5G, 6G의 차이점 및 6G 핵심기술, 정책방향

6G 통신은 미래의 이동통신 네트워크로, 저궤도 인공위성을 이용하여 AI로 운영됨으로써 3D 홀로그래픽, 확장 현실, 자율주행 등이 인간과 사물의 초연결을 통해 지능형 네트워크 개념으로 제시되고 있습니다. 정확하게는 2022년 현재 국제표준으로 정의된 내용은 없으나 세계적인 통신업체들, 연구기관들이 미래 6G 통신에 대한 방향을 서서히 그려나가고 있습니다.

5G 통신과 6G 통신의 차이점 비교
6G 통신기술이 구현할 수 있는 서비스
6G 통신의 핵심기술
세계 각 나라들의 정책방향
우리나라 정책방향
6G 통신기술과 미래의 삶

 

 

 

5G와 6G 차이점 비교

대표적으로 5G로 3D 홀로그램을 구현하면, 화면이 매끄럽지 않고 버퍼링이 있는 경우가 많습니다. 또한 가상, 증강현실에서 웨어러블 기기를 착용하여 어떠한 물체를 손으로 잡는다면, 밀리거나 떨어뜨리는 경우가 발생이 되겠죠. 하지만 데이터 처리속도에서 50배 이상의 성능을 확보한다면, 장소에 구애받지 않고 어디에서나 실시간 초연결이 가능하면, 5G 통신 서비스보다 6G 통신 기반의 서비스가 한층 더 높은 미래의 기술일 것입니다. 즉, 현재 개념으로만 정의되고 있는 초현실의 메타버스 서비스를 구현하기 위해서는 6G의 기술이 절실한 핵심기술입니다.

5G와 6G 기술의 차이점 비교

이렇게 5G와 6G의 차이점을 비교해 보면 가장 쉽게 이해할 수 있는 부분이 데이터 처리속도가 50배 이상 성능이 향상되며, 데이터 지연율 또한 줄어들고, 스펙트럼 효율도 2배 정도 차이가 납니다. 결국 사용자 체감 데이터 속도는 10배 정도 차이가 있는 기술입니다. 따라서 5G보다 상당히 빠른 데이터 처리속도를 기반으로, 더 나은 서비스가 고퀄리티의 비대면 서비스가 우리 삶에 깊숙이 침투할 것으로 기대하고 있습니다.

• 연결 밀도 : 특정 공간에 있는 스마트 기기들의 상호 데이터가 원활하게 통신되는 기준(1km^2 당 스마트 기기 수)
• 공기지연율 : 스마트 기기에서 기지국까지 통신되는 시간이며, 짧을수록 효율이 좋음
• 스펙트럼 효율 : 일정 주파수 대역대에서 최대로 통신 가능한 전송률

 

6G가 구현할 수 있는 서비스

현재 세계 무선통신 관련 정부, 연구기관들은 6G의 기술 표준을 만들기 위해 논의를 지속적으로 진행하고 있습니다. 
6G 기반의 강력한 통신 인프라가 구축된다면, 모든 인간 영역과 사물의 초연결 시대가 가능하며, 이러한 융합된 서비스를 제공할 수 있는 차세대 이동통신의 핵심기술일 것입니다.

확장 현실(XR) 서비스 가능
확장 현실(XR)은 가상현실(VR), 증강현실(AR), 혼합현실(MR)을 포괄하는 개념의 기술로, 이해하기 쉽게 이야기하면 가상현실은 일종의 아바타 기반의 네트워크 서비스이며, 증강현실 서비스는 포켓몬 고 게임을 예로 들 수 있습니다. 또한 혼합현실(MR)은 아직까지는 현재 체험해볼 수 있는 서비스는 거의 없지만, 아이언맨에서 나오는 장면처럼 도면이나 서류를 공중에 띄어놓고 손동작만을 이용하여 제어할 수 있는 서비스로 이해하면 좋을 듯합니다.
6G 기술이 가상현실(VR), 증강현실(AR), 혼합현실(XR)을 포괄하는 개념의 확장 현실(XR) 서비스를 완벽하게 지원한다면, 인간과 사물의 초연결, 가상과 현실세계의 경계가 무너지며, 장소에 구애받지 않고 관련 서비스를 제공받을 수 있을 것입니다. 이러한 서비스를 가능하게 할 수 있는 기술적 배경이 바로 6G의 데이터의 빠른 처리속도, 데이터 지연율 제로화 기술 등이 핵심기술입니다.

고정밀 3차원 홀로그램 서비스 제공
확장 현실(XR)을 구현하기 위해서는 데이터 처리속도 지연이 없는 고정밀 3D 홀로그램 기술이 필요합니다. 6G 기술이 상용화된다면, 전 세계 어디에서나 아이언맨의 영화 속 확장 현실(XR) 장면이 실제로 인간 삶의 영역으로 들어올 것입니다.
또한 3차원 홀로그램 서비스는 대표적으로 국가 간 공간을 초월을 가능하게 만들 수 있으며, 홀로 포트라는 이름으로도 상용화가 될 것입니다. 결국 고정밀 3차원 홀로그램은 순간이동 개념을 가능하게 하는 미래 기술로 2022년 8월 웨스턴 오타리 온대 연구진이 국가 간 홀로 포트를 최초로 시연에 성공했습니다. 쌍방 간 소통이 가능하고 서로 악수도 할 수 있으며, 실제 같은 공간에 있는 듯이 대화를 나눌 수 있죠.
홀로 포트 기술과 6G 기술의 데이터 처리속도를 접목시킨다면, 고화질의 영상과 버퍼링 없는 쌍방향 소통이 가능한 고성능의 홀로 포트 기술이 시연될 것입니다.

완전 자율 주행 자동차 시대 개막
현재 5G 기술을 기반으로 자율주행차량의 통신기술은 V2X(Vehicle to Everything communication, V2X communication)로 불립니다. 하지만 5G 기반의 자율주행 서비스는 한계가 있다는 지적이 있으며, 그 이유는 기상악화, 교통상황의 돌발상황 등 예상할 수 없는 변수들이 있기 때문에 현재 보다 센서의 개수가 많아져야 하며, 고사양의 센서 및 카메라가 필요하다는 지적이 있습니다. 이처럼 데이터 통신의 절대적 양이 많아지기 때문에 5G보다 데이터 통신 속도가 50배 이상 빠른 6G 기술이 절대 필요하며, 그로 인해 완전 자율주행 서비스가 제공될 수 있을 것입니다.

 

 

 

6G 통신을 구현하기 위한 핵심 기술

저궤도 인공위성 통신망
6G 통신 기술을 구현하기 위해서는 저궤도 인공위성통신이 핵심기술입니다. 이로 인해 우주개발 분야의 기술 개발이 절대적으로 필요하며, 테슬라의 일론 머스크는 스페이스 X로 저궤도 인공위성 기술을 선점하고 있죠. 우리나라 또한 한국형 우주발사체를 시작으로 본격적으로 우주산업분야에 뛰어들었습니다.

6G 기술 구현을 위한 저궤도 위성통신망 개념도

위성 궤도는 고도에 따라 저궤도(LEO), 중궤도(MEO), 정지궤도(GEO)로 나뉘며, 6G 통신은 저궤도에서 통신위성을 운영함으로써 지연시간은 최대 0.025초로, 정지궤도 위성통신(0.5초) 보다 훨씬 유리합니다. 즉, 전파의 물리적인 왕복시간이 짧기 때문입니다. 또한 정지궤도 위성 대비 저궤도 위성이 소형화되어 비용 측면에서도 월등히 유리하죠.

저궤도 통신위성의 핵심 기술은 송신 수신 성능, 비용, 경량, 소형화 기술이며, 이러한 저궤도 통신망을 구축하면 웨어러블 기기를 포함한 모든 스마트 기기가 인공지능 AI 기술로 네트워크망을 제어가 가능하기 때문에 저궤도 인공위성 통신망이 절대적으로 필요합니다. 

확장 현실(XR)을 구현할 수 있는 홀로렌즈 기술

홀로렌즈는 사람과 사람이 멀리 있음에도 불구하고 마치 한 공간에 있는 것처럼 보이게 하여 혼합현실 세계를 구현할 수 있는 웨어러블 기기의 종류입니다. 사람이 쳐다보거나, 손으로 제스처를 취하거나 음성으로 인식이 가능하게 할 수 있는 기기이며, 실제 많은 양의 데이터를 처리할 수 있는 6G 통신 기술이 상용화된다면, 우리의 삶에 막대한 영향을 끼칠 것입니다.

6G 통신 기술을 위한 저전력, 초고속 반도체 소자 개발

6G 통신을 위해서는 전기 소모는 낮으며, 빠르고 신뢰성이 높은 신호 처리 기술, 즉 6G 통신 전용 반도체 소자의 기술 개발이 필요합니다. 한꺼번에 많은 데이터 처리가 필요한 가상현실, 증강 현실 및 자율주행 자동차를 제어하기 위해는 저전력 소자의 개발이 핵심기술 중에 하나입니다. 최근 우리나라의 울산과학기술원(UNIST)에서 초고속 반도체 소자를 개발했다는 언론보도가 있었으며, 6G 통신 기술 상용화에 한층 기여할 것으로 보고 있습니다.

3차원 홀로그램을 구현할 수 있는 디스플레이 개발

이미 삼성에서 기술 개발이 되었으며, 홀로그래픽 디스플레이의 핵심 기술은 사람 눈의 초점을 기준으로 사물을 입체적으로 구현해 내어야 하며, 결국 빛을 완벽하게 제어함으로써 음영의 차이로 인해 입체감 있는 3차원 영상을 제공할 수 있을 것입니다. 결국 웨어러블 기기에 못지않게 미래의 핵심 디스플레이가 될 것입니다.

세계 각 나라들의 정책

• 미국 : 2017년 DARPA(국방부 산하 연구 기관, 방위 고등 연구 기획국) 주도로 민간기업이 참여하는 6G 연구 프로젝트를 시작하였으며, 2018년에는 FCC(Federal Communications Commission, 미연방통신위원회)에서 Spectrum horizons이라는 정책을 수립하여 mm파와 테라(Thz) 주파수 개척을 진행 중입니다.
• 중국 : 2018년 MOST(과학기술부) 주도로 6G 연구 프로젝트 전략을 수립하였으며, 2019년 4600억 원을 투자하여 연구 프로젝트를 진행시킬 전담 공식기구(과학기술부, 공업 정보화부, 교육부)를 정부차원에서 만들었습니다. 
• 일본 : 2020년 1월 6G 기술 확보를 위해 민관 연구회를 출범하여 6G 실현 종합전략을 발표하였습니다.

 

우리나라의 6G 현황

2020년 8월, 6G 시대 선도를 위한 미래 이동통신 R&D 추진전략을 관계장관회의에서 발표하였으며, 2021년 1월 과학기술정보통신부 보도자료를 통해서 6G의 핵심 비전을 정의하였는데, 초성능, 초대역, 초정밀, 초공간, 초지능으로 제시함으로써, 향후 5년간 총 2천억 원을 투자하여 원천기술 확보 및 인재 양성을 추진한다는 목표로 하고 있습니다.

 

우리나라의 전략기술 방향(2021년 ~ 2025년)

Tbps급 무선통신 및 광통신 인프라 기술
3차원 공간 이동통신 및 위성통신 기술
지능형 무선 액세스 기술 및 모바일 코어 네트워크 기술
THz 대역 RF 핵심기술
THz 주파수 개척 및 안전성 평가 기술
종단 간 초정밀 네트워크 핵심 기술

 

미래의 6G 통신 기술
현재까지 6G에 대한 국제표준은 마련되어 있지 않으나, 공통된 기술 방향은 5G보다 기술적으로 빠른 인터넷망을 구축하여 대용량 데이터 처리를 가능하게 함으로써, 현실세계와 가상세계를 넘나드는 초현실 사회를 구현하는 것입니다.
6G 통신이 상용화된다면, 단편적으로 영화 한 편을 다운로드하는데 1초도 걸리지 않을 것입니다. 이러한 상상 속의 데이터 속도를 이용하여 3D 홀로그램이 어디서나 구현 가능하며, 영화 속의 아이언맨의 AI 친구인 자비스가 현실에서 구현이 될 가능성이 높습니다. 그로 인해 사람들의 회사 출근의 형태도 달라지겠죠. 통상의 회의는 증강현실, 가상현실을 이용하여 장소에 구애받지 않을 것이며, 자율주행 자동차의 완성도는 한층 더 높아질 것입니다. 이처럼 상상 속의 기술이 아닌 현실 가능한 기술을 준비하고 있는 세계나라, 기업들의 움직임을 기대해 봅니다.