작성자: 신성장산업연구실 연구원 김승민

○ 5G는 4세대 이동통신 LTE(Long Term Evolution)보다 주파수 용량은 1,000배 이상 확장, 속도도 1,000배 빠른 차세대 초고속 무선통신 기술

 - 사람이나 사물이 언제 어디서나 연결될 수 있도록 1Gbps급 전송속도, 기지국당 100Mbps에서 100Gbps로 상향된 초고속 전송속도, 1초에서 1ms로 향상된 접속속도, 최대 500km/h의 이동성 보장, 사용자당 1/1000의 에너지효율성 향상, 수많은 주변 다바이스와 소통 가능한 기술로 정의

 - 전문가들은 오는 2016~17년부터 5G 표준화 작업이 본격화돼 2018년 이후에는 마무리될 것으로 예상하고 있으며 2020년 상용화를 목표

○ 통신 용량 증대, 다수 디바이스 수용, 모바일 서비스 기술 등이 5G 이동통신의 핵심 기술

 - 주요 핵심기술은 5G 무선전송 용량증대 기술, 이동 네트워크 기술, 저지연·고신뢰 기술 및 다수 디바이스 수용 기술, 5G 소형셀 기술, 모바일 홀로그램 및 초다시점 서비스 플랫폼 기술으로 구분

 - 특히, 이동통신 주파수 대역을 뛰어넘는 초고주파와 광대역을 활용하는 기술인 mmWave, 많은 안테나 배열을 사용하여 네트워크 용량을 늘리고 송신 에너지를 최소화하는 Massive MIMO 등은 5G 기술 구현에 핵심. 

○ 용량이 증대되고 다양한 디바이스에 접속되면서 사용자의 활용성이 증대되고 모바일 서비스 기술의 중요성이 커질 것으로 예상.

 - 다양한 모바일 기기가 연결되는 사물인터넷(Internet of Things) 환경에서 서비스 제공 방식의 폭도 넓어질 것

 - 기존의 유비쿼터스 네트워크 기술에 IT(Information Technology), NT(Nano Technology), BT(Bio Technology) 기술력이 융합된 다중 센서 기술들을 기반으로 한 새로운 서비스 창출

○ 현재 이동통신 용량은 증가하는 모바일 데이터 트래픽 수요에 대응하지 못할 것으로 예상

 - 3G 이동통신 상용화 이후로 10~15년 사이에 이동통신 용량은 20배로 늘었으나 같은 기간 내에 통신 수요는 100배 이상으로 증가하였음.

 - 기하급수적으로 증가하고 있는 데이터 용량 수요에 효과적으로 대응하기 위해 새로운 이동통신 기술 필요

 ※ 시스코(Cisco)는 2014년 보고서2)에서 전 세계 모바일 데이터 트래픽이 향후 4년간 약 11배 증가해 2018년에는 연평균 190엑사바이트에 이를 것으로 예상. 국내 데이터 트래픽은 최근 1년간 66% 증가.

 - 스마트폰, 태블릿, 웨어러블 기기에 이르기까지 스마트 기기가 빠르게 보급되면서 네트워크 용량과 대역폭이 점차 빠른 속도로 소진

 ※ 네트워크에 연결된 스마트 단말 및 M2M(Machine To Machine) 단말이 2014년 4.9억 개에서 2019년 30억 개로 늘어나 45%의 연평균 성장률을 보일 것으로 예상

○ 5G 이동통신 시장 규모는 2026년 1조 1,588억 달러에 이를 것으로 전망

 - 5G 이동통신 시장은 2020년부터 상용화 되어 기존 이동통신 방식을 점진적으로 대체하며 성장할 것으로 전망

○ 주요 선진국을 중심으로 정부·학계 주도로 5G 이동통신 원천 기술 개발

 - 유럽은 범유럽 연구프로그램인 FP 7(Seventh Framework Program)의 METIS 2020 프로젝트(2012.11)와 5GPPP 프로젝트(2013.12)를 통해 2020년까지 5G 이동통신 기술 연구개발에 약 7억 유로를 투자할 방침

 - 미국은 퀄컴(Qualcomm), UC버클리, NYU 등 업계와 학계를 중심으로 5G 원천 기술을 연구하고 2020년 5G용 주파수 대역을 확보한다는 계획

 - 일본은 2020년 도쿄올림픽에서 자국의 5G 기술을 시연하는 것을 목표로 5G 연구 개발에 대규모 예산을 투입하고 5G에 쓸 7개 대역 주파수 검토

 - 한국은‘5G 포럼’을 조직하고‘5G MASTER’ 전략을 추진하고 있으며 2018년 평창올림픽을 통해 5G 기반의 서비스를 선보인 뒤 오는 2020년 세계 최초로 5G를 상용화할 계획

 ※ 5G MASTER 전략 : 시장 조기 활성화(Market Activator), 표준화 글로벌 공조(Standard Frontier), 도전적 R&D 추진(Technology Leader), 스마트 新생태계 조성(Ecosystem Renovator) 등

○ 국제 표준화 단체들도 5G 표준규격 수립을 위해 다양한 논의 중

 - ITU(International Telecommunication Union)는 5G 핵심요소들을 확정하여 5G 이동통신을 정의할 수 있는 구체적인 기준을 마련하고 각 요소의 수치를 국가 간에 협의 중

 ※ 5G 핵심요소3) : 체감 전송률 (user experienced data rate), 최대 전송률 (peak data rate), 이동성 (mobility), 전송 지연 (latency), 최대 연결수 (connection density), 에너지 효율 (energy efficiency), 주파수 효율(spectrum efficiency), 면적당 용량(area traffic capacity)

 - 앞으로 5G 시스템 규격 제안(2017년 말), 제안된 5G 시스템의 평가 및 규격 작업을 통한 최종 규격 확정(2020년 말) 등을 계획하고 있음.

○ 중국의 이동통신 시장은 잠재력이 크기 때문에 향후 글로벌 스마트폰 수요를 주도할 지역으로 주목

 - 중국 3대 이동통신사가 가입자 10억 명을 보유하고 있는 세계 최대 이동통신시장이며 3G 이동통신 가입자 수 비중은 16.8%에 불과하고 스마트폰 보급률도 20% 미만으로 잠재시장이 큼. 

 -‘IMT-2020(5G) Promotion Group’을 발족하여 통신사·장비회사·대학·연구기관 등이 기술, 표준화, 주파수 전략을 수립하여 본격적으로 5G 연구에 착수, 한국의‘5G 포럼’과 기술협력 합의

 ※‘IMT-2020(5G) Promotion Group’: 공업정보화부, 국가발전개혁위원회, 과학기술부의 3개 국기가관을 중심으로 차이나모바일, 화웨이, 차이나 유니콤, ZTE 등 민간 기업과 학계가 하위 그룹을 구성

○ 중국의 통신 서비스 및 IT 기업들은 5G 이동통신 표준 기술 선점을 위해 국내외 기업과 협력을 도모

- 중국은 기존의 3세대 및 4세대 이동통신 표준4)을 독자적으로 채택하면서 자국의 통신 기기업체들의 수익성을 악화시키고 대외 경쟁력을 약화시키는 결과를 초래

 ※ 차이나 텔레콤의 기술총괄부사장(deputy general engineer)인 JinDongbin은 5G 통신 방식은 현재의 3G나 4G와 같이 TDD와 FDD 네트워크의 이종 네트워크 간 결합이 아닌 단일표준에 기반한 기술로

수렴되기를 희망한다고 언급

 - 5G 이동통신 방식은 독자적인 방식보다 국제 표준 방식을 주도하기 위해 해외 기업과 협력하는 사례가 많아지고 있음. 

 - 5G 통신 속도와 용량은 여러 요구 사항 중 하나이기 때문에 사물인터넷 등 5G 이동통신 시나리오를 고려한 서비스와 콘텐츠, 플랫폼 중심 생태계를 만드는 게 중요

 - 4G 이동통신 방식부터 통신장비 분야를 국외 기업이 잠식하고 있으며 5G 분야에서도 같은 문제의 발생이 우려

 - 통신 장비 및 서비스 생태계를 조성하기 위한 명확한 로드맵을 제시하고 새로운 이동통신 환경 및 비즈니스 모델의 변화에 대한 선제대응이 필요

○ 5G 주파수 대역을 조기에 확보하고 기술 표준을 고려한 장비 및 서비스 개발을 통해 중국 시장 진출 전략을 마련

 - 정치적 목적이나 이해관계에 따른 주파수 분배가 아니라 실질적으로 트래픽 폭증에 대비하기 위한 주파수 분배가 필요

 - 5G 이동통신 테스트베드 구축을 통한 통신기기 및 서비스 산업 생태계 구축을 위해 주파수 확보가 시급

 - 5G 이동통신 기술 표준 수립에 대한 중국의 영향력이 커지고 있으며 향후 제품 및 서비스 개발 시 중국변수를 고려

 ※ 중국은 면적당 용량(traffic volume density/area traffic capacity)을 5G 핵심 요소로 추가하였으며 자국 내 고속열차 최고 속도에 맞춰 이동성 기준을 높이는 안을 제안