디지털 혁신을 가속화하는 5세대 네트워크
지난 30년 동안 정보통신 산업에서는 네트워크 기술의 비용 대비 성능이 ...



    • 디지털 혁신을 가속화하는 5세대 네트워크


    지난 30년 동안 정보통신 산업에서는 네트워크 기술의 비용 대비 성능이 급격히 향상됨에 따라 그 능력과 경제적 영향력도 폭발적으로 성장했다. 이제 세계는 4GGeneration로부터 5G 모바일 기술로 도약할 준비를 하고 있다. 5G 기술은 무엇이며, 그것이 미래에 가져올 새로운 기회에는 어떤 것들이 있는가?


    대략 10년 주기로 이동통신 산업계는 새로운 무선 네트워크 기술을 내놓아 왔다. 1982년에 첫 1G 시스템이, 10년 후 2G가, 다시 2001년 3G가 각각 등장했고, 2012년부터 현재까지 우리는 4G 시스템을 사용 중이다. 이런 패턴에 따르면 차세대 5G 시스템이 등장할 시점은 대략 2022년경이겠지만, 대부분의 업계 전문가들은 이보다 더 빠를 것으로 예상하고 있다. 이 소식이 반가운 이유는 현재의 4G가 최근 폭발적으로 증가하는 데이터 사용량을 따라가지 못하고 있기 때문이다.


    AT&T의 보도자료에 의하면, 2007~2015년 사이에 자사 네트워크의 데이터 통신량이 무려 15만% 넘게 폭증했는데, 2015년에는 이 통신량 중 60%가 동영상이었다고 한다. 데이터 통신량의 증가는 소셜 미디어 상에 동영상을 올리는 유행 때문으로 보인다. <테크 인사이더Tech Insider>에 보도된 2015년 11월 페이스북 CEO 마크 주커버그의 말에 따르면, 가입자들이 페이스북 상에서 매일 보는 총 동영상의 개수가 80억 개에 이른다고 한다.


    확실히 4G가 구식이 되어 가고는 있지만 5G가 정확히 어떤 모습으로 등장할 것인지는 누구도 모른다. 다만 현재까지 5G가 충족해야 할 기준으로 합의된 바는 다음과 같다.


    첫째, 5G 도입 초기에 다운로드 속도는 1초당 1기가바이트가 되어야 하며, 지속적으로 향상되어야 한다. 이는 영화 한 편을 지금처럼 몇 분이 아니라 몇 초 안에 내려 받을 수 있어야 한다는 뜻이다.


    둘째, 5G는 ‘지연속도Latency’를 1밀리세컨드(1,000분의 1초) 이하로 줄여야 한다. 지연속도란 어떤 기술이 명령에 반응하는데 걸리는 시간을 이른다. 현재 동영상 재생은 버튼을 누르고 영상이 시작되기까지 몇 초 혹은 몇 분이 걸리기도 한다. AT&T는 5G가 도입되면 지연속도가 1/5밀리세컨드 이하로 떨어질 것으로 예측한다.


    셋째, 5G는 4G보다 전력을 적게 써야 한다. 기술 미디어 웹사이트 ‘씨넷CNET’에 따르면, 원격지에 있는 네트워트 센서가 배터리 교체 없이 10년 정도는 운용될 수 있게 될 것이라고 한다.


    5G를 멋지게 만드는 것은 5G가 스마트폰을 더 똑똑하게 더 강력하게 더 효율적으로 만들기 때문만은 아니다. 5G의 진가는 그로 인해 가능해질 다음과 같은 혁명적 기술들을 통해 드러날 것이다.


    ▶ 사물인터넷이 현실화될 것이다. 네트워크 장비와 센서의 전력 소비는 줄어들고, 작동 기간은 늘어나며, 더 빠르게 정보를 전달할 수 있게 된다.


    ▶ 가상현실이 게임과 사업 분야에서 잠재력을 발휘할 것이다. 원격지 사무실 사이에 이뤄지는 가상회의, 로봇 수리를 위한 가상훈련 등을 생각해 볼 수 있다.


    ▶ 공장이나 물류센터에서 로봇들이 인간과 함께 일하면서 정보를 신속히 교환하여, 더 빠르고 더 안전하고 더 효율적으로 일할 수 있다.


    ▶ 의사들이 5G 네트워크에 연결된 로봇을 무선 조종하여 수천 마일 떨어진 곳에 있는 환자를 원격 수술할 수 있다. 의료 행위의 형태가 변화할 것이다.


    ▶ 자동차 브레이크 작동이나 급격한 방향 전환에 걸리는 지연속도가 제거됨으로써 수억 대의 무인 자동차가 도로에서 안전하게 자율주행을 할 수 있게 된다.


    이런 놀라운 기술들이 모두 5G의 향상된 속도 덕분에 가능하다는 점은, 중요한 질문으로 이어진다. 과연 5G는 얼마나 빠른 걸까?


    노키아Nokia는 5G 테스트에서 4G보다 1,000배 빠른 1초당 30기가바이트의 다운로드 속도를 달성했다고 발표했다. 하지만 CNN이 지적한 것처럼 현실 환경에서는 나무나 건물 등이 중간에 있고 수백만 대의 다른 기기들도 같은 네트워크에 존재하기 때문에 실제 사용자가 그런 결과를 얻지는 못할 것이다. 그러므로 실제 속도 증가는 4G의 10배에서 100배 정도로 추정된다.


    이런 속도 증가는 싸게 얻어지지는 않는다. 한국 기업들은 5G 기술 개발과 기반시설 투자에 3,000억 달러 이상이 필요할 것으로 추산한다. 더구나 영토가 훨씬 넓고 인구가 6배나 많은 미국은 수십조 달러가 필요할 것으로 예상된다. 이 비용 중 일부가 소비자에게 전가되어 이동통신 요금이 상승할 것이다. 또 이전 기술과 호환되지 않기 때문에 스마트폰이나 다른 통신기기를 새로 구입해야 할 것이다. 하지만 일단 5G 서비스가 시작된다면 더 빠르고 안정적인 서비스를 누리기 위해 소비자가 기꺼이 추가비용을 부담할 것이란 점에 대해서는 이견이 없다.


    그렇다면, 일부 국가에서는 이미 상용화를 시작했지만 그러함에도 갈 길이 먼 5G, 앞으로 어떻게 될 것인가?


    첫째, 미국에서는 5G가 2020년에 상용화될 것이다. 이는 다양한 전문가들의 공통된 전망이다. 그러나 한국은 이미 5G에 15억 달러를 투자했고 2018년 평창 동계올림픽에서 초기 단계의 5G 이동통신 기술을 소개했다. 하지만 5G의 기술 표준은 현재까지도 완벽하게 완비되지 않았기 때문에, 소비자들이 비싸게 구입한 스마트폰이나 장비들이 금세 쓸모없게 될 수도 있다.


    둘째, 5G 표준이 아직 확립되지는 않았지만, ‘다중입출력기술MiMo’의 사용은 이미 거의 확실해 보인다. <테크리퍼블릭>과 <가디언>의 기사에 의하면, 오늘날 이동통신 장비들이 네트워크에 연결하기 위해서 한두 개의 안테나를 사용하는 것과 달리 MiMo는 100개도 넘는 소형 안테나를 활용할 수 있다. 그리고 적용 범위를 넓히고 품질을 높이기 위해서, 5G 개발자들은 지금의 안테나형 기지국 외에 소형 라우터 크기의 기지국을 가로등에 부착하거나 가정에 설치하고, 또는 건물 벽에 삽입할 것이다.


    셋째, 5G의 본격적 도입은 자본주의 시장경제체제가 인류 복지를 향상시킨다는 증거가 될 것이다. 5G와 같은 혁신(자동차, 전구, 비행기, 슈퍼컴퓨터, 스마트폰 등)은 기업가 정신이 보상받는 사회에서만 이뤄질 수 있다. 국영기업이 현재 상태의 유지와 사회 봉기의 방지를 위해 수십억 달러를 쓰는 중국 같은 중앙통제경제체제와는 달리, 미국의 민간 투자는 상업적 가치가 검증된 아이디어에 집중된다. 한편 푸틴 치하의 러시아는, 석유가 계속 비쌀 것이란 잘못된 이론에 기반을 뒀던 경제가 붕괴되면서 옛 소련 연방 시절의 적대 정책을 부활시키고 있는 실정이다. 중국, 러시아, 북한 등 자유로운 사상과 자본주의 시장을 억압하는 모든 국가들은 미국, 한국, 핀란드, 일본 등이 이뤄내는 혁신을 그저 지켜볼 수밖에 없다. 그리고 이런 전체주의 국가들이 5G 기술을 복제하고 혹은 도용하게 되는 즈음에, 이미 미국 등 시장경제체제 국가들은 세상이 간절히 원하는 6G를 내놓을 준비가 되어 있을 것이다.


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    References List :

    1.     Nature Communications, 2017. Veldhorst, H. G. J. Eenink, C. H. Yang, A. S. Dzurak. Silicon CMOS architecture for a spin-based quantum computer.

    https://www.nature.com/articles/s41467-017-01905-6

    2.     Nature Communications, 2017. Guilherme Tosi, Fahd A. Mohiyaddin, Vivien Schmitt, Stefanie Tenberg, Rajib Rahman, Gerhard Klimeck, Andrea Morello. Silicon quantum processor with robust long-distance qubit couplings.

    https://www.nature.com/articles/s41467-017-00378-x


    3.     Cosmos, SEPTEMBER 13, 2017. Wison da Silva. The quest for a silicon quantum computer.

    https://cosmosmagazine.com/technology/the-quest-for-a-silicon-quantum-computer


    4.     Science, December 7, 2017.  D. M. Zajac, A. J. Sigillito, M. Russ, F. Borjans, J. M. Taylor, G. Burkard, J. R. Petta. Quantum CNOT Gate for Spins in Silicon.

    https://www.researchgate.net/publication/319101407_Quantum_CNOT_Gate_for_Spins_in_Silicon