[이종호의 포스트 펜데믹 로드맵-㉒] 통신 속도가 관건
[이종호의 포스트 펜데믹 로드맵-㉒] 통신 속도가 관건
  • 이종호 한국과학기술인협회장
  • 승인 2021.11.13 06:16
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미래 세상이 인터넷이 기반을 이루지만 이를 실현화하는데 중요한 또 다른 관건은 통신 속도이다. 과거 오랫동안 3G(three Generation) 통신 방식의 스마트폰이 사용됐으나 4G(four Generation) 방식의 스마트폰이 등장하자 통신 속도가 확실히 빨라졌음을 느꼈을 것이다. 3G로 통신을 할 때만 하더라도 동영상을 시청하던 중 자주 끊겼는데 4G 방식을 사용한 후 그런 문제가 거의 발생하지 않는다. 그런데 한국은 이보다 한 발 더 앞서나가고 있다. 평창 동계 올림픽을 계기로 5G(fifth Generation가 본격적인 상용화 작업에 들어가기 때문이다.

한국이 세계 최고의 이동통신 서비스를 받고 있다는데 자부심을 가지라고 이야기된다. 그럴만한 것이 한국은 5세대(5G)에 진입해있기 때문이다.

이동통신은 세대(Generation)로 구분되는데 세대를 구분하는 것은 기본적으로 전송속도를 의미한다. 전송속도가 빨라질수록 함께 전송할 수 있는 정보의 양과 종류가 달라진다. 또한 휴대전화에서 사용할 수 있는 기능도 강화된다.

① 1세대 이동통신(1G)

1세대 이동통신을 아날로그 이동통신이라 부르며 음성 통화만 가능했다. 한마디로 음성 전용 휴대폰용으로 제작됐으며 초당 두 단락의 텍스트를 보낼 수 있었다.

한국에서는 1984년 한국이동통신이 처음으로 상용화하였으며 무전기 폰이라 불리는 단말기로 사용됐다. 별칭으로 벽돌폰이라고 불렀는데 긴 안테나가 달린 벽돌만한 휴대폰을 사용했기 때문이다. 현대로 보면 너무 어색하게 생각할지 모르지만 당대에는 매우 고가라 일반인들은 사용하는 것이 어려웠다.

전송속도는 10Kbps로 데이터 전송은 불가능했으며 사용 주파수는 200MHz~900MHz이었다. 1세대 이동통신을 아날로그라고 하는 것은 음성을 전송하기 위해 사용하는 주파수 변조방식이 아날로그였기 때문이다. 아날로그 방식은 주파수에 혼선이 생기므로 주파수를 효율적으로 관리하지 못한다는 단점이 있었다.

② 2세대 이동통신(2G)

2세대 이동통신은 기존의 음성을 디지털 신호로 변환해 사용하는 디지털방식이다. 1G보다 20배 빠르며 음성 및 문자 휴대폰용으로 제작됐으며 초당 4페이지의 문자를 보낼 수 있다. 특히 1세대 이동통신보다 훨씬 적은 데이터 용량으로 더 깨끗한 통화품질을 보장한다. 2세대 이동통신부터 유럽식(Global System for Mobile communication)과 북미식(Code Division Multiple Access) 등으로 기술방식이 다양화되는데 한국은 퀄컴의 북미식을 채택하였다.

북미식은 한 주파수를 여러 사람이 나누어 사용하며 통화품질이 아날로그보다 우수하고 보안성도 높다. 속도는 빠르지 않지만 문자 메시지나 벨소리 다운로드 같은 저속의 데이터 서비스는 가능했다.

그러므로 2세대 이동통신은 음성통화 외에 문자 메시지, 이메일 등의 데이터 전송이 가능했고 데이터 전송 속도도 9.6Kbps~64Kbp로 증가했다. 2세대 이동통신의 도입으로 국내 이동전화 시장이 비약적으로 성장하고 휴대폰 산업도 국제적 경쟁력을 갖추기 시작했다.

③ 3세대 이동통신(3G)

2000년부터 3세대 이동통신 시대를 맞이한다. 이때부터 휴대폰을 통해 음성, 문자는 물론 무선 인터넷을 통해 양방향 통신과 주문형 비디오, MP3 등 다운로드도 가능해졌다. 한국은 토종기술인 Wibro(해외에서는 WiMax)를 2006년 세계 최초로 상용화했다. 3세대 이동통신은 미국식과 유럽식, 한국의 자체 기술 등이 다양한 통신기술의 패권을 잡기 위해 경쟁했다.

데이터 전송 속도는 2GHz의 주파수 대역을 이용해 1446Kbps~2.4Mbps의 전송속도를 제공하여 2세대보다 40배가 빠르다. 문자, 웹, GPS 기능이 있는 스마트폰의 경우 2시간 30분의 HD 영화를 2시간 30분에 다운로드할 수 있었다. 특히 멀티미디어 데이터를 유선 인터넷과 비슷한 속도로 즐길 수 있고 영상통화도 가능하여 4세대 이동통신이 등장하기 전까지 보편적으로 사용됐다.

④ 4세대 이동통신(4G)

4세대 이동통신에서의 특징은 휴대용 단말기를 이용해 전화를 비롯한 위성망 연결, 무선랜(Wireless Local Area Network) 접속, 인터넷간의 끊어짐이 없는 이동통신이 가능해졌다는 것이다. 3세대 이동통신보다 전송 속도가 50배 빠른 속도를 바탕으로 동영상 전송, 인터넷 방송 등의 다양한 멀티미디어 서비스를 지원한다. 특히 음성, 영상, 데이터가 한꺼번에 처리될 수 있으므로 음성전화 통화, 고화TV시청, 인터넷 접속을 동시에 할 수 있다.

4세대 이동통신의 핵심은 속도다. 전송속도는 이동시 100Mbps, 정지시1Gbps이다. 이는 MP3 음악파일 100곡을 2.4초에 다운로드할 수 있으며 영화 800MB의 CD 1장을 다운로드하는데 6.4초면 가능하다. 이런 속도의 증가는 영상 콘텐츠를 활용하는 시대를 열었다. 기존에 문자와 소리가 주된 콘텐츠였는데 영상을 대량으로 활용할 수 있게 된 것이다. 넷플리스, 유튜브, 트위치 등 4세대 이동통신의 빠른 전송속도를 이용하여 성공한 회사가 속속 등장했다.

⑤ 5세대 이동통신(5G)

이동통신은 아날로그세대를 거처 디지털시대, 데이터 통신에 이어 4세대 이동통신인 광대역모바일 네트워크로 진화해 왔다. 4G LTE(Long Ter Evolution)만으로도 영상을 즐기는데 문제가 없다. 음악은 물론 영상까지 다운로드에서 스트리밍 서비스로 바뀌었다. 한마디로 LTE 휴대전화만 있으면 인터넷 모바일뱅킹, 결제, 신분인증, 음악, 동영상, 뉴스, 모바일 쇼핑, 배달, 내비게이션 등등 앱 설치만으로 서비스가 가능하다. WiFi와 연계하여 고속전철을 탄 채 끊기지 않고 전화와 동영상을 볼 수 있으며 지하철에서도 서비스를 이용하는데 문제가 없다.

그렇다면 굳이 더 빠른 5세대 이동통신(5G)의 데이터 전송속도가 왜 필요하느냐는 질문이 들게 마련이다.

4G는 속도가 데이터 전송 초창기의 전화 모뎀(modem, 음성인 아날로그 신호를 데이터 전송을 위해 디지털로 전환해 주는 장비) 시절보다 10만 배나 빠르다. 그런데 5G 통신 속도는 4G보다 20~70배 통상 50배나 빠르다. 더불어 5세대 이동통신에서는 전송 속도가 빠른 것뿐만 아니라 4차 산업혁명을 뒷받침할 수 있는 특성까지 제공한다는 점에서 차이가 있다.

4차 산업혁명의 핵심은 로봇 등 인공지능을 활용하여 인간과 산업에 큰 접목이 필수인데 이 중앙에 5G네트워크가 있다는 뜻이다. 5G 이동통신 시스템은 기본적으로 트래픽(Traffic) 증가, 디바이스(Device) 증가, 클라우드(Cloud) 컴퓨팅 의존성 증가, 다양한 5G 기반 융합 서비스 등장 등 메가트렌드(Mega Trend)를 기본으로 수용할 수 있는 무선 연결 제공이 절대적이다.

즉 5G 기술은 4G 대비 50배 빠른 통신 속도 외에 광대역 서비스, 초연결, 초고신뢰/초저지연 통신이 가능하다는 뜻이다. 특히 현재 집에서 사용하는 WiFi나 휴대전화의 4G보다 10배 빠른 속도 외에도 5G 인터넷은 에너지 효율성으로 학자들은 통신에 관한 한 4G에 대비하여 100배가 된다고 설명한다.

4G는 속도가 데이터 전송 초창기의 전화 모뎀(modem, 음성인 아날로그 신호를 데이터 전송을 위해 디지털로 전환해 주는 장비) 시절보다 10만 배나 빠르다. 그런데 4G 통신과 5G 세상은 차원을 달리한다. 5G는 28GHz의 초고대역 주파수를 이용하는 이동통신 기술로서, ‘꿈의 속도’로 불리는 20Gbps(초당 기가비트) 이상 즉 초당 기가(G)급의 데이터를 전송할 수 있다. 5G가 이처럼 빠른 속도를 낼 수 있는 비결은 ‘광대역(廣帶域) 통신 시스템’ 덕분이다. 광대역 통신이란 더 많은 통신의 양을 주고받을 수 있게 만드는 일종의 ‘구축망’으로서, 여러 대역으로 나뉘어져 있는 4G(LTE : Long Term Evolution) 주파수를 결합하여 더 넓고 빠른 통신망을 제공할 수 있다.

쉽게 말하여 통신은 ‘전파’와 ‘정보’의 융합이라 할 수 있는데, 통신을 강에 비유한다면 전파는 강물이고, 전파를 통해 주고받는 정보는 그 위에 떠있는 배라 할 수 있다. 광대역 통신이란 바로 이 같은 강물에 더 많은 배가 다닐 수 있도록 강의 폭을 더 넓게 만들어주는 기술이라 생각할 수 있다. 일반적으로 5G는 4G보다 10배 빠르다고 이야기되는데 대체로 50배 정도인 50Gbps를 통신 속도로 말한다. 이 정도의 속도는 대략 2시간짜리 영화 한편을 다운로드 받는데 있어서 약 5초 정도 걸리는 통신 속도이다.

현재도 2D영상이라면 기존의 LTE로 충분히 데이터용량을 처리할 수 있는 것은 사실이다. 그러나 앞으로 폭발적인 증가세를 보일 가상현실이나 증강현실, 홀로그램 등을 활용하기 위해서는 4G보다 빠른 전송속도가 필요하다. 5세대 이동통신은 사용자당 최소 100Mbps에서 최대 20Gbps까지 빠른 데이터 전송속도를 제공한다.

예를 들어 15GB의 고화질 영화 1편을 다운로드할 때 500Mbps 속도인 4G는 약 4분이 걸리지만 20Gbps의 경우 6초면 충분하다. 최근 통신사들이 5G 서비스로 AR, VR에 관한 콘텐츠를 많이 소개하고 있는데 이는 5G 즉 초광대역 통신으로 초고속·초고용량 서비스가 가능하여 현실감 있는 생생한 콘텐츠를 활용할 수 있다.

필자소개
고려대학교·대학원 졸업, 프랑스 페르피냥대학에서 공학박사 학위 및 과학국가박사 학위
한국과학기술연구원(KIST), 한국에너지기술연구원에서 연구 활동
저서: 「침대에서 읽는 과학」, 「4차 산업혁명과 미래 직업」, 「로봇은 인간을 지배할 수 있을까?」, 「유네스코 선정 한국의 세계문화유산」, 「유적으로 보는 우리 역사」 등 100여권



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