6G를 향한 한국과 세계의 도전

 

이제 겨우 5G 시작인데 6G 개발 경쟁 돌입으로  한중미일 기술 확보 경쟁, 중국은 국가 사령탑을 꾸린다고 한다.  배경으로는 빨라지는 통신 기술 전쟁이 되겠다.

 

6G에 대해 간략하게 알아보자.  속도는 100 Gbps로 5G의  20배 빠른 속도다.  최대 전송 속도는 1 Tbps로 5G의 50배가 되는 속도이다.  그리고 제일 중요한 것은 사용자가 느끼는 체감 속도는 1 Gbps로 5G의 10배나 우수한 것이다.  사용 주파수를 보면 테라헤르츠(THz) 대역 무선통신으로  100 GHz 이상 매우 높은 캐리어 주파수를 사용을 한다고 한다.  지금  5G에서 사용하는 주파수는 두 가지가 있는데  3.5 GHz와 28 GHz 가 있다. 28 GHz는 지금 개발 중이고 이것에 대한 기기가 지금 점점 많이 나오고 있는 중이다. 

 

그리고 6G의 예상하는 상용화 목표는 2030년이다.  나오는 속도는 점점 빨라질 수 있다고 한다. 개발이 얼마나 진행됐는지에 따라서 먼저 선점하는 회사가 먼저 들어올 수 있기 때문에  조금 더 빨라질 수 있다고 한다. 

 

 

5G 기술 성능 및 6G 성능 목표 비교

 

항목	5G	6G
초성능	최대전송률: 20Gbps 체감전송속도: 100Mbps 광역세스: 최대 20Gbps	최대전송률: 1Tbps 체감전송속도: 1Gbps 광역세스: Tbps급
초대역	주파수대역:100GHz 대역이하 대역폭: 수 GHz 대역폭	주파수대역: 100GHz 대역이상 대역폭: 수십 GHz 대역폭
초공간	지원고도: 지상 120m 이하 지원속도: 500Km/h 이하	지원고도: 지상 10Km 이하 지원속도: 1000Km/h 이하
초정밀	무선구간지연: 1msec 이하	무선구간지연: 수msec이하
초지능	해석적 기반의 이동 통신	해석적 기반의 이동 통신
초현실	시청각 3D 미디어(3자유도)	5감 인지 실감 미디어(6자유도)

 

 

과학기술정보통신부에서 제공하는 5G 기술 성능 및 6G 성능 목표 비교표다.  초성능, 초대역,  초공간, 초정밀, 초지능, 초현실의 6가지 항목으로 지금 나눴는데 전체적으로 6G가 5G 보다 훨씬 더 빠른 것이다.  특히 성능이 높기 때문에 대역 주파수가 훨씬 높아야 하고 그리고 공간도 더 넓게 커버리지를 사용할 수 있도 정밀하다.  지능적으로는 나 비슷하다.  그런데 현실감각이 초현실 같은 경우는 5G는 3D 이미지 말하자면 3차원 영상인데 6G는 오감 인지 기술까지 목표로 하고 있다.

 

 

테라헤르츠

대략 0.1~ 10 THz(1 THz는 1012 GHz)의 진동수를 갖는 전자기파인데 100 GHz부터 시작해서 10 THz까지  전자기파의 그 구간을 테라헤르츠 파라고 한다.  그래서 100 GHz 미만을 사용하고 있는 것이 바로 5G고 그 이상의 주파수를 사용하는 것이 6G라 생각하면 된다.

현재 테라헤르츠 무선 통신에 6G가 응용될 것으로 기대됨으로써 주파수 대역은 공기 중 습기에 의해 전파 손실이 적은 120 GHz에서 300 GHz 대역이 주로 연구되고 있다. 

전자기파가 높아지면 높아질수록  좋긴 하지만  커버리지도 생각하고 다른 여러 가지 조건들도 생각을 해야 한다.  지금 5G 같은 경우는 3.5 GHZ와 28 GHz 그간을 정해서 연구를 진행하고 있다.  테라헤르츠는 120과 300 GHz 대역을 중심으로 연구하고 있다. 

 

 

 

 

6G 상용화로 바뀌는 것

 

전문가들의 예상에 의하면 스마트폰은 필요가 없게 될 것이다라고 한다.  그렇지만 스마트폰이 주 기기이기 때문에 스마트폰 필요 여부는 미래의 문제가 될 거 같다.  핀란드 오울루 대학에 아리 푸트 교수는 5G 시대에  스마트폰 역할이 축소되었다면 6G는 포스트 스마트폰 시대가 될 것이라고 말했다.  모든 데이터가 클라우드에 저장되면 스마트폰 같은 기계는 필요 없고 소통의 차원 역시 실제로 만나는 것 같은 수준으로 진화하기 때문이다라고 말한다.  클라우드 서비스를 대표적으로 지원하는 구글은 우리가 구글 클라우드 서비스를 사용하면 그 구글에서 공간을 제공하는데 그 공간에 어떤 데이터를 저장할 수 있고, 어느 곳에서든지 그 데이터를 다시 뽑아서 수 있기 때문에 데이터의 연동,  진행 상황 이런 것들을 우리가 아주 잘 볼 수 있다. 그리고 마이크로소프트도 마찬가지로 클라우드 서비스를 제공하고 있다. 

6G 시대에는 주력 단말기가 글라스 등 다른 장치로 변화할 것이다.   모든 것이 모든 것에 연결되는 만물인터넷 Ioe시대가 되면 각각의 컴퓨팅 장이 인공지능에 대해서 소통하며 자율적으로 데이터를 주고받는 최적 판단을 통해서 사용자에게 서비스를 제공할 것이다라고 말을 하고 있다.  말하자면 어떤 물체에도 칩이 들어가서 자동적으로 움직이고 사람에게 대접받는 기능들도 일어날 수 있다.  그런데 이게 반드시 좋은 일 있냐라고 생각하면 인간이 살아가는 데 있어서 편할지는 모르지만 미래 사람의 역할이 점점 줄어들기 때문에 무서울 수도 있다. 

 

 

 

오감을 통합하는 기술 사용

미국의 전기전자 학회(IEEE)의 에밀리오 캘버니스는 이렇게 말하고 있다.  6G 세대가 되면  스마트폰 등을 이용한 통신은 사라지고 홀로그래픽과 사람의 오감을 통합하는 기술을 통해서 원거리 있으면서도 한 자리 있는 것처럼 활동을 할 수 있을 것이다.  VR이 눈 앞에 있고  AR 같은 기기들이 눈앞에 펼쳐져 내 앞에 그 사람과 대화하는 것처럼 대화를 할 수 있고, 어떤 기기를 갖고 몸에 부착을 하고 움직이게 되면 사람이 부를 때나 전화를 통해서도 홀로그램처럼 내 앞에 펼쳐진 것처럼 보이는 것처럼 행동할 수 있을 것이다.  이러면 사람의 정보에 대해서 공유를 해 버리기 때문에 비밀이나 사생활이  점점 없어지게 된다. 이런 부분을 고려해 봐야 할 것이다.  3차원 영상이 실시간 전송이 가능해지며 미각이나 촉각 같은 감각 정보도 전달 수 있게 될 수 있기 때문에 6G가 더 유용하게 사용될 것이다라고 말을 하고 있다. 

 

 

 

 

6G를 사용한 넓어진 커버리지

큰 주파수 대역을 사용하기 때문에 통신 커버리지가 넓어질 뿐만 아니라 고도도 높아진다.   시속 1000km 이동체에서도 통신이 가능하며 기지국을 건설할 수 없었던 바다나 도서산간 등 통신의 사각지대에서 가 통신이 가능해질 전망이다. 

 

 

 

 

6G를 사용한 인간두뇌 수준에 따른 계산도 가능

인간의 두뇌 수준에 따른 빠른 계산도 가능하다고 한다.  이는 사람이 만드는 것으로 분명 한계가 있을 것이나 인공지능으로 된다면 어느 수준까지 올라간다면  사람들이 미쳐 느끼지 못하는 부분까지  계산을 할 수 있기 때문에 이 부분은 우리가 충분히 고려하고 숙지를 해야 된다라고 생각을 한다.  미국 뉴욕대 이동통신 연구팀이 이렇게 발표를 하고 있는데  6G 기술의 핵심은 인간 두뇌 수준의 인공지능을 지원하는 것이다. 방대한 데이터를 빠른 속도로 처리할 수도 있다고 말을 하고 있다.   2030년까지 인간두뇌 수준의 계산력을 가진 스마트폰을 1000달러에 구입할 수 있는데 6G가 이를  가능하게 할 것이라는 분석이 지금 점차 확대되고 있다.

테라헤르츠 주파수는 인간이 인식하는 원격 이동 통신을 위한 실시간 계산을 제공하는 첫 번째 대역이 될 것이다라고 까지 말하고 있다.  

 

 

 

일본 소니, NTT와 미국 인텔의 파트너십 발표

이 세 회사는 미국의 6G 사업 추진을 위한 파트너 쉽을 발표했다.  이 목표는 차세대 통신에 적합한 첨단 반도체를 개발한 하는 것이다. 한번 충전으로 1년 동안 쓸 수 있는 스마트폰을 개발하는 것도 포함이 되었다고 한다.   

 

 

중국 과기부, 범 정부 6G 연구 공식화

중국 과학기술부는 6G 세대 이동통신 기술 연구 개발에 정식으로 착수를 했다고 발표했다.  중국 과학기술부는 발전개혁위원회, 교육부, 공업 정보화부, 중국과학원, 자연과학기금 연구회 등과 기술 개발 연구개발 업무를 개최했다 한다.  중국 정부는 공업 정보화부 등에서 2018년부터 6G 연구를 추진해 왔고 이번 기회를 통해서 범정부 차원의 구심점이 마련된 것이다.  말하자면 2018년도부터 화웨이와 더불어 연구가 되어 가고 있었는데  드디어 공식적으로 발표를 함으로 여기 힘을 쏟겠다고 하는 것이다.

국가 6G 기술 연구개발 추진 업무팀과 전문가팀이  각각 출범을 해서 국가적인 6G 기술 연구개발이 정식으로 시작되었음을 공식화한 것이다.  전문가 팀은 대학, 연구원 기업 등 총 37명의 전문가로 구성이 되어 있고, 주로 6G 기술 전략에 대한 제안과 기술 논의를 통해서 중대한 의사 결정을 하는 자문 기간이다. 대표적인 기업은 화웨이, 제티 등이 국가 중심적 나아가고 있는 것이다. 

 

 

 

 

세계 6G 기술 발표

일본의 도코모 NTT는 세계에서 가장 먼저 100 Gbps 무선 전송 성공을 20158년에 발표했다. 아쉽게도 한국은 조금 많이 늦었다.  중국의 테라헤르츠 센터는 340 GHz 대역에서 송수신 제품을 개발해서 50m 통신에 성공했다.   우리나라 같은 경우는 조금 늦게 했지만 6G 최초 상용화를 목표로 가지고 있다.  지난 7월 달에 과학기술정보통신부는 2028년 6G 상용화를 목표로 해서 2021년부터 연구개발 예산 9700 억 원을 투입해 6G 산업 생태계를 구축한다고 발표하였다. 

 

 

 

우리나라의 6G 6대 성능 비전

초성능, 초대역, 초공간, 초정밀, 초지능, 초현실 등이다.  최대 전송 속도는 1 Tbps, 체감속도 1 Gbps, 서비스 고도 지상 10Km까지, 시곡 1000Km 지원, 인공지능 기반 지능형 네트워크를 구현할 방침이라고 한다. 

이를 통해서 과학기술정보통신부는 100 GHz 이상 초고주파 대역을 지원하는 국산 무선 RF 부품을 개발, 부품의 국산화를  통해서 통신 자립도를 높일 계획이라고 한다.   그리고 국내업체들은 지금 국가정책 보다 더 빨리 진행하고 있는데 삼성전자 같은 경우는 삼성 리서치에 차세대통신연구센터 신설을 했고, 6G 연구팀을 비롯해 선행 설루션 팀과 표준 연구팀을 구성해 6G 시대에 대응한다는 전략을 갖고 있다.  Lg 전자 같은 경우는 카이스트와 손을 잡고 6G 연구센터를 개소 5G를 넘어 6G  원천기술개발, 차세대 이동통신의 주도권을 잡겠다고 한다.  SK 텔레콤과 같은 경우는 올 6월 달에 삼성전자와 5G 고도화와 6G 진화기술 공동연구 추진을 위한 업무협약을 했다.  6G 기술 요구사항을 발굴하고 주요 기술을 개발하는 동시에 신사업모델 구상도 하고 있다.

KT와 같은 경우는 올해 5월 달에 서울대 뉴미디어통신공동연구소와 6G 통신 공동연구 및 자율주행 사업 협력을 위한 업무협약을 체결했다.  이를 통해서 6G 개발 방향 및  표준화를 공동 연구하는 등 차세대 통신 기술역량을 확보한다는 전략을 하고 있다.

 

핀란드 오울루 대학과 6G 이동통신 관련 기술협력 및 공동연구를 위한 협약을 체결했다.  테라헤르츠 대역 주파수를 이용한 초고속 무선 백 홀 시스템 개발에 착수하고 200 GHz 대역에서 통신 가능한 기술을 개발하겠다고 발표했다.  테라헤르츠 주파수로는 100 GHz 무선통신을 개발하는 것이 우리나라 최초인 것이다. 

 

 

 

어려움이 많은 6G 개발

6G는 아직 개념도 정확하지 않다.   그래서 갈 길이 멀고 해결하기 위한 문제 또한 산적해있다.  그리고 테라헤르츠 대역은 주파수 도달 범위가 매우 짧기 때문에 깔아야 하는 기지국 수도 5G보다 훨씬 많다.  그래서 이후로 저비용 구축 기술개발이 절실한 상태다.  저궤도 군집 위성을 통해 비용을 절감할 수 있는 방안을 제시했다.