5G

5세대 이동통신(5G)

5G 또는 5세대 이동통신이란 최대 속도가 20Gbps에 달하는 이동통신 기술이다. 4세대 이동통신인 LTE에 비해 속도가 20배 가량 빠르고, 처리 용량은 100배 많다. 초고화질 영상이나 3D 입체영상, 360도 풀영상, 홀로그램 등 대용량 데이터 전송에 필수적이다. 강점인 초저지연성과 초연결성을 통해 4차 산업혁명의 핵심 기술인 가상현실(VR), 자율주행, 사물인터넷(IoT) 기술 등을 구현할 수 있다.

개요

5G의 정식 명칭은 'IMT-2020'으로 이는 국제전기통신연합(ITU)에서 정의한 5세대 통신규약이다. ITU가 정의한 5G는 최대 다운로드 속도가 20Gbps, 최저 다운로드 속도가 100Mbps인 이동통신 기술이다. 5G는 초고속, 초저지연, 초연결 등의 특징을 가지며, 이를 토대로 가상·증강현실(VR·AR), 자율주행, 사물인터넷(IoT) 기술 등을 구현할 수 있다. 이에 전 세계 여러 국가는 5G 기술과 시장 선점을 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있는데, 우리나라는 2018 평창동계올림픽에서 5G 기술을 적용해 화제를 모았다. 대표적으로 타임 슬라이스 기술이 5G를 통해 피겨스케이팅, 쇼트트랙, 아이스하키 등의 종목에 구현된 바 있다. 다양한 각도에서 찰나를 포착하는 타임슬라이스는 여러 대의 카메라가 동시에 촬영한 영상을 5G 단말기로 실시간 전송해주는 기술로, 고화질 이미지를 실시간으로 전송해야 하기 때문에 초고속 대용량 통신이 필요하다. 특히 앞서의 CDMA(2세대), WCDMA(3세대), LTE(4세대)가 휴대폰과 연결하는 통신망에 불과했던 반면 5G는 휴대폰의 영역을 넘어 모든 전자 기기를 연결하는 기술이다. 그로인해 5G는 가상현실(VR), 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 빅데이터 등과 연계해 스마트 팩토리, 원격의료, 무인배달, 클라우드·스트리밍 게임까지 다양한 분야에서 엄청난 변화를 일으킬 것으로 전망된다.

역사

1세대(1G)

1세대, 즉 1G 무선 표준은 1979년 일본 도쿄에서 처음 서비스된 이후 1984년까지 일본 전역에 배치됐다. 미국은 1983년 모토롤라 다이나택 휴대폰을 통해 첫 1G 네트워크를 개시했고 영국과 캐나다 등의 국가들이 뒤를 이었다.

2세대(2G)

1991년 핀란드에서 GSM(Global System for Mobile Communications) 표준이 상업적으로 출시됐다. 2G는 1G와 비교해 월등히 우월한 표준이었다. 특히 음질에서 정적 잡음과 배경잡음이 크게 감소하면서 괄목할 만한 수준으로 개선됬다. 이 밖에 개선된 무선 연결을 통해 SMS 문자 메시지를 지원했으며 디지털 암호화된 대화를 구현했고 모바일용 데이터 서비스 또한 최초로 제공됬다. 문자 메시지의 개발은 사람들이 소통하는 완전히 새로운 방식을 창출해냈다는 의미를 지닌다. 그러나 이러한 디지털적 변화는 휴대폰의 전파 도달 범위가 줄어든다는 특성으로 이어졌으며 도시 곳곳 셀 타워가 구축되는 원인이 되었다.

3세대(3G)

3G는 2001년 5월 프리 릴리즈 테스트를 거쳐 2001년 10월 일본에서 처음 출시됬다. 초창기에는 3G 지원 핸드폰의 부재로 서비스가 지연되는 현상도 있었지만 3G 역시 2G 보다 우수한 표준이었다. 3G 사용자는 위치 기반 서비스를 사용하고 모바일 TV를 시청할수 있고 화상회의에 참여하거나 주문형 동영상을 보는 것도 가능했다.

4세대(4G)

3G 와 4G 사이의 3.5G에 해당하는 와이브로(2006), HSDPA(2005)를 거쳐 본격 4G 서비스에 해당하는 LTE 기술이 2010년에 등장한다. LTE-A(2013), LTE-U(2015)와 같은 기술도 4G에 속한다. 4G는 표준에 따라 고속 이동 중에서도 100Mbps를 지원하고 정지 상태에서는 무려 1Gps를 지원할 수 있는 등 3G보다 월등히 뛰어난 성능을 보였다.

5세대(5G)

우선 5G는 4G 네트워크보다 약 3배 더 빠르며, 동시에 더 많은 장치의 연결을 지원하여 사물과 스마트홈 또는 도시의 인터넷과 같은 거대한 데이터 산업을 가능하게 할 가능성을 품고 있다. 2008년 대한민국은 5G 이동통신 시스템을 연구하는 R&D 프로그램을 개발했다. 4년뒤인 2012년 8월, 뉴욕 대학교는 5G 무선 네트워크에 대한 세부 작업을 수행하도록 설계된 연구 센터인 NYU WIRELESS를 설립했다. 같은 시기 유럽 집행위원회는 '소형 셀 기술(small cell technology)'에 초점을 맞춘 iJOIN EU 프로젝트에 참여하게 된다. 2013년 5월 삼성 전자는 5G 네트워크를 구축했다고 발표했다. 포브스에 따르면 삼성은 2022년까지 10조원 규모의 5G 네트워크 장비를 판매할 계획이라고 밝혔다. 2013년 11월 화웨이는 2018년 까지 5G 네트워크의 테스트 및 개발에 6억 달러를 투자할 것이라고 약속하며 5G 개발에 뛰어드는 모습을 보였다. 2016년 가디언 보도에 따르면 구글은 스카이벤더라는 5G 네트워크를 개발중임을 밝혔다. 여러 보고서에 따르면 이는 태양광 발전 드론을 통해 5G 연결을 제공하는 것이 목표라고 설명했다. 2016년 9월에 sk텔레콤과 삼성은 28GHz 옥외 5G 기지국 간의 핸드 오버 테스트를 성공적으로 완료했다고 발표했다. 2017년 2월 에릭슨은 5세대 무선 네트워크에 대한 엔드투엔드(end-to-end) 지원을 제공하는 최초의 5G 플랫폼을 출시했다. 2019년 4월 5일 삼성이 5G 스마트폰인 삼성전자 갤럭시S10을 출시하였고 출시 80일 만에 100만대가 팔리면서 본격적인 5G 시대를 선언했다. LG전자의 V50 ThinQ도 하루에 5천대 이상, 출시후 28만대 정도가 판매 된것으로 전해졌다. 이후, LG전자와 SKT가 5G 클라우드 기반의 로봇 개발 및 사업화 업무협약식을 맺고 SKT가 도이치텔레콤과 5G 합작회사를 설립하여 전세계 5G 시장에 기술 경쟁력을 제고하는 등 5G 개발에 더욱 박차를 가하는 모습을 보이고 있다.

특징

5G 시대에는 가상현실(VR)과 증강현실(AR)로 초실감형 콘텐츠를 즐기고, 스스로 주변 상황을 인지-판단하는 자율주행 자동차를 탈수 있게된다. 이런 비현실적인 일이 현실로 만들수 있는 이유가 5G의 큰 특징 3가지 덕분이다.

초고속성

5G는 4G보다 무러 20배 이상 빠른 속도를 제공하여 4K UHD 초고화질 영상을 몇 초 안에 다운받을 수 있게 된다. 또한 4G에 비해 100배는 넓어진 대용량 파이프라인을 제공하여 데이터들이 기존에 비해 더욱 빨리 움직일 수 있도록 도와준다.

초저지연성

5G는 기존 4G에 비해 통신응답의 지연속도가 10분의 1 이하로 줄어들게 된다. 1m/s까지 빨라지는 응답속도는 실시간으로 들어오는 정보들을 즉각 처리할 수 있도록 만들어주기 때문에 각종 상황에 정확하고 신속하고 대응할 수 있는 네트워크 기술의 발전을 불러오게 된다. 이로 인해 자동차가 실시간으로 교통정보를 분석해 스스로 빠른 길을 찾아가고, 교통신호시스템은 물론 주변의 위험 요소를 파악해 즉각적으로 반응 하는 자동주행차량이 나와 운전자가 안전하고 쾌적하게 이동할 수 있게 될것이다.

초연결성

5G의 발전으로 인해 미래에는 수많은 모바일 기기와 사물인터넷(IoT) 기기들에 센서가 들어가게 된다. 가정에만 국한되는것이 아닌 자동주행차량 같은 교통서비스는 물론, 공공안전 서비스 등 모든 영역이 센서에 반응하고, 5G 기술은 이를 원활하게 연결할 수 있도록 도와주게 될것이다. 모든 것이 네트워크로 연결된 다양한 융합 서비스는 엄청난 양의 지식들을 클라우드 플랫폼에 담을 수 있고, 이를 기반한 새로운 서버들이 활성화될 것이다.

문제점

지난 2019년 6월 22일 상암동에서 5G 자율주행차량이 시범운행 하는 모습을 보였다. 결과적으로 5G 자율주행차량이 운행 10여분 만에 중앙선을 침범하고 도로 통제용 러버콘을 밟는 등 미숙함을 드러냈다. 에스케이텔레콤 관계자는 “순간적으로 지피에스(GPS) 신호가 약해져 문제가 발생한 것이라고 밝혔으나 아직까지 5G의 상용화는 시간이 더 필요하다는 것을 깨닫게 된 시범운행이었다.

보안

5G 는 New Radio(NR)망을 사용하고 있는데 LTE의 폐쇄적인 구조와 달리 분산 구조형의 개방형으로 설계된다. 이로인해 주파수 대역을 쪼개 여러 분야에 분산 적용할 수 있는 '네트워크 슬라이싱' 기능이 구현된다. 이 기능을 활용하면 기지국 단위에서도 데이터를 처리하기 때문에 기존보다 개인정보가 해킹될 위험성이 더 높아진다. 게다가 New Radio는 자율주행차나 의료 등 사고 위험성이 큰 분야에도 적용될 것으로 예상되어 보안의 중요성은 더 부각될 수밖에 없다. 만일 자율주행차에 연결된 통신망이 해킹된다면 인명사고로까지 이어질 수 있고 늘 인터넷에 접속돼 있는 5G의 사물인터넷(IoT) 환경에서는 스마트폰 같은 제한 적인 통신 장비만 쓰던 4G 시대의 해킹 위험보다 해킹 시 그 위험성이 더 높아지게 된다.

값 비싼 서비스

크고 과감하며 광고하기 좋은 5G의 개념은 이동 통신사들로 하여금 추가적인 요금을 청구할 완벽할 이유를 제공하고 있다. 이미 AT&T는 5G를 원하는 경우 지갑을 열 준비를 해야 한다는 뉘앙스를 강하게 풍기고 있다. "우리가 오늘날 생각하는 가격 정책으로는 어려울 것이라 생각한다."고 AT&T가 모호한 입장을 밝혔고 하와이 미디어 행사에서 CNET는 "패러다임이 바뀌어야 한다." 고 밝혔다. 실제로 2019년 4월 5일 갤럭시 S10 을 시작으로 본격 상용화에 나섰으나 4G 와 특별한 차이점 없는 상태에서 요금제와 단말기 가격이 비싼편이라 이용자들의 불만이 극에 달한 상황이다.

대안

우리나라의 경우 보안상에서 취약점을 간파한 SK텔레콤에서는 이에 대한 보완을 위해, 현존하는 보안기술 중 가장 안전한 것으로 알려진 양자암호통신기업을 인수한 바 있다. 양자암호란 암호키를 가진 송·수신자만 암호화된 정보를 해독할 수 있고, 제 3자가 중간에서 정보를 가로채려고 시도할 시에는 양자의 상태 값이 훼손되어 복제가 불가능하기 때문에 안전한 통신을 할 수 있다는 설명이다. KT는 사물인터넷(IoT) 단말 보안성을 검증하고 취약점을 시험할 수 있는 융합보안실증센터를 열었다고 밝혔다. 센터는 해킹이나 분산 서비스 거부 공격(DDos) 등에게서 IoT 단말을 보호하기 위해 KT 과천타워에 설치되었고 앞으로 중소기업 제품을 포함한 유무선 단말의 설계나 출시 이전 단계부터 보안 검증을 수행하여 보안을 강화하였다. KT는 센터에서 권한탈취, 정보유출, 원격 조정 등 보안 취약점을 자동으로 검출하는 솔루션인 ‘기가 시큐어 봇’과 빅데이터 기반의 지능형 보안플랫폼인 ‘기가 시큐어 플랫폼’을 연동해 사용할 것이라 밝혔다. 또한 KT는 블록체인 기술을 기반으로 만든 보안 솔류션 '기가스텔스'를 네트워크에 적용하여 보안을 한층 강화시켰다. LG유플러스 또한 기존 보안장비 기능을 보완하기 위해 빅데이터 기반 지능형 분석 기술을 사용하고 있고 보안 강화를 위해 국가기관 및 주요 대학과 협업을 진행중이며, 양자암호통신 등 도·감청을 감시하는 기술을 추가적용하는 것을 검토하고 있는 것으로 알려졌다.

전망

5G 서비스는 많은 국가와 기업들이 관심을 가지고 투자를 하고있는 만큼 전망이 매우 밝은 편이다. 2019년 6월 에릭슨LG에서 발표한 에릭슨 모빌리티 보고서에 따르면 2019년 말까지 전 세계 5G 서비스 가입자의 수는 1,000만 명을 넘을 것이고 2024년까지 19억 명이 5G 서비스에 가입해 전체 모바일 가입자의 20% 이상을 차지하게 될것이라 설명했다. 또한, 2024년에는 5G 네트워크가 전체 모바일 데이터 트래픽의 35%를 전송할 것이고, 5G 서비스 범위는 전 세계 인구의 최대 65%를 담보할 수 있을 것이라고 긍정적인 성장 전망을 내다보았다. 북미에서는 2024년까지 전체 모바일 가입자의 60%에 이르는 수치인 약 2억 7,000만 명의 5G 가입자를 확보할 것으로 예상된다. 산업 분석기관인 액센츄어 스트래티지(Accenture Strategy)는 미국 통신 사업자들이 향후 수년간 5G 무선통신에 2750억 달러를 투자하며, 그로 인해 새로운 일자리 300만 개가 창출될 것으로 전망했고 이로인해 5G 인프라 투자가 GDP에 미치는 영향은 5000억 달러에 이를 전망이다.

참고자료

• 〈5세대 이동통신〉, 《네이버 지식백과》
• 〈1979년에서 2017년까지, 5G의 역사〉, 《CIO KOREA》, 2018-09-12
• 〈3가지 키워드로 알아보는 5G 시대의 특징〉, 《늘 곁에 kt 블로그》, 2017-08-29
• 〈5G〉, 《나무위키》
• 〈중앙선 넘고 러버콘 밟고…장관·시장 탄 5G 자율주행차 ‘벌점’〉, 《한겨레》2019-06-23
• 〈칼럼 | 2019년에도 5G를 비판적으로 봐야 하는 5가지 이유〉, 《CIO KOREA》, 2018-12-14
• 〈5G 시대, 해킹에 대비하는 통신사들의 자세〉, 《서울신문》, 2019-05-22
• 〈5G 네트워크와 디바이스에 관한 17가지 전망 : 에릭슨 모빌리티 보고서〉, 《ITWORLD》, 2019-06-21

같이 보기

• 4차 산업혁명
• 스마트 기기
• 스마트홈
• 인공지능

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