‘5G’는 5세대 이동통신을 일컫는 말로, 현재 국내에 상용화 중인 이동통신은 4세대인 ‘4G’이다. 한국과 일본은 4G가 일반적으로 사용되고 있지만 세계적으로는 아직 4G의 확산이 초기단계에 머무르고 있다. 평창동계올림픽이 열리는 2018년이면 5G가 구현될 예정이다. 당장 얼마 남지 않은 이 시기에 정말 5G는 구현될 수 있을까?

5G, 국제 표준은 아직

5G는 아직 상용화되지 않은 기술이고 평창올림픽을 통해 구현할 예정이라고 해도 각계 전문가들은 2020년 정도는 되어야만 5G가 지금의 4G만큼 상용화될 것이라고 판단하고 있다. 그렇다면 현재 표준화는 얼마나 진행되고 있을까?

국제전기통신연합(이하 ITU)를 대표적인 5G 표준화 진행 기관으로 꼽을 수 있다. ITU의 ITU-R WP5D는 3G와 4G의 이동통신 국제표준을 제정한 기관이기도 하다. 4G 표준은 2003년에 4G 비전을 완성한 후 9년동안의 연구 개발 기간을 거쳐 2012년 M.2012 권고서로 승인됐는데, 5G 또한 이와 비슷한 과정으로 진행될 것으로 예상된다. 2015년에 ITU에서 5G 비전을 발표했으며, 올해부터 3GPP 등 사실표준화 단체에서 5G 후보기술 및 규격을 본격 개발할 예정이다.

‘IMT-2020’은 ITU에서 5G를 칭하는 공식 용어이다. 2015년 10월 말 ITU 전파통신총회에서는 결의 56-2를 개정하며 승인됐고, IMT-2020 표준화를 진행하는 원칙과 절차 또한 결의 65로 신규 제정됐다.

ITU의 5G 비전 권고에 따르면 5G는 신규 무선접속기술뿐만 아니라 4G 진화기술 중에서도 5G 성능을 만족한다면 5G의 범주로 포함될 수 있기 때문에, 5G는 기존 이동통신 성능이 향상된 진화 기술과 새로운 주파수 기술/무선접속기술이 공존하는 개념이 된다. 다시 말해 5G는 LTE 진화기술과 신규무선접속기술(New Radio Access Technology)을 모두 포함하고, 기존 6GHz 이하 저주파 대역 및 6GHz 이상 고주파 대역에서 모두 사용이 가능한 표준인 것이다.

유럽과 중국처럼 아직 도심 밀집 소규모 지역에 LTE 망이 국한된 지역들은 새로운 5G 표준이 2020년에 나온다면 4G 투자를 접고 2020년까지 기다렸다가 바로 5G로 투자를 돌릴 수 있다는 우려가 있다. 4G 진화기술도 5G 성능을 만족한다면 5G 범주에 포함시킬 수 있다는 개념이 나오게 된 배경 중 하나가 바로 이 우려 때문이었다.

ITU는 작년부터 5G 비전에 기반해 규격 개발 등의 5G 기술 표준화 착수가 시작됐다. 올해까지는 5G 기술 성능 요구 사항, 평가 방법 및 기준에 대한 상세 가이드라인이 제공될 예정이며, 이것을 근거로 올해 10월부터 ITU는 외부 기관으로부터 5G 후보기술 제안을 받기 시작한다. 접수된 후보기술에 대한 평가와 함께 그 결과를 바탕으로 한 합의 및 조정 과정을 거치면 최종적으로 2020년에 5G 국제 표준을 승인하는 것이 ITU의 계획이다.

지금까지 기술한 내용을 정리해보면 ITU는 5G의 국제 표준을 정의하는 기관이지 5G를 직접 개발하는 곳은 아니다. 실질적으로 5G의 기술규격을 개발할 곳은 유럽 중심의 이동통신 표준화 단체인 3GPP(3rd Generation Partnership Projec)이다. 3GPP는 한국(TTA), 미국(ATIS), 유렵(ETSI), 중국(CCSA), 일본(ARIB, TTC), 인도(TSDSI)의 표준화단체들을 회원으로 두고 있으며, 회원들이 보유한 산업체는 주요 이동통신 제조사, 통신사로 약 400개 이상이다. 이 400개의 업체들이 합의하여 기술을 개발하고 지역 및 국가 표준화기구에서 채택한 세부 규격은 실질적은 측면에서 de-facto 국제표준이 되고 있는 것이다. 3GPP에서 개발한 세부규격은 ITU가 정한 비전, 평가 기준에 따라 만들었기 때문에 공식 국제표준이 되고 이는 자연스럽게 ITU에 참여하는 개발도상국가로 확산되는 선순환 구조를 구성하게 된다.

이통사·단말제조사 등 관련업체 협력 활발

지금부터는 5G를 실질적으로 상용화할 전 세계 통신사업자들의 5G 추진 동향에 대해 살펴보자(ETRI ‘통신사업자들의 5G 이동통신 추진 동향’ 참조). 미국은 2016년 7월 연방통신위원회(FCC: Federal Communications Commission)가 세계 최초로 5G 통신에 사용할 주파수로 28GHz 대역을 할당했고, 4억 달러 가량을 투자할 계획이다. 이로써 미국의 이동통신 업체들은 5G 표준이 확정되기도 전에 일찍 5G 이동통신 사업에 뛰어들 수 있게 됐다. 더불어 관련 인프라 투자를 주장했던 도널드 트럼프가 대통령에 취임하면서 AT&T와 버라이즌 등의 이동통신사들이 5G 시험망 운용에 적극적으로 나서고 있다.

일본은 총무성의 주도로 2020년 도쿄올림픽에서 5G 서비스 상용화를 목표로 설정하고 해당 전략을 공격적으로 추진 중이다. 현재 5G 서비스의 조기 안착을 위해 신규 시장 발굴에 초점을 맞추고 있으며, 총무성은 스포츠, 엔테인먼트, 의료, 스마트하우스, 교통 등 9개 분야를 선정해 5G를 활용한 신규서비스를 준비하고 있다.

일본도 당장 3년 후에 5G를 상용화하는 것이 목표이기 때문에 일본의 대표적인 이동통신사인 NTT도코모가 활발한 움직임을 보이고 있다. 2014년에 5G 백서를 발간한 NTT도코모는 2016년 3월부터 5G 기초 기술을 검토했으며 2019년 6월 ITU에 초기 5G 기술사양을 제출하고 2020년 10월에 최종적으로 5G 사양을 확정하는 것이 목표이다.

통신장비업체, 단말제조업체와의 협력도 돋보인다. 현재 NTT도코모는 에릭슨과 5G 기술개발을 제휴해 매시브 MIMO 등의 연구를 수행하고 있으며, 삼성전자와는 초광대역 하이브리드 빔포밍(Beamforming) 및 빔트레킹(Beamtracking) 기술을 공동 개발 중이다. 뿐만 아니라 2015년 7월에는 인텔, 퀄컴, 파나소닉, 키사이트, GmbH 등과 제휴를 맺어 5G 디바이스 및 통신시스템, 5G 실험결과를 측정하는 계측기 관련 기술을 개발하기로 합의하기도 했다.

NTT도코모는 이미 2013년 2월 동경공업대와 함께 11GHz 대역에서 약 10Gbps를 시연한 바 있다. 또한 2015년 2월에는 도쿄올림픽에서 구현할 5G 최신 기술로 스마트 내비게이션, 개인 맞춤형 서비스, 음성서비스 기술, SIM 인증기술 등을 공개했으며, 뒤이어 에릭슨과 함께 5G 옥외실험을 시행하며 수신시의 속도가 매초 4.5GB 이상인 데이터 통신에 성공하기도 했다. 가장 최근에는 도쿄 시내 두 곳에 5G 트라이얼 사이트 구역을 설정해 5G 이동통신 서비스를 일반인들도 체험할 수 있는 장을 마련한 바 있다.

중국은 4G 서비스가 보급된 지 얼마되지 않았기 때문에 초기에는 5G 서비스의 조기 사용화에 소극적이었으나, 4G 유저가 급증하자 5G 이동통신 기술 선점에 적극적인 자세를 보이고 있다. 중국의 공업정보화부와 국가발전개혁위원회, 과학기술부 등 3개 부처와 차이나 모바일, 차이나유니콤, 차이나텔레콤, 화웨이, ZTE 등 민간기업들과 학계전분가들이 참가해 IMT-2020 추진그룹을 결성하기도 했다. 공업정보화부와 IMT-2020 태스크포스(5GTF)는 올해부터 5G 이동통신 테스트를 시작하고 2019년에 통신망을 개통한 후 2020년부터 상용화를 시작하는 것을 목표로 하고 있다.

8억 4천만명이라는 어마어마한 수의 가입자를 거느리고 있는 중국의 최대 이동통신사 차이나모바일은 4G 서비스에 있어서 경쟁사인 차이나유니콤, 차이나텔레콤보다 먼저 투자를 시작해 큰 이익을 본 경험이 있어 5G 개발에도 가장 적극적이다. 차이나모바일은 중국 전역의 20곳, 총 100여 개 도시에서 독자적으로 5G 시범서비스를 제공하고자 준비 중에 있다. 현재 기초기술 개발은 이미 완료한 상태이며, 곧 실증실험에 들어갈 예정이라고 한다. 2018년부터는 일부 지역에 상용화하고 2019년부터 중국 내 4G 기지국 100만 개 이상을 5G로 업데이트한 후 2020년부터 전국 서비스를 개시하는 것이 차이나모바일의 계획이다.

이제 한국이다. 한국은 세계에서 4G LTE 네트워크 구축이 가장 잘 되어있는 국가로, 5G 이동통신 개발에 매우 유리한 조건을 갖추고 있다. 서두에 언급했던 바와 같이 정부와 업계는 2018년 평창동계올림픽에서 5G 이동통신 시범서비스를 진행하고 2019~2020년에 상용화할 계획을 갖고 있다. 2016년 12월 제네바 ITU 회의에서는 한국이 개발한 5G 통신망 관리기술이 5G 망 관리 국제표준안으로 채택돼 5G 이동통신 국제표준에 유리한 위치를 점하게 됐다.

SK텔레콤(이하 SKT)은 5G 이동통신 서비스를 ‘서비스·플랫폼·초고속인프라’로 분류해 고객경험, 연결성, 지능화, 효율성, 신뢰성 등 다섯 가지를 차세대 이동통신에서 추구해야 할 핵심 가치로 선정했다. 이는 지금까지의 이동통신 서비스와 차별화된 5G 서비스를 개발하기 위함인데, 그래서 SKT는 기가급 데이터 전송을 기반으로 몰입형 고객 경험을 제공하는 증강현실(VR)·가상현실(AR), 서비스, 홀로그램 등 실감형 서비스, 원격현실히의 서비스 등을 고려하고 있다.

SKT는 글로벌업체들과의 협력도 계속해서 진행 중이다. 2015년 4월에는 삼성전자와 5G 이동통신 기술 관련 서비스를 공동으로 개발하고 시설 투자도 함께 진행하기로 합의했으며, 2015년 6월에는 노키아와 5G R&D 센터를 오픈하며 기가급 데이터 송수신 기술과 클라우드 가상화 기시국 등을 공동으로 개발하고자 했다. 이밖에도 2015년 10월 삼성전자, 에릭슨, 노키아, 인텔 등과 공동으로 5G 글로벌혁신센터를 개소하기도 했다.

이러한 기술 개발을 통해 SKT는 2016년 1월에 노키아와 함께 국내 최초로 ‘유선인프라 5G 기술’ 시연에 성공해 유무선을 아우르는 종단 간(End-toEnd) 5G 기술 라인업을 구축했고, 같은 해 2월 ‘MWC 2016’에서는 세계 최초로 20.5Gbps 속도로 데이터를 실시간으로 전송하는 5G 시연에 성공한 바 있다.

해외 업체들과의 협력도 활발하다. 2016년 11월에는 BMW, 에릭슨과 함께 5G 이동통신 기술을 자동차에 접목시켜 사고율 ‘제로’에 도전하는 안전한 커넥티드카 ‘T5’를 공개했고, 2016년 12월에는 퀄컴, 에릭슨과 함께 5G 이동통신 기시죽 장비·단말 프로토타입의 설계에 착수해 올해 말에 상호 연동 테스트를 시행할 계획이다. 미국의 버라이즌과도 협업을 진행했는데, 5G 표준화 및 가상화 기술 개발 협력, 5G 기반 자율주행연합체 5GAA 솔루션 공동개발 및 표준화 선도, 양사 사물인터넷(IoT) 플랫폼 교류와 공동 사업 개발 등이 그 내용이다. 올해 2월 바르셀로나에서 개최된 NGMN(Next Generation Mobile Networks) 보드 미팅에서는 도이치텔레콤, 브리티시텔레콤, 싱텔, 벨 모빌리티 등 글로벌 이동통신사들과 함께 ‘국가간 5G 인프라 연동기술’을 2017년 NGMN의 신규 연구과제로 제안해 최종과제 4개 중 하나로 채택되기도 했다.

KT는 모두 알다시피 2018년 평창동계올림픽 공식 파트너사로 5G 통신 서비스를 선보이기 위해 준비 중에 있다. 5G 이동통신 비전에서 스마트에너지, LTE 통합보안, 지능형 교통서비스, 헬스케어, 차세대 UHD 미디어 등 5대 융합서비스를 사물인터넷의 연결고리로 조성할 계획이라고 한다.

KT도 글로벌 업체들과 활발히 협력 중이다. 2015년 7월에는 전 세계 5G 이동통신 에코시스템 활성화를 주도하기 위해 삼성전자, 에릭슨, 노키아, 화웨이, 알카텔루슨트, ZTE 등 통신장비업체들이 집결한 ‘5G R&D’ 센터를 개설해, 밀리미터파, 다중입출력, 고집적 네트워크, 차세대 네트워크 구조, 모바일 엣지 퓨팅 등 5G 핵심기술 연구개발을 비롯해 다자간의 기술공유와 상호협력 등 다양한 기능을 수행해나가고자 하고 있다.

2016년 9월에는 프랑스에서 개최된 ‘15차 ETSI 네트워크 가상화(NFV) 표준회의’에서 KT가 제안한 ‘NFV 라이선스 관리’가 국제 표준 항목으로 승인되기도 했다. 2016년 11월에는 노키아, 삼성전자, 인텔, 퀄컴 등 글로벌 제조업체들과 함께 개발한 ‘KT 5G SIG(5G 규격협의체) 규격’ 문서를 공개했는데, 이 문서에서 2018년 평창동계올림픽의 5G 시범서비스에 사용되는 통신기술로 글로벌 표준단체의 5G 주요 요구사항과 핵심 기술 요소를 포함했다.

KT는 평창동계올림픽에서 선보일 5G 이동통신 시범서비스를 위한 ‘평창 5G 규격’에 기반한 네트워크를 올해 9월까지 평창, 정선, 강릉, 서울 일부 지역에 구축할 계획이다. 그 후 4~5개월 정도 안정화를 거쳐 올림픽 개막일인 2018년 2월 9일에 5G 시범서비스를 공개하고, 2019년부터 본격적으로 상용화할 예정이다. 네트워크 구축에는 에릭슨, 노키아와 5G SIG 기반 기지국을 개발하고 인텔과는 전용 단말과 5G 기지국 연동시험에 착수한다.

한편 KT는 해외 통신사업자들과의 협력으로 NGMN 내 TTBB의 의장으로서 오렌지, 보다폰, 도이치텔레콤, AT&T 등과 함께 5G 무선 전송기술로부터 코어 연동기술까지 총망라한 18개 5G 핵심기술을 선정해 3GPP 5G 표준과제에 반영시킨 바 있다.

LG유플러스(이하 LGU)는 사물인터넷, IoB(Internet of Brain)가 현실화될 5G 시대에 보다 안전한 삶, 정보의 자연스러운 공유와 활용, 지혜로운 소비, 여가 시간의 창출, 감성 동반자 라는 생활 가치가 구현되어야 한다고 제시했다.

LGU는 2016년 6월 국내 최초로 4X4 다중입출력(MIMO) 기술을 상용화했는데, MIMO 기술은 동일한 주파수 대역에서 전송속도와 데이터 용량을 배로 증가시키는 기술로 5G 이동통신의 빠른 속도를 보장하기 위한 선행기술이자 5G 표준으로 논의되고 있는 기술이기도 하다.

이처럼 전 세계적으로 5G 개발이 활발하게 이뤄지고 있지만 아직 국제 표준이 규정되지 않은 상태이기 때문에 ITU에서 2020년에 표준을 완료하고 이동통신사업자들이 상용화를 이룩한다 해도 단말기, 장비, 콘텐츠 등이 함께 동반되어야 하므로 대중적인 5G 서비스는 2023년 정도는 되어야 정착될 수 있을 것으로 예상된다. 그래도 소모적인 경쟁보다는 협력을 통한 생태계 조성이 더 큰 이득이라는 것을 체득한 글로벌 업체들의 행방 덕분에 5G 구현에 조금은 희망이 보이기도 한다.