[편집자주] 초저지연, 초고속, 초연결의 특성을 갖는 5G는 네트워크 슬라이싱 제공을 통해 다양한 산업 현장에 적용되는 핵심 요소다. 5G 특화망은 특정 지역에 특정 목적으로 5G 특화망을 활용하기 위해 이동통신 사업 면허를 받아 사업을 할 수 있게 하는 네트워크로, 요구사항에 맞춘 최적화된 솔루션을 구성할 수 있는 장점을 갖는다. 제조 분야에서 5G 특화망 사례를 살펴보면, 기존 대비 10배의 ROI를 기대할 수 있다. 다만 해외에 비해 우리나라 5G 특화망의 역사는 길지 않아 보편화를 위해 해결해야 할 과제들이 존재한다. 특히 28GHz 주파수의 경우, 산업 현장을 비롯한 다양한 분야에서 우수한 성능 기반으로 활용될 수 있으며, 6G 시대를 여는 키로도 작용해 앞으로의 활용 방안에 귀추가 주목되고 있다. 본지는 5G 포럼 박동주 생태계전략위원장을 만나 스마트팩토리 구축을 위한 5G 특성과, 5G 특화망의 중요성을 짚어 봤다. ■ 5G포럼에 대해서 소개 부탁드린다
 
5G포럼은 우리나라에 5G가 상용화 되기 6년 전인 2013년 5월에 5G 개념 정의, 5G 서비스 기술 사업 활성화를 목적으로 설립됐다. 민간·정부·연구소·학계가 함께 시작해 국제협력, 백서 발간, 세미나 워크샵 행사 개최 등의 다양한 활동들을 진행을 해오고 있다.
 
생태계 전략위원회는 5G 생태계와 산업 활성화를 위해서 다양한 활동들을 해왔다. 특히 최근에는 중소·중견기업에 새로운 비즈니스 기회를 줄 것으로 기대되는 5G 특화망을 국내외에서 소개하고 있다.
 
위원회 산하에 스몰셀 워킹그룹, Open RAN 워킹그룹 그리고 시험인증 워킹그룹 등 3개의 워킹그룹을 운영하면서 생태계 활성화와 지원을 위해 노력하고 있다.
 
■ 스마트팩토리 구축을 위한 5G 특징은
 
처음 5G는 무선 통신 지원 뿐만 아니라 산업에 적용시키는 것을 목적으로 개발이 됐다. 가장 많은 적용되는 분야는 스마트팩토리며, 이 밖에도 물류·자동차·에너지 등 다양한 분야에 적용된다.
 
5G는 기존에 있었던 사용자 간 통신과는 다르게 굉장히 많은 특징들을 가진다. 이는 간단히 말하자면 ‘eMBB(더 빠른), URLLC(더 실감나는), mMTC(더 많은 연결)’이다.
 
eMBB는 굉장히 높은 전송 속도를 뜻한다. 사용자 간 통신에서 기대되는 특징으로, AR/VR, 드론, 로봇 등 활용 범위가 넓혀지고 있다. mMTC는 센서 등 수많은 IoT 단말을 저렴한 가격에 5G 네트워크에서 운영하는 기술로, 네트워크 구축 비용과 함께 단말의 제조 비용도 최적화한다. 단말의 배터리를 설치하면 10년 이상 교체없이 사용할 수 있도록 에너지 효율성을 극대화했다.
 
URLLC는 자동차, 협동로봇 등에 적용되며 저지연과 고신뢰도를 달성할 수 있어 전 세계적으로 많은 분야에 적용되고 있다. 현재 수준은 단말부터 서버까지의 전송 지연 측면에서 28GHz에서 5ms, 4.7GHz 또는 3.5GHz에서 10ms 정도 전송 지연을 달성한 바 있다.
 
이외에도 5G 기술로 엣지 컴퓨팅(MEC), 네트워크 슬라이싱, 네트워크 익스포저(공장 내 생산 자동화 시스템에서 API를 통해 5G 네트워크의 상태를 모니터링 및 제어하는 기술) 등이 있다.
 
5G 특화망은 기존 이통 3사의 5G 서비스가 아니라, 자사의 공장에 직접 5G 네트워크를 구축하고 운용할 수 있는 제도다. 구현하고 싶은 공장 내에서의 서비스에 맞게 5G 네트워크를 구축하고, 적합한 기술들을 골라서 사용할 수 있어 최적화된 5G 네트워크 구현이 가능하다고 할 수 있다.
 
■ 우리나라에 적용할 만한 글로벌 5G 기반 IIoT 적용 사례는
 
전 세계적으로 5G는 이미 많은 제조 분야에 적용되고 있다. 대부분의 산업 현장에서는 와이파이(WiFi)를 도입했으나, 최근에는 5G로 많이 대체되고 있다.
 
와이파이 대비 5G의 가장 큰 특징은 품질을 보장할 수 있다는 점이다. 많은 사람들이 광화문, 강남역 등 인구밀집지역에서 와이파이 AP는 많이 보이지만 실제 통신이 어려운 경우를 경험한다. 반면에 5G는 품질 관리를 통해 각 서비스별 통신 품질에 대한 요구사항을 만족할 수 있다. 또한 똑같은 면적에 대해 와이파이보다 더 빠르고, 고신뢰도의 데이터를 전송할 수 있다.
 
특히 제조 산업에서의 IIoT 적용과 관련해 에릭슨에서 발간한 보고서에서, 유럽에 있는 자동차 부품 샘플 공장에서 5G 기반 AR/VR, 센서, 디지털 트윈, 로봇 등을 적용한 사례를 분석했다.
 
각종 비용을 집계해 ROI(투자대비효과)를 분석한 결과, 5년 동안 11M USD의 금액이 소비됐고, 기술 적용으로 인한 이익은 23M USD에 달해 5년간 ROI는 116%를 달성했다.
 
결국 5G를 최적의 유스 케이스(Use case)를 찾아 적용시킴으로써 공장에서의 생산성 향상에 도움이 될 수 있다.
 
■ 우리나라 제조 산업에 5G 특화망 활성화를 위한 도전 과제는 무엇인가
 
우리나라에서 5G 특화망을 시작한 지 약 1년 정도가 지났다. 대기업에서의 투자로 5G 특화망에 대한 사업이 큰 관심을 받고 있지만, 독일이나 일본보다는 약 2년 정도 늦은 상황이다.
 
5G 특화망은 앞서 말했듯 이동통신사업자 5G 생태계와는 다른 특성을 가지고 있다. 이동통신사업자 서비스의 경우 사용료만 내면 쉽게 사용할 수 있는 반면, 특화망은 산업 현장마다 가지고 있는 고유의 요구사항과 사업 환경에 맞는 최적화 작업을 수행해야 하며, 이는 많은 지식을 요구한다.
 
로봇용 단말, 드론용 단말 등 산업 현장 최적화된 단말을 제공해야 하는 것도 기존과 다르다. 산업현장에 적용하는 특화망 단말의 경우 다품종 소량 생산 및 개발이 필요하다.
 
기존과 다른 특성을 반영해 5G 특화망을 활성화하기 위해 우리나라에서는 5G포럼 생태계전략위원회를 비롯해 기업들은 5G 특화망 생태계를 견고히 구축하기 위해 노력하고 있다. 일본 등에서는 SI 업체가 나서 솔루션들을 취합해 고객이 쉽게 사용할 수 있도록 하는 노력을 이어오고 있으며, 우리나라의 CJ, SK, LG CNS 등도 이런 역할을 담당하고자 나서고 있다.
 
특히 생태계 구축의 주체가 없고, 쇼규모 다량 구축을 요하는 특화망의 특성을 살려 산업 현장의 고객이 5G 특화망에 대한 접근을 쉽게 할 수 있도록 솔루션 현황을 소개하고, 성공 사례를 공유하고 있다. 산업 현장에서의 문제에 대응하기 위해 생태계 전략위원회에서 실제적인 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다.
 
■ 5G 28GHz 대역 주파수 할당에 대해 SKT는 제한, KT·LGU+는 할당 취소가 확정됐다. 이와 관련해 2023년 5G 특화망 사업의 전망은 어떻게 보는지
 
사업이 지지부진함으로 인해 할당 취소 등의 제재 조치가 내려진 데에 대해 유감스럽지만, 그보다 이번 일로 28GHz 주파수의 활용도 측면에서 부정적 인식이 확산되지 않을까 우려스럽다.
 
28GHz는 전 세계적으로 미국, 유럽, 일본 중국에서 굉장히 영역을 확대해 나가고 있는 유용한 주파수 자원으로, 다른 나라에서는 길거리 혹은 광장이나 인구밀집지역에, 특히 미국은 미식 축구를 하는 경기장에서 28GHz 서비스를 통해 사용자들에게 굉장히 높은 만족도를 제공한 바 있다.
 
28GHz, 즉 mmWave 주파수의 활용은 전 세계적으로 점점 더 확대되고 있으며, 산업 분야에서는 국내에서도 사례가 있다. 특히 28GHz는 800MHz 혹은 600MHz의 넓은 대역폭을 바탕으로 높은 전송 속도와, UL/DL 비율을 비교적 제약없이 운영할 수 있는 특성으로 산업현장에서 많이 발생하는 단말에서 서버로 데이터를 전송하는 촬영된 비디오의 전송, 센서 데이터 공유 등 업링크 데이터 전송 속도를 확보하기에 유리하다.
 
또한 데이터 전송을 위한 리소스를 광범위하게 확보할 수 있는 특성 덕분에 높은 신뢰도를 필요로 하는 경우, 데이터 중복성의 극대화를 통해 쉽게 목적을 달성할 수 있다. 마지막으로 낮은 전송 지연을 확보하기 유리해 4.7GHz나 3.5GHz의 중대역대 주파수에 비해 약 40% 개선된 낮은 전송 지연을 확보할 수 있다.
 
주파수 도달 거리가 짧고 장애물에 취약한 특성 등 단점을 가지고 있는 것도 사실이나, 공장에서 많은 장비들이 28GHz에 대한 반사를 일으켜 가시권을 확보하지 않은 상황에서 높은 성능을 보여주는 실증을 확인한 바 있다.
 
결국 28GHz의 장단점을 이해하고, 장점을 극대화시킬 수 있도록 기술을 활용하는 방안을 마련하는 것이 중요하다. 28GHz와 같은 고주파수의 경우, 더 높은 주파수에 대한 기대감이 굉장히 높은 상황에서 6G로의 진화를 고려해봤을 때 우리나라가 28GHz 활용에 성공하는 것이 6G 선점 측면에서도 중요할 것으로 기대된다.
 
아직 이통 3사의 2GHz 주파수 회수가 모두 이뤄진 건 아니지만, 현재로서는 5G 특화망에서만 28GHz를 활용할 수 있을 것으로 예상되는 만큼, 활용 사례들이 보다 더 많이 확대가 되어 우리나라가 5G를 넘어 6G 기술에서 앞서 나갈 수 있길 기대한다.
 
■ ‘IIoT 이노베이션 데이’에서 다룰 내용을 간략히 소개 부탁드린다
 
5G 포럼 생태계 전략위원회 위원장으로서 지난 몇 년 동안 5G를 산업에 적용시키고자 하는 분들께 5G가 어떠한 특징을 가지고 있고, 어떤 장점들을 활용해서 어떻게 적용시킬 수 있는지 소개해오고 있다.
 
이번 행사에서도 eMBB, URLLC, mMTC의 기술적인 특징들과 현재 개발 수준을 소개하고, API 등 다양한 적용 방안을 알려드릴 예정이다. 더불어 5G 특화망을 통해 네트워크를 구축하고 운용할 수 있는 다양한 방법을 설명함으로써 특화망의 산업 현장 적용을 위해 도움을 드리겠다.

※ e4ds news는 오는 3월 10일(금) 코엑스 컨퍼런스룸(북) 1층 그랜드볼룸 103호에서 '2023 IIoT 이노베이션 데이'를 개최한다. 이번 행사는 최신 스마트팩토리 및 스마트 제조산업 동향과 전망, 제조 현장에서의 5G를 이용한 산업용 어플리케이션 개발 사례, 5G 특화망 생태계와 구축 방안을 살펴보는 자리를 마련했다.