융합 산업과 이음 5G

[곽민곤 한양대 교수]

곽민곤 한양대 교수

융합 산업의 발전을 촉진하기 위해 미래 디지털 기술 분야의 다양한 프로젝트가 정부의 주도로 진행되어 왔으나 아직 그 성과는 미미하다.

융합 산업의 진정한 발전은 Data, Mobile Network, AI 분야의 기술 발전과 실현에 의존한다. 융합 산업의 발전을 촉진하기 위해 정부는 그 동안의 기술 개발 결과를 산업에 적용하기 위한 다양한 노력을 진행 중이다. 기존 산업의 변화와 발전을 기대하면서 융합 산업의 인프라 역할을 담당할 Mobile Network 이음 5G 에 대한 진단과 비전을 고찰하고자 한다.

5G는 초고속 기반의 개인용 통신뿐만 아니라 초저지연 및 초연결 특성을 통해 산업 환경을 혁신하고 공공서비스의 차원을 높일 수 있는 범용 기술이다. 5G 융합 서비스를 지원하기 위한 이음 5G는 5G 특화망에서 출발하여 2021 년 12월 정부에 의해 공식 명칭으로 지정되었다. 이음 5G는 제조 선진국인 독일, 일본, 미국, 영국 등에서 먼저 시작되었으며 3GPP 표준은 5G NPN(Non-Public Network), 일본은 Local 5G, 독일은 Industrial 5G 로 명명된다. 산업의 디지털화에 따른 5G 기반 융합 산업별 예측 매출 분포에서 우리 산업의 핵심인 에너지/유틸리티와 디지털 제조 분야의 압도적인 점유율 구성을 눈여겨 볼 수 있다.

정부는 5G 생태계 구축 및 기반 신산업 육성을 위해 다양한 5G 전략을 마련하고 5G 특화망 정책의 수립·이행을 추진하여 왔다. ｢5G+전략 실행계획｣, ｢5G 특화망 정책방안｣, ｢5G 특화망 주파수 공급방안｣ 등의 제도를 통해 5G 디지털 융합 산업 혁신을 진척시키고 있다. 지금은 5G+ 전략 추진계획의 일환으로 이음5G 서비스 확산 과제를 통해 민간 5G 융합서비스 발굴 및 공공선도 적용 실증사업을 진행 중이다.

이음 5G 는 기존 전국 이동통신 상용 망이 아닌 특정 건물이나 시설 및 장소 등의 제한된 공간에서 전용 주파수를 통해 수요기업이 도입하고자 하는 최첨단 서비스를 구현할 수 있는 맞춤형 네트워크이다. 기존 통신 사업자와 관계없이 독자적으로 5G 망을 구축할 수 있으며 이음 5G망 사업 주체도 이음 5G수요기업, SW·SI기업, 중소통신사, 장비벤더사 등 다양하게 허용된다. 전문성이 부족한 비통신 수요기업도 망 설계, 구축, 운영‧유지보수 등과 관련된 유효한 정보를 정부로부터 지원 받을 수 있다.

이음 5G 망은 광대역 5G 망의 확장이며 액세스망과 코어망으로 구성된다. 액세스망은 단말과 기지국 간의 무선 인터페이스를 처리하고 코어망은 데이터 전달 및 트래픽 라우팅 및 사용자의 접근·연결제어 역할을 수행한다.

액세스망은 단말이 5G 기지국과 무선 접속 인터페이스를 통해 데이터부(User Plane)와 제어부(Control Plane) 신호를 송·수신하며 5G 코어망과의 연결을 수행한다. 5G기지국은 RF와 L1 물리계층, L2이상의 통신 프로토콜 계층으로 나뉘어 동작하며 기지국의 각 모듈별 기능은 RU(Radio Unit)와 DU(Distributed Unit) 및 CU(Central Unit) 형태로 구분된다. 각 기능별 조합에 따라 일체형 혹은 분리형 장비 제작이 가능하다.

5G 코어망(5GC)은 범용서버 내 모듈별 소프트웨어로 네트워크 기능을 구현하며 크게 제어부와 데이터부로 대별된다. 제어부는 AMF(Access Management Function)와 SMF(Session Management Function) 및 PCF(Policy Control Function)등으로 구성되며 단말의 접속관리, 단말-서버간의 세션 설정 등을 지원하고 대개 중앙 클라우드 영역에 위치한다. 데이터부의 UPF는 페이로드 패킷 데이터 처리·전달 등을 수행하며 필요시 선택적으로 에지 클라우드(Edge Cloud) 영역으로 현장배치 될 수 있음을 주목할 수 있다.

이음 5G 망의 핵심 기술로 MEC(Multi Access Edge Computing), Network Slicing, NEF(Network Exposure Function) 등을 고려할 수 있다. MEC 는 데이터부가 전진 배치된 분산형 코어 네트워크 구성을 지원하며 단말과 서버간의 물리적 거리를 단축시킴으로써 초저지연, 초대용량이 요구되는 NR-V2X, VR(가상현실)‧MR(혼합현실)등의 실시간형 서비스를 지원하는 데 필요하다.

네트워크 슬라이싱은 산업 유형별로 QoS(Quality of Service)가 서로 다른 서비스를 하나의 망에서 실현 가능하게 처리하는 망 분할 기술이다. 버티컬 산업에 적용되는 상이한 기술 요구 사항이 논리적 망 구분 기술을 통해 하나의 물리적인 망에서 독립된 복수개의 망처럼 동작한다. 제어부와 데이터부는 망 가상화(NFV: Network Function Virtualization)를 통해 범용서버 내 통합 구현이 가능하며, 응용 서비스의 요구사항 및 품질 특성에 맞추어 네트워크 슬라이싱 기능을 실현할 수 있다.

5G NEF 는 네트워크 인프라의 서비스 및 단말 관련 상세 제어 정보를 망 제공자가 아닌 제 3자(3rd Party)가 접근하여 해당 네트워크 내부 기능 제어를 가능하게 하는 기술이다. 5G NEF는 네트워크 정보 및 제어 기능 연결을 위한 표준 API를 AF (Access Function)에 제공하며 관련 API의 전체 대응을 위해 코어 네트워크 기능들과 연동한다.

이음 5G 망 구축 방법은 SNPN(Stand-Alone Non-public Networks)과 PNI-NPN(Public Network Integrated Non-Public Networks) 으로 구분된다. SNPN은 이음 5G 망을 공중망과 분리하어 독립적인 형태로 구축하는 방안이다. SNPN 네트워크 기능들은 특정대상 지역 내 논리적 반경 내에 위치하며 SNPN 운영자는 해당 SNPN의 5G 엑세스 망뿐만 아니라 코어 망까지 포괄하는 전체 네트워크 관리 제어를 수행한다.

PNI-NPN 은 PLMN의 슬라이스 인스턴스들을 사용하며 기존 공중망 자원을 활용한다. CAG (Closed Access Group)라는 이음 5G 가입자 그룹이 정의되고, 해당 CAG 내 가입자들은 이음 5G 셀들에 엑세스 할 수 있는 권한을 부여받는다. 기존 공중망 통신 사업자가 이음 5G 망을 구축하고자 할 때 활용할 수 있는 방안이다.

우리와 경쟁하는 글로벌 제조 강국인 독일 및 일본은 자국의 융합 산업 촉진을 위해 이음 5G 정책을 적극 지원하고 있다. 이음 5G 망을 통한 생산성 증대와 스마트 산업화의 성과가 글로벌 산업 현장에서 실현되고 관련 기사가 지속적으로 발표되고 있다. 기업은 고용량·고품질 전송 서비스를 이용하고 작업공정 고도화 및 업무환경의 디지털 전환으로 산업 현장의 환경개선 및 근로자 안전 확보 등 선도 디지털 경영을 실현한다. 공공은 국민의 삶과 밀접하게 연관 되어있는 다중이용시설에 대국민 복지를 실현하고 새로운 형태의 일자리를 창출하며 사회적 안정과 가치 증대를 도모하는 기대성과를 예측할 수 있다.

미래 디지털 산업 실현은 인프라의 핵심인 모바일 네트워크 설치가 선행되어야 가능하다. 그래서 이음 5G 망의 구축은 융합 산업의 발전과 지속적인 진화에 필수 불가결한 존재이다. 코로나와 글로벌 분쟁으로 점화되는 경기 침체 속에서 이음 5G가 미래 디지털 산업을 견인하고 4차 산업혁명으로 나아가는 촉매제가 되길 희망한다.

곽민곤 한양대 교수 mgkwag@naver.com

[관련 기사][곽민곤 칼럼] 6G와 4차 산업혁명

<저작권자 Copyright ⓒ AI타임스 무단전재 및 재배포 금지>