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- 특정 전송 안테나 기둥의 범위가 줄어들어 일부 적용 영역에서는 더 많은 마스트 필요
- 향상된 모바일 광대역"(eMBB:Enhanced Mobile Broadband), 높은 데이터 처리량
- 대량기계형통신 mMTC(Massive Machine Type Communication) 많은 개별 기기연결
- 매우 안정적이고 짧은 대기시간, 자율주행, 스마트 농업, 스트리밍 개선

5G(5세대) 이동 통신 : 신기술의 이점, 기능 및 위험

5G 이동 통신 표준은 이제 우리나라에 약 25% 보급됐다. 

새로운 기술은 가능한 한 많은 다양한 애플리케이션 시나리오를 충족해야 하며 동시에 에너지 효율적이어야 한다. 그러나 표준 이름으로 불리는 "5G NR(New Radio)"는 정확히 어떻게 작동할까? 가능한 위험은 무엇일까? 

▲ 5세대 모바일 무선 기술은 더 빠른 속도, 더 큰 용량 및 더 큰 유연성을 제공하지만 비판이 없는 것은 아니다. © royyimzy / 게티 이미지

대부분의 휴대전화 사용자는 현재 여전히 LTE 표준에 익숙하지만 5G도 서서히 그 길을 찾아가고 있다. 그러나 5G는 단순한 5G가 아니다. 새로운 표준에는 다양한 애플리케이션에 대해 여러 가지 변형이 있다. 무엇보다도 스마트 농업, 자율 주행 또는 스마트폰 스트리밍 서비스에 도움이 될 것이다. 새로운 전송 주파수 및 기타 변화로 5G는 이러한 모든 영역에서 개선을 가져올 것이다.

그러나 새로운 기준은 비판에서 자유롭지 못하다.
때때로 네트워크의 주파수가 다소 높기 때문에 특정 전송 안테나 기둥(마스트, mast)의 범위가 줄어들어 일부 적용 영역에서는 더 많은 마스트가 필요하다. 비평가들은 여기서 증가된 에너지 소비뿐만 아니라 잠재적인 위험도 보고 있다.
5G가 정말 건강에 해로울 수 있을까?
이익과 위험 사이의 관계는 무엇인가?

더 크게, 더 빠르게, 더 안정적으로
5G는 삶의 어떤 영역에 최적화되어 있을까?

현대 생활의 많은 부분이 점차 디지털화되고 있다. 이제 기차에서 음악이나 비디오를 스트리밍하는 것이 완전히 정상화 됐다. 길을 묻는 대신 Google 지도를 본다. 우리나라의 휴대전화 보급률은 2019년도에 이미 100%였고 국민 95% 스마트폰을 사용하는 것으로 나왔다. 2021년에 휴대폰 기준 5G 보급률은 약 60%에 이른다. 독일국민 90%가, 인도네시아는 66.7%가 휴대전화를 지니고 있다. 5G 기술을 기다리는 것은 인터넷에 연결되기를 원하는 냉장고와 커피 머신도 있다.

▲ 모바일 음악 및 비디오 스트리밍은 특히 고품질에서도 5G로 훨씬 빨라질 것이다. © poba / 게티 이미지

다양한 애플리케이션

5G New Radio(5G)는 이러한 모든 새로운 과제에 대한 솔루션을 준비해야 한다.
적어도 그것이 모바일 무선 표준 개발자의 비전이다. 무엇보다도 5G의 핵심 기술 중 하나인 소위 네트워크 슬라이싱을 통해 가능해야 한다. 네트워크 슬라이싱을 사용하면 모바일 네트워크의 물리적 인프라가 가상 파티션으로 분할된다. 그런 다음 특정 응용 프로그램에 맞게 최적화할 수 있다.

이러한 방식으로 5G는 동시에 다양한 요구 사항을 충족할 수 있으며 이는 차세대 이동 통신의 필수 핵심 역량 중 하나이기도 하다. 특히 국제전기통신연합(ITU)은 5세대 이동 통신이 뛰어난 성과를 내야 하는 3가지 영역을 정의했다.

대용량 모바일 데이터

ITU에서 "향상된 모바일 광대역"(eMBB: Enhanced Mobile Broadband)이라고 하는 첫 번째 5G 애플리케이션 시나리오는 주로 높은 데이터 처리량이 필요한 연결에 관한 것이다. 여기에는 예를 들어 고해상도 비디오를 제공하는 스트리밍 서비스뿐만 아니라 증강 및 가상 현실과 같은 개념도 포함된다. 시간이 지남에 따라 이러한 응용 프로그램이 더 자주 사용될 뿐만 아니라 전송되는 미디어의 품질도 지속적으로 향상돼 모바일 네트워크에 대한 요구도 높아진다.

최신 LTE 변형 중 일부는 이미 대부분의 스트리밍 애플리케이션에 충분한 초당 1기가비트의 다운로드 속도를 제공할 수 있다. 그러나 ITU는 최대 데이터 속도와 "사용자 경험" 데이터 속도, 즉 최종 사용자가 실제로 측정할 수 있는 데이터 속도를 구별한다. 4G에서는 여전히 초당 10메가비트이고 5G에서는 이미 초당 100메가비트에 도달해야 한다.

또한 LTE 기술은 모바일 셀에서 여러 최종 사용자에게 초고화질 스트리밍 비디오를 제공하는 데 필요한 용량이 없다. 이는 초당 최대 20기가비트의 최대 다운로드 속도도 지원할 수 있는 5G에서 가능해야 한다. 이 응용 분야는 최종 소비자와 가장 가까워 첫 5G 확장 단계에서 eMBB 공급에도 초점이 맞춰졌다.

많은 연결, 적은 데이터

ITU는 차세대 이동 통신을 위한 두 번째 주요 응용 분야를 "mMTC:Massive Machine Type Communication, 대량 기계 유형 통신)“이라는 용어로 요약한다. 이름에서 알 수 있듯이 목표는 예를 들어 독립 장치뿐만 아니라 센서 또는 제어 요소까지 가능한 한 많은 개별 기계를 연결하는 것이다.

이를 위한 애플리케이션은 예를 들어 스마트 가전제품의 네트워킹과 같은 인더스트리 4.0 또는 "사물 인터넷"(IoT)과 같은 영역에 있다. 많은 수의 개별 장치 외에도 이러한 mMTC 종속 영역은 상대적으로 적은 양의 데이터와 전송당 낮은 에너지 소비가 특징이다. 엄청난 수의 센서가 작은 영역에 들어갈 수 있어, 이러한 측면은 스마트 농업과 같은 산업 응용 분야와 특히 관련이 있다. 하지만 5G에서는 문제가 되지 않는다. 이 기술은 평방 킬로미터당 최대 100만 개의 장치를 네트워크로 연결할 수 있다.

▲ 스마트 농업에서는 무엇보다도 수천 개의 센서를 사용하여 경작지를 디지털 방식으로 모니터링할 수 있지만 모바일 네트워크에는 이에 필요한 용량이 있어야 한다. © torwai / 게티 이미지

가능한 한 짧은 대기 시간으로 전송

ITU는 많은 양의 데이터 또는 장치가 포함된 전송에 대한 필요성 외에도 짧은 시간 지연으로 안정적인 연결이 필요하다고 보고 있다.
5G에 대한 이 세 번째 적용영역은 "URLLC(Ultra-Reliable and Low Latency Communication, 매우 안정적이고 짧은 대기 시간 통신)"라고 한다.

낮은 대기 시간은 충돌 및 기타 오류를 방지할 수 있어서 로봇 공학 및 자율 주행 분야와 관련이 있다. 그러나 중요한 데이터 모니터링과 같은 의료 응용 프로그램에서도 URLLC의 이점을 얻을 수 있다. ITU 기준에 따르면 5세대 이동 통신은 전송 지연을 4G보다 약 10배 낮은 1밀리초로 줄인다.

뛰어난 커스터마이징

5G의 가장 큰 특징 중 하나는 모바일 네트워크의 큰 가변성이다. 따라서 변속의 적용 영역과 사양은 언급된 세 가지 영역에 국한되지 않고 요구 사항에 따라 어느 정도 유연하게 결합될 수 있다.

또한 5G는 세 영역 중 하나에 명확하게 할당할 수 없는 애플리케이션도 지원한다.
예를 들어 수신자가 최대 500km/h로 이동할 때도 전송이 가능하며, 4G는 350km이며, 5G 네트워크의 전체 에너지 효율은 이전 세대보다 100배 좋다. 

(계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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