이동통신, RF, 광통신, 위성통신, 네트워크 최적화 등 글로벌 선도 수준
Tbps 무선통신, 3차원 이동통신, 지능형 무선액세스, Thz RF부품,
3차원 위성통신, 종단 간 초정밀 네트워크, 지능형 6G 모바일 네트워크 기술 등
[애플경제 김홍기 기자] 6G가 펼쳐지는 미래는 어떠할까. 또 우리나라의 6G 기술 개발은 어느 수준까지 와있을까. 전문가들과 한국과학기술기획평가원, 정보통신기획평가원, 정보산업연합회 등 각종 연구기관들의 연구에 따르면 우리 역시 이동통신, RF, 광통신, 위성통신, 네트워크 등 고도화와 첨단화된 기술 개발에 상당한 수준의 성과를 거두고 있는 것으로 알려지고 있다. 6G는 5G의 요구사항인 초고속, 초저지연, 초연결의 확장과 함께, 초공간, 초지능, 초신뢰를 더한 6가지 기술 특성으로 구성된다.
즉, 5G 성능 고도화를 통해 자율주행, 오감 홀로그램 통신, 원격 수술 등 5G 서비스의 본격 확산에 따른 초고속, 초저지연, 초연결의 고도화를 지향하게 된다. 또 ‘네트워크 완전 지능화’를 통해 지능형 유무선 통신 인프라 기반의 인공지능 에이전트 간에 대규모 협업을 가능하게 한다. 이를 통해 다양한 융합 서비스가 일상에 보편화 될 수 있다. ‘통신 커버리지 초월과 확대’를 통해선 기존 육상 중심의 통신 서비스에서 해상, 공중, 우주 등 보편적 무선통신 서비스를 제공할 수 있는 인프라를 가시화할 것으로 예상된다.
앞서 6가지 기술특성을 구현하기 위해 이동통신, RF, 광통신, 위성통신, 네트워크 등 세부적인 기술로 발전하고 있다. 이동통신의 경우는 Tbps 무선통신, 3차원 이동통신, 지능형 무선액세스, RF의 경우는 Thz RF부품, Thz 주파수, 그리고 광통신은 Tbps 광통신, 위성통신은 3차원 위성통신, 네트워크는 종단 간 초정밀 네트워크, 지능형 6G 모바일 코어 네트워크 등으로 구분된다.
지난 2019년 세계 최초로 5G를 실용화한 바 있는 우리나라도 6G 기술 개발과 적용에 박차를 가하고 있다. 6G 트래픽 처리를 위해 새로운 주파수 대역인 THz 대역을 이용한 Tbps급 무선통신 기술 연구가 국내 기업과 정부 주관으로 진행되고 있다. 또 ‘3차원 공간 이동통신’의 경우 국내 이동통신 사업자, 학계 등에서는 다양한 이동체 기지국 기술이나, UAV/UAM 관련 기술 개발이 진행 중이다.
지능형 무선액세스, 즉 기존 5G 통신에서는 AI를 매우 제한적으로 사용하고 있으나, 6G에서는 개발 초기 단계부터 인공지능 적용을 고려하고 있다. Thz RF 부품 분야에선 광소자 및 전자소자 기반의 테라헤르츠 신호발생기, 검출기 등 단위부품은 개발된 상태다. 다만 양산용 실리콘 반도체 공정 기반의 고집적 다채널 빔포밍 칩은 개발 초기 단계에 머물러있다.
THz 주파수 대역(0.1~0.3㎔)의 전파 특성이나 채널모델링의 경우 출연연구소나 일부 대학에서 단거리 혹은 실내 전파환경을 중심으로 기초연구가 진행 중이다.
5G 상용화 후 전자파 인체영향과 EMC 측정 및 대책기술 관련 연구는 밀리미터파 대역으로 그 범위가 확장되고 있다. 그러나 THz 대역은 관련 연구가 필요하다는 주문이다. Tbps 광통신(테라급 광액세스 기술) 역시 국내 산학연에서 가상･개방형구조 대응, 대용량･경제적
광전송기술 연구에 주력하고 있다. 또 모바일 데이터 수용을 위한 광인터페이스 기반의 프론트홀 기술 연구와 개발이 진행되고 있다.
3차원 공간 위성통신의 경우는 통신 탑재체가 위성 궤도 내에서 운용하고 있는 중에도 빔의 형상이나 방향을 바꿀 수 있는 안테나 개발 관련 핵심기술을 이미 보유하고 있다. 또한 정부출연 연구기관을 중심으로 DVB 규격 기반 위성통신 기술을 확보했고, 3GPP 표준 기반 전송기술 관련 연구를 진행 중이다. 위성통신용 안테나와 RF 기술은 상용 제품 판매 중에 있으나, 위상 배열 안테나와 핵심 부품 기술은 초기 단계에 머물러 있다.
종단간 초정밀 네트워크의 경우 산업체에서 상용 칩 기반 TSN 스위치 개발이 완료되었다. 또한 DetNet 기술 국제표준화, DetNet 지원 패킷 전달 모듈 및 시스템 개발, DetNet 광역화 기술 연구개발이 산학연 공동으로 추진되고 있다. 지능형 모바일 코어 네트워크는 아직 기술 연구 초기단계다. 이에 정부가 주도하는 연구가 금년 내로 시작될 계획이며, 일부 대기업에서 비전 제시나 개념 설정 수준으로 시도하고 있다.
한편 이동통신의 세부 기술인 Tbps 무선통신은 Thz 초광대역 신호 대역폭을 사용하여 최대 전송속도 1Tbps, 사용자 체감전송속도 1Gbps를 제공하는 무선통신 핵심기술이다. 또 3차원 공간 이동통신은 에어택시, 스마트항공, 드론 등 향후 10년 이내에 본격적으로 등장할 무인비행체 서비스 실현을 위한 기술이다. 지능형무선액세스는 단위 면적당 대규모대용량 트래픽 수용과 복합 상황 처리를 위한 고도의 복잡성을 띤 무선 액세스의 지능화 내지 최적화 기술이다.
RF기술을 실현하기 위해선 Thz RF부품이 우선 중요하다. 114GHz~1THz에서 동작하고 30GHz까지의 대역폭을 지원하는 Thz 6G 기지국이나, 단말기용 RF, 안테나 부품,, 전치단 구현에 적용할 GaN 반도체 공정, 광기반 부품 기술 등이 필요하다. Thz 주파수, 즉 통신용으로 사용되지 않던 100G 이상의 주파수와 최대 40GHz의 대역폭이 필요함에 따라 무선전송시스템 설계에 필요한 전파 채널 모델이나, 기지국과 단말기의 전자파 안전성 평가 기술이 중요하다. 또 6G 서비스의 대규모 데이터 트래픽으로 인해 발생하는 속도나 용량, 에너지, 상면적, 지연, 경제성 등의 문제를 해결하기 위한 광통신 원천기술도 핵심이다.
저궤도, 정지궤도 위성을 이용하여 커버리지가 전 지구적으로 확대됨에 따라 필요한 3차원 공간 위성통신 기술도 필수다. 3D 홀로그램, 원격제어, 의료 등 실시간 초실감 서비스의 품질 보장을 위해 종단간 초저지연, 고정밀 네트워크 기술도 필요하다. 또한 미래의 초분산화되고 복잡해지는 네트워크 및 서비스 환경에 대응할 수 있는 지능형 모바일 코어 네트워크 기술도 중요하다.
다른 선진 국가나 글로벌 기업들도 5G 인프라 구축과 병행하여 미래 6G 통신 산업 선점을 위해 관련 R&D에 적극적이다. 5G R&D의 경우 상용화 7년 전인 2013년경 착수되었으며, 6G의 경우 2028년 상용화를 대비하여 글로벌 각국에서 2018년경부터 R&D를 착수할 계획이다.
글로벌 기업들도 이미 지난 2019년 ‘6G 무선통신정상회의’에서 6G에 대한 비전을 제시하고, 도전과제를 제시하는 등 활발한 논의를 진행하고 있다. 삼성전자와 화웨이, 에릭슨, 노키아, 도코모 등이 관련된 기술 개발과 비전 제시에 앞장서고 있다.