존 4G와 비교한 사례 / 출처 : 5G 국제 표준의 이해(2018년 6월 삼성 발행) >이러한 5G의 3가지 특징을 더 쉽게 표현해본다면,
5G는 더 널리(Broader), 더 빨리(Faster), 더 많이(More) 연결하는 이동통신이라 할 수 있겠습니다.
So, what does 5G make possible?
더 널리, 더 빨리, 더 많이 데이터를 전송하는 5G의 도움으로 앞으로 다양한 유망산업분야들이 부상할 수 있을 것으로 예상되는데요. 그들은 5G의 각 특징을 활용할 뿐만 아니라 복수의 특징에 힘입어 구현되기도 합니다.
< 5G의 기술 특징에 따른 유망 섹터 / 출처 : 5G가 촉발한 산업 생태계 변화(삼정 KPMG 경제 연구원) >예를 들어 VR(가상현실), AR(증강현실), MR(혼합현실)과 같은 실감형 콘텐츠나 클라우드 기반 게이밍 서비스는 초광대역(초고속)과 초저지연이라는 특징이 모두 확보되어야 실현될 수 있습니다. 자율주행차, 원격의료 분야는 고신뢰∙초저지연을 기반으로 합니다. 스마트홈, 스마트시티, Massive IoT는 대역폭(속도)이나 저지연성보다는 대량 연결과 네트워크 효율성이 확보되어야만 하는 분야입니다.
< 5G의 기술 도입에 따른 장단기 영향 / 출처 : 5G가 촉발한 산업 생태계 변화(삼정 KPMG 경제 연구원) >삼정 KPMG 경제 연구원에 따르면 이러한 각 산업에서의 기술 구현은 엔터테인먼트 분야에서 자율주행차 분야까지 단계적으로 확대될 것으로 예상되고 있으며 장기적으로는 스마트팩토리, 원격의료, 스마트시티 등의 사업화가 이어지면서 점차 완전히 연결된 사회로 나아갈 수 있을 것으로 보입니다. 그리고 이를 비즈니스적인 관점에서 보면, 초기 시장에서는 B2C 중심으로 사업이 진행되지만 점차 B2B 영역에서 다양한 신규 서비스들이 등장하는 형태로 시장이 전개될 것을 알 수 있습니다.
<B2C 시장은 매스마켓을 형성하고 B2B 시장은 롱테일이 된다. /출처: '5G 서비스가 넘어야 할 과제들'_LG경제연구원(장재현) 5G services have challenges to overcome..
그렇다면 결과적으로 우리는 5G의 상용화를 통해 B2B 시장에서의 의미 있는 변화를 기대하게 되는 것인데, 다만 이러한 발전방향은 크게 2가지 우려사항을 내포하고 있습니다. 첫 번째는 5G와 관련한 초기 수요가 충분한가의 문제입니다. 5G는 초고속∙대용량 데이터 전송을 지원하기 때문에 그만큼 소비자들은 더 많은 데이터를 이용하게 될 것이고 데이터 사용량이 늘어난 만큼 높은 요금을 지불해야 하는데 이에 대해 소비자들이 5G로 전환할 필요성을 느끼지 못할 수 있습니다. 실제로 올해 3월 27일 SK텔레콤이 정부에 제출한 '데이터 이용구간에 따라 최저 7만 원부터 11만 원대까지 나오는 5G 요금제'는 중∙저가 요금제가 없어 고객 선택권을 제한한다는 소비자단체의 큰 반대로 곧바로 반려되기도 했습니다.
두 번째 문제는 B2B 서비스가 본격화되는 시기가 5G 상용화 시점과는 차이가 있다는 점입니다. 자율주행차, 원격 의료, 스마트 팩토리 등의 서비스를 상용화하기 위한 기술은 상당 수준에 올랐다고는 하지만 기업이 실제로 이를 도입하기까지는 적지 않은 시간이 걸릴 것입니다. 시장조사기관인 가트너가 매년 제시하는 신기술 하이프 사이클(기술성장주기)에 따르면 자율주행차가 자리 잡는 데에는 10년 이상 걸릴 것으로 보고 있으며 스마트 로봇, 스마트 팩토리 등과 관련된 기술들도 5~10년 정도의 시간이 필요합니다. 그렇게 되면 2020년 전후로 상용화되는 5G와는 최소 5년 이상의 차이가 날 수도 있습니다. 많은 B2B 서비스들이 5G 시대에 시작은 되더라도 5G 이후 세대의 통신기술이 도입되었을 때에서야 본격화될 가능성이 있다는 것입니다.
< 단시일 내에 본격화하기 어려운 B2B 애플리케이션 /출처: '5G 서비스가 넘어야 할 과제들'_LG경제연구원(장재현) >이러한 우려 사항들을 극복하기 위해 각 업계에서는 지속적으로 해결방안을 모색하고 있습니다. 먼저 최근 5G 요금 문제와 관련해 주목받고 있는 개념에 '제로 레이팅'이 있습니다. 제로 레이팅이란, 콘텐츠 사업자가 이동통신사와 제휴를 맺어 이용자의 데이터 이용료를 면제 또는 할인해 주는 제도입니다. 데이터 사용량이 급격히 늘어날 5G 시대를 앞두고 통신비 인하의 대안으로 많이 거론되고 있고 현재 이동통신 3사에서는 이미 여러 서비스들과 제휴하며 제로레이팅 서비스를 제공하고 있습니다.
< SK텔레콤이 제로레이팅 서비스로 제공하고 있는 11번가 / 출처 : SK텔레콤 >
< 이동통신 3사 제로레이팅 서비스 현황(2018.08), 제로레이팅 규제 여부에 대한 국민의견 / 출처 : 경향신문, 아시아투데이 >이에 대해 이동통신사가 데이터를 차별적으로 운영하면서 대규모 자본을 가진 소수 사업자에게 유리한 방향으로 흘러갈 수 있고 중소 사업자들은 시장 진입장벽이 생길 수 있다는 부정적인 의견도 나오고 있지만, 소비자들이 데이터 부담이 높은 콘텐츠를 이용하는 시간이 늘게 되면서 제로레이팅 서비스 필요성에 대해 대부분 찬성하는 모습을 보이고 있다는 점으로 봤을 때 앞으로도 각 통신사와 서비스에서는 제로레이팅을 5G 통신비 인하 대안으로써 적극적으로 활용할 것으로 예상됩니다.
두 번째로 기업들이 5G를 활용한 B2B 서비스를 적극적으로 상용화하기 힘든 이유는 서비스를 도입했을 때 기업이 얻을 수 있는 이점이 무엇인지, 필요한 투자비는 얼마인지 등이 명확하지 않기 때문입니다. 또, 제도와 규제 문제를 해결해야만 하는 서비스들도 있기 때문에 이러한 문제에 있어서는 정부에서의 역할이 어느 때보다 중요해집니다. 이러한 관점에서 정부차원의 지원이 가장 명확하게 요구되는 분야는 무엇보다 스마트시티와 같은 거대 산업분야가 될 것으로 보이는데, LG 경제연구원에 따르면 이러한 사업을 정부가 먼저 적극적으로 이끌면서 B2G 사업을 구축해나가면 그 안에서 스마트 교통이나 스마트 물류, 스마트 에너지 등 다양한 서비스가 활성화될 수 있을 것이고 이를 통해 축적된 경험이 기업으로 확산되면서 소극적인 기업들의 입장을 바꿀 수 있을 것으로 보입니다.
LG U+ 5G 광고지금까지 5G에 대한 개념과 적용범위 그리고 5G가 넘어야 할 과제들까지 살펴보았습니다. 5G에 대해 알아갈수록 이 혁신적인 통신환경으로의 진입이 바로 눈앞에 다가온 것을 알 수 있으면서도, 한편으로는 그를 통해 우리가 꿈꾸던 미래기술들을 우리 삶 속에서 정말 활용할 수 있기까지는 아직 채워 넣어야 할 것들이 많음이 보이기도 했습니다. 콘텐츠/인프라 구축, 법적 규제, 사회적 인식 등 여러 가지 넘어서야 할 문제들이 있지만 우리는 그중 미래기술을 이용하게 되었을 때 사용자들이 어떤 다른 경험을 하게 될지에 초점을 맞추어 앞으로의 5G 시대를 살펴보고 어떤 것들이 중요하게 될지를 생각해보려고 합니다. 1부를 통해서는 그동안 광고로서 보고 들었던 5G가 대체 무엇인지 정확히 알고, 우리의 미래를 어디까지 바꿀 수 있는 서비스인지 좀 더 널리 내다볼 수 있는데 도움이 될 수 있었다면 좋겠습니다.
다음 2부에서는 분야별 5G 기술 적용사례로
1. 클라우드 게임 스트리밍
2. AR/VR를 통한 소셜라이징
3. 자율주행차와 AI 인포테인먼트
3가지를 들고 그에 따른 사용자 경험의 변화에 대해 함께 살펴보도록 하겠습니다.
[출처 및 참고자료]
2) '5G is becoming a commercial reality'- Börje Ekholm - CEO Ericsson @ MWC 2019
3) 5G 기술 작동원리 // 5G 국제표준의 이해 // 5G 기술의 최대 특징
