5G보다 50배 빠른 속도, 4K영화 <아바타> 0.16초 만에 다운로드… 10년 앞으로 다가온 6G 시대, 세계 첫 상용화 나선다

정부가 차세대 이동통신 기술인 6G(6세대) 세계 첫 상용화와 글로벌 시장 선점을 위해 내년부터 5년간 2000억원을 들여 R&D에 착수한다. 정부는 지난 8월 6일 정세균 국무총리 주재로 정부서울청사와 세종청사를 연결하는 제12회 과학기술관계장관회의를 열고 이러한 내용을 중심으로 하는 ‘6G 시대를 선도하기 위한 미래 이동통신 R&D 추진전략’을 확정했다.

정 총리는 이날 “비대면 디지털 사회의 핵심 인프라가 될 6G 기술을 선도적으로 확보해 미래 네트워크 시장 주도권을 선점하겠다”며 “5G의 경우 2011년 4G 서비스의 시작과 동시에 바로 준비를 시작해 2019년 세계 최초 상용화에 성공했고, 상용화 첫해에 단말기와 장비 시장에서 각각 세계 1위와 3위를 차지할 수 있었다”고 설명했다. 또한 “세계 최초로 상용화에 성공한 5G에 이어 6G에서도 리더십을 확보해가겠다”며 “핵심 부품과 장비 국산화, 최고급 인재 양성으로 6G 시장에서도 이동통신 1등 국가의 지위를 계속 이어갈 것”이라고 강조했다. 이르면 2028년 세계 첫 6G 상용화와 핵심표준특허, 스마트폰 점유율 세계 1위, 장비 시장 세계 2위를 달성한다는 목표다. 이날 회의에는 정 총리와 함께 최기영 과학기술정보통신부 장관 등 관계 부처 장관들이 영상회의로 참석했다.

▶6G가 그릴 미래, 3차원 홀로그램을 이용한 XR(확장현실) 시대

이동통신 인프라는 디지털 뉴딜의 한 축인 ‘데이터 고속도로’의 핵심이자 산업 발전을 위한 필수 기반 기술이다. 통상 10년을 주기로 세대가 바뀌고 있는데, 2001년 일본이 3G 시대를 열었다면 4G는 2009년에 유럽이, 5G는 지난해 우리나라가 세계 최초로 상용화했다.

정부가 발표한 ‘6G 시대를 선도하기 위한 미래 이동통신 R&D 추진전략’은 2018년 9월 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)가 ‘6G 핵심기술개발사업’ 예비타당성 조사에 착수하며 시작됐다. 그동안 약 90여 회에 걸친 산·학·연 전문가 의견 수렴과 대국민 공청회 등을 통해 사업의 기본방향을 확정하고 중점 추진과제를 발굴했다. 과기정통부는 앞으로 ‘차세대 기술선점’ ‘표준·고부가가치 특허 확보’ ‘연구·산업 기반조성’ 등 3개 전략과 8개 과제를 추진하게 된다. 산·학·연의 연구 역량 결집을 위해 민관이 참여하는 ‘6G R&D 전략위원회’와 ‘6G 핵심기술개발 사업단’도 구성해 운영할 예정이다.

그렇다면 과연 6G가 가져올 미래는 어떤 세상일까. 아직 5G 인프라가 제대로 여물지 않은 상황에 6G 선점에 나선 이유는 무엇일까. 우선 6G는 100GHz 이상 초고주파수 대역을 활용해 5G보다 50배 빠른 전송속도와 10배 빠른 반응속도를 목표로 하는 차세대 이동통신 기술이다. 최고 전송 속도가 초당 1000기가비트(1000Gbps)에 달한다. 20여 년 전 상용화된 4G와 비교하면 약 1000배나 빠르다. 4K영화인 <아바타>를 다운로드하는 데 불과 0.16초밖에 걸리지 않는다. 다운로드 버튼을 누르는 순간 실시간 스트리밍처럼 영화감상이 가능하다. 사용자와 인터넷 서버가 데이터를 주고받는 데 걸리는 지연 시간(Latency)은 1만 분의 1초(100마이크로초·㎲)로, 5G가 목표로 하는 1000분의 1초(1밀리초·㎳)의 10분의 1에 불과하다. 통신업계는 6G 기술이 실현되면 가상현실(VR)과 증강현실(AR)을 넘어, 3차원 홀로그램을 이용한 확장현실(eXtended Reality·XR) 시대가 열릴 것으로 보고 있다.

정보통신기획평가원이 발표한 보고서를 살펴보면 6G 시대엔 스마트폰이 XR경험이 가능한 가벼운 안경으로 대체되고, 덕분에 온라인 화상회의 대신 영화 <킹스맨>에서 구현했던 홀로그램을 이용한 탁상회의가 가능해질 것으로 예상하고 있다. 또 원격 로봇 수술의 정밀도가 수십 배 높아지고, 대도시에서 수백만 대 차량의 완전자율주행 서비스도 제공된다. 영화 <아이언맨>처럼 허공에서 손가락을 움직여 원하는 제품을 디자인하는 것도 가능해질 것으로 전망된다.

6G 기술은 2028년 상용화를 목표로 내년부터 국제표준화 작업이 진행된다. 당연히 이를 선점하기 위한 경쟁은 이미 시작됐다. 민간기구인 3GPP(3rd Generation Partnership Project·국제이동통신표준화협력기구)에서 기술규격을 개발하면 공인기구인 ITU(International Telecommunication Union·국제전기통신연합)에서 6G의 기준이 정해지는데, 3GPP에 참여 중인 삼성전자와 LG전자, 중국 화웨이와 미국 퀄컴, 유럽 에릭슨사의 경쟁이 더욱 치열해질 전망이다.

▶글로벌 이동통신사, 6G 연구 본격화

미국과 중국 등 G2 국가들이 이미 6G 연구에 돌입한 상황에 화웨이·차이나모바일·NTT 등 전 세계 주요 이동통신사들도 속속 경쟁에 뛰어들고 있다. 우선 미국은 2019년 2월 트럼프 대통령이 직접 “가능한한 빨리 5G, 6G 기술을 도입하고 분명 다가올 미래에 뒤처지지 않기 위해 미국이 기술 세계에서 리더가 돼야 한다”고 기술 도입의지를 밝혔다.이후 DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency·고등연구계획국) 주도로 테라헤르츠(THz) 연구를 추진하며 실험 주파수 대역 개방 등 6G 경쟁에서 리더가 되기 위한 정책을 가시화하고 있다. 유럽에선 핀란드의 오울루 대학이 6G 생태계 조성을 위한 8개년(2018~2025년) 프로그램 ‘6G Flagship’을 추진 중이다. 약 2억5100만유로가 투입된 대규모 프로젝트로 백서발간, 연례행사 등을 진행하며 글로벌 커뮤니티로 도약하고 있다. EU차원에서도 6G 투자에 대한 회원국의 관심을 유도하는 한편, 바로 지금이 투자의 적기임을 강조하며 6G 비전과 선결 기술 과제 등을 제안하고 있다.

중국도 2018년부터 5년 단위의 연구 프로젝트를 추진하고 있다. 2019년 11월에는 과학기술부 주도로 범부처 컨트롤 타워를 구축하고 국가차원의 6G 전략을 내세우고 있다. 정보통신기획평가원에 따르면 중국의 화웨이는 지난해 8월 캐나다 온타리오주 오타와 카나타에 6G 네트워크 연구기지를 구축하고 6G 주파수 특성, 기술적 과제 등 연구개발을 시작했다. 5G 통신보다 다운로드 속도가 5배 이상 빠른 기술로 초당 1Tbps의 속도로 다운로드가 가능하며 2030년 6G 기술을 상용화할 계획이다. 차이나모바일은 칭화 대학과 6G 모바일 통신 네트워크, 차세대 인터넷, 모바일 인터넷, 산업 인터넷, AI 등을 연구하고 있다. 다운로드 속도가 1Tbps, 고속철도나 비행기 등 시간당 1000㎞의 이동 속도에도 6G 네트워크를 구현한다는 목표다.

일본은 올 초 ‘Beyond 5G 추진전략 간담회’를 발족하고 5G 이후 통신 시장 변화와 종합전략 수립을 위한 논의를 시작했다. 올 4월 초 다수 동시접속, 자율성, 확장성 등 ‘30년 Beyond 5G’를 위한 7대 기능별 기술 도출, 기본 방침과 목표 등을 수립하고 추진 전략을 발표했다. 일본의 통신사 NTT의 경우 지난해 6월 6G의 주도권을 장악하기 위한 ‘아이오운(IOWN)’ 네트워크 구상을 발표하고 일본 소니, 미국 인텔과 제휴해 6G 개발을 추진하고 있다. 올 1월에 6G 백서를 발간하기도 했다.

▶삼성, LG 발 빠른 움직임

국내 기업 중에는 삼성전자가 지난 7월 14일 6G 관련 백서를 공개하며 6G 시대에는 ‘초실감 확장 현실(Truly Immersive XR(eXtended Reality))’ ‘고정밀 모바일 홀로그램(High-Fidelity Mobile Hologram)’ ‘디지털 복제(Digital Replica)’ 등의 서비스가 등장할 것으로 전망했다. 또한 스마트폰뿐만 아니라 차량·로봇·드론·가전제품·디스플레이 등 다양한 기기와 사물들이 6G 네트워크에 연결돼 ‘커넥티드 기기의 폭발적인 증가’ ‘AI 활용 통신 기술 확대’ ‘개방형 협업을 통한 통신망 개발’ ‘통신 기술을 활용한 사회적 격차 해소와 지속 가능한 발전’ 등이 6G 시대의 주요 트렌드가 될 것으로 예측했다.

지난해 5월 삼성리서치 산하에 차세대통신연구센터를 설립한 삼성전자는 5G 경쟁력 강화와 6G 선행 기술 연구를 진행 중이다. 차세대통신연구센터를 중심으로 해외연구소, 국내외대학, 연구기관들과 협력을 통해 6G의 글로벌 표준화와 기술개발 생태계를 주도적으로 이끌어 나갈 계획이다. 6G가 상용화되는 2030년에는 5000억 개에 달하는 기기와 사물들이 6G에 연결될 것으로 전망하고 있다.

삼성전자는 6G 요구사항을 충족시키기 위해 연구가 필요한 후보 기술로 ‘테라헤르츠(THz) 주파수 대역 활용을 위한 기술’ ‘고주파 대역 커버리지 개선을 위한 새로운 안테나 기술’ ‘이중화(Duplex) 혁신 기술’ ‘유연한 네트워크 구성, 위성 활용 등 네트워크 토폴로지(Topology) 혁신 기술’ ‘주파수 활용 효율을 높이기 위한 주파수 공유 기술’ ‘AI 적용 통신 기술’ 등을 꼽았다.

최성현 삼성리서치 차세대통신연구센터장(전무)은 “삼성전자는 스마트폰에서부터 네트워크 장비, 통신 반도체 칩까지 토털 솔루션을 확보하며 5G 상용화에 성공했다”며 “현재 5G 상용화 초기 단계이긴 하지만 이동통신 기술의 한 세대가 10년인 점을 고려하면 6G 준비가 절대 이르지 않다”고 강조했다.

지난해 1월 국내 최초로 KAIST와 LG-KAIST 6G 연구센터를 설립한 LG전자는 이미 6G 관련 핵심 기술 R&D를 진행 중이다. 지난 8월 12일에는 대전광역시 유성구에 자리한 한국표준과학연구원에서 한국표준과학연구원 박현민 원장, 한국과학기술원 LG-KAIST 6G 연구센터 조동호 센터장, LG전자 C&M표준연구소 김병훈 소장 등이 참석한 가운데 3자 업무협약(MOU)을 맺었다. LG전자 등 협약 참여기관은 올해 하반기부터 6G 테라헤르츠(THz)와 관련한 원천 기술 개발, 기술 검증, 인프라 구축 및 운영, 주파수 발굴, 채널 특성 분석 등을 진행해 글로벌 기술 리더십을 확보할 계획이다.

김병훈 LG전자 C&M표준연구소 소장은 “LG전자는 이번 협약을 통해 6G 핵심 후보 기술인 테라헤르츠 무선 송수신에 대한 연구를 고도화하고 글로벌 기술 리더십을 견고하게 구축하길 기대한다”고 말했다.

[안재형 기자]

[본 기사는 매경LUXMEN 제120호 (2020년 9월) 기사입니다]

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