| 국제전기통신연합( ITU) 인증 이동통신 기술 | |||||
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1. 개요
5세대 이동통신 기술인 NR(New Radio)의 주파수 중 하나. mmWave(밀리미터웨이브파) 및 28GHz[2]라고도 불린다.2. 상세
FR2에서 사용되는 고주파 대역은 파장이 짧아서 같은 세기의 신호를 전송 시 커버리지 범위가 28GHz와 3.5GHz 기준으로 비교했을 때 FR1 대비 10% 수준 #밖에 되지 않는다.(pathloss관련 자료를 찾아보면 쉽게 이해할 수 있다. 간단히 주파수에 반비례하고 파장에 비례한다.) 승강기 같은 금속재질의 벽이 아닌 일반 사무실의 콘크리트 벽에도 전파가 끊어지며 심지어 사람 손 정도의 방해물에도 방해를 받는다. 이를 개선하기 위해 빔포밍과 안테나 선택기술이 표준으로 등록되어 있다. 다만 회절성의 부족으로 인한 커버리지 제한은 위 기술로 개선하긴 어려워 기지국을 LTE 기지국보다 훨씬 촘촘하게 깔아야 하고 건물별로 별도의 중계기가 여러 개 필요할 정도로 초기 비용이 많이 들어간다. 특히 도심지역에서의 투자비용이 매우 높아진다. 기존 LTE망 대비 3배 이상의 구축비용이 들어갈 것으로 예상된다.국내에서 일반 소비자에게는 FR1 서비스만 이루어질 것으로 보이는데, 이는 과기부와 통신사에서 FR2 전국망 서비스는 현실적으로 불가능하기에 기업용으로만 보급한다고 한다.[3] 이는 기지국당 커버리지가 FR1 대역의 10%밖에 안 되는 것과 더불어 초고주파수대 전파 특성상 회절성이 거의 없다시피 해 건물이 많은 도심에서의 커버리지는 더욱 감소되는 기술적 사안 때문이다.[4]
초저지연과 LTE 대비 빠른 속도는 현재의 NSA[5] 방식이 아닌 SA[6] 방식으로도 구현이 가능하나, FR2에서 더 넓은 대역폭을 사용 가능하기에 압도적으로 빠른 속도를 구현할 수 있다. 그러나 정작 mmWave를 개인 고객에게 개방한 미국에서도 서비스의 가용률이 매우 낮은 만큼, 낮은 연결성은 숙제로 남아 있다. #
맥킨지 글로벌연구소(McKinsey Global Institute)는 올해 보고서를 통해 "10년 뒤인 오는 2030년에도 28GHz 대역 등 고대역 주파수 5G 네트워크의 커버리지는 전 세계 도시 인구의 25%를 커버하는 수준에 불과할 것"이라고 내다봤다. 같은 기간 중·저대역 주파수 5G 서비스는 전 세계 도시 인구의 80%를 커버할 것으로 전망했다.
퀄컴 코리아 관계자의 말에 의하면 2019년 기준 출시된 스마트폰과 2020년 출시된 일부 5G 스마트폰으로는 FR1 대역의 중대역 주파수만 지원되어 FR2 대역을 쓸 수 없다. 지원되는 칩셋은 아직 개발 중이라 완전한 5G를 느끼고 싶다면 차세대 칩셋이 탑재된 폰을 사야 된다. #고 하나, 스냅드래곤 X50 모뎀과 X55 모뎀은 스펙상 초고주파 대역에서 각각 5Gbps와 7Gbps까지 지원한다. 엑시노스 모뎀도 6Gbps를 지원하며, 3.5GHz를 같이 사용하면 이론상 7Gbps까지 속도가 나온다. 600MHz 대역과 2.5GHz 대역은 T모바일, 28GHz 대역은 버라이즌이 주력으로 쓰고 있다. 다만 FR2 특성상 구축은 매우 더뎌 영국 시장조사업체 오픈시그널은 "미국 버라이즌의 5G 서비스는 접속 가용성(실제 5G 사용시간 비율)은 0.4%에 불과했다"고 발표했다.
2020년 10월, FR2(28 GHz)는 B2B 포함 특정 서비스로 방향을 잡았다. 최기영 장관 "28㎓ 5G, 전국민 대상 서비스 생각 전혀 안해"
2022년 11월 18일, 과학기술정보통신부 통보에 의해 KT• LG U+ 28GHz 대역 5G 주파수 할당이 취소되었고, SK텔레콤은 주파수 할당 기간을 6개월 단축시켰다. # 대한민국에서 주파수 할당이 취소된적은 처음이다. 2022년 12월 23일, 11월 18일날 발표했던 방안을 그대로 확정지었다. # 단, 지하철 와이파이 한정해서 KT랑 LG U+도 2023년 11월 30일까지 28GHz 주파수 대역을 한시적으로 사용하게끔 허용했다.
SK텔레콤은 주파수 할당이 취소되지는 않았으나, 2023년 5월 31일까지 mmWave 기지국 15,000여 개를 설치할 가능성이 사실상 없어[7] SK텔레콤도 2023년 6월에 회수될 가능성이 상당히 높다.
2023년 2월 21일, 한국전자통신연구원(ETRI)에서 전파 출력이 낮고 크기가 작은 소형 기지국인 스몰셀 형태로 5G 밀리미터웨이브파에서 유의미한 통신 속도를 성공적으로 끌어내는데 성공 #하였고, 상용화 또한 가능한 형태로 구현되었으나 이미 경쟁사인 KT, LG U+ 모두 경제성을 이유로 큰 아쉬움 없이 주파수를 반환한 상황에서 활용도가 비교적 한정적인 주파수에 과감한 투자를 할 확률은 낮다는 분석 # 또한 있다.
SK텔레콤 유영상 사장은 2023년 3월 28일 T타워에서 열린 주주총회에서 28㎓ 기지국 구축과 관련해 할당 조건을 맞추기 어렵다고 밝혀 주파수 회수에 더욱 무게가 실리고 있다 # #. 또한 주총이 끝난 뒤, 기자들과의 질문에서 “(28GHz 기지국) 구축을 어느 정도 진행은 하고 있는데 목표량을 채우기는 쉽지 않을 것 같다”고 말했다고 한다. 이후 주파수 사용권에 대해서는 정부와 협의 중이라고 밝혔다. #
2023년 4월 23일 언론보도에 따르면 SK텔레콤은 2022년 11월부터 2023년 4월까지 6개월 동안 28GHz 대역 기지국을 추가 구축 하지 않고 있었으며 # 직전인 2022년 10월에 준공신청을 마친 28GHz 기지국도 45대에 불과해 2023년 5월 31일까지 회수유예 조건이었던 1만 5천 대 기지국 구축 의무를 다하는것이 물리적으로 불가능하게 되었다. #
2023년 5월 12일, 과학기술정보통신부는 SK텔레콤의 28GHz 주파수가 이용기간 종료시기가 가까워지면서 이달 초 이행실적 및 계획을 받고 점검하였다. 그 결과 SK텔레콤의 28GHz 기지국 구축은 1,650대에 불과하고 31일까지 추가로 구축할 계획이 없음에 따라 과학기술정보통신부가 SK텔레콤한테 주파수 할당조건 미이행에 따른 할당취소 처분을 사전 통지했다. #
2023년 5월 23일, 과기정통부는 SK텔레콤 관계자 대상으로 비공개 청문을 진행 했으며, 언론보도에 따르면 # SK텔레콤 측은 "28㎓ 주파수 대역 할당 후 초고주파 대역 생태계 조성과 비즈니스모델 발굴을 위해 지속 노력해왔지만, 사업 모델 등 제반 환경이 사업화 추진 수준에 미치지 못했다"는 기존의 입장을 견지한것으로 보이고 할당취소에도 이견을 제시하지 않은 것으로 관측했다. 사실상 만료 전 할당취소 최종 처분만 남은 셈이 되었다.
2023년 5월 31일, 결국 SK텔레콤 역시 28GHz 주파수 대역의 할당이 취소되었다. # 앞서 할당취소되었던 통신사와 마찬가지로 지하철 Wi-Fi만 예외적으로 11월 30일까지 허용. 이로써 2018년 통신3사에 할당되었던 28GHz 대역은 모두 회수된다. 4G에서 5G 시대로 넘어가면서 다양한 장점들을 내세워 광고에 나섰지만 수익성을 이유로 28GHz 기지국 설치에는 소극적이었다는 점에서 통신3사 모두 비판에서 자유로울 수 없게 되었다. #
2023년 12월 19일 한국전자통신연구원(ETRI)은 중대역·고대역 두 개의 주파수를 동시에 활용해 통신을 이중으로 연결할 수 있는 '5G 스몰셀(Small Cell) 기지국 소프트웨어(SW)'를 개발했다고 19일 밝혔다. 이 결과는 다운링크 3Gbps와 함께 최대 800Mbps 수준의 업링크 속도를 달성했다. 5G 스몰셀 기지국 기준 세계 최고 수준의 성능이라고 연구진은 설명했다.
2024년 1월 31일, 제4이동통신사업자인 스테이지파이브가 4301억원으로 낙찰되었다. #
2024년 6월 17일, 과학기술정보통신부(이하 과기부)에서 제4이동통신사업자인 스테이지파이브의 28㎓ 주파수 할당 신청서에 적시된 자본금이 적절하게 확보되지 않을 경우 할당 대가 잔액 3천870억원 납부, 설비 투자, 마케팅 등 사업 수행이 불투명하다는 이유로 지난 14일 후보 자격 취소를 발표했다.제4이동통신사업자인 스테이지파이브는 정부의 취소 결정이 부당하다는 뜻을 청문에서 적극 피력하겠다는 입장이다. https://www.yna.co.kr/view/AKR20240617092500017
3. 유해성 논란
5G 밀리미터 주파수는 생명체들에게 해를 끼친다는 주장도 있다. 5G는 전 세대 통신보다 파장이 짧으므로 더 많은 장비를 더 많은 장소에 깔아야만 하며 촘촘한 5G 기지국의 전파는 생명체에게 해를 준다는 주장. 아직 이에 대한 검증되거나 완성된 연구는 없지만 일부 전문가들은 주장하고 있다고 한다. 캘리포니아 대학의 공중위생학 교수는 28 GHz 밀리미터 웨이브(mmWave)는 피부에 흡수되며 "5G의 전자파는 눈과 피부 및 말초신경과 땀샘에 영향을 줄 것"이라고 우려하였다. 이러한 주장은 27개국의 200명의 의사와 과학자들로 구성된 The International Society of Doctors for the Environment에서도 '5G의 고주파 방사는 건강에 악영향을 끼칠 것" 이라고 하였다고 한다. 일부 다른 전문가들도 비슷한 주장을 하고 있다. # # # 다만, 이는 아직까지 검증된 주장은 아니다.공중위생학 같은 전문가뿐만 아니라 무선주파수 전문가도 같은 주장을 했는데, 무선주파수 전문가인 헬싱키 대학의 Dariusz Leszczynski 교수는 5G의 밀리미터파는 암을 유발(carcinogenic)할 수 있다고 주장하기도 하였고, 28 GHz 밀리미터 웨이브(mmWave)는 인체 유해성에 대한 장기적이고 광범위한 테스트가 이루어지지 않았다고 한다. # 비슷한 사례로, 무선 전파는 아니지만 전기배선로 근처에 사는 아이들이 암에 걸릴 확률이 높다는 국내 연구결과도 있다. 5G는 아니지만 전자파 노출이 멜라토닌 호르몬 분비량을 12~82%까지 감소시킨다는 연구 결과도 있다. #
네덜란드에서 5G 테스트 중에서 삼백 마리에 가까운 새들이 하늘에서 떨어져 죽는 사고가 발생했다는 뉴스가 있다. 그러나 이에 대한 반론으로, 새들이 5G가 아닌 다른 데서 중독되어 죽었으며 이는 거짓뉴스라는 반론 뉴스도 있다. 네덜란드 정부도 새떼의 죽음이 5G 실험으로 인한 것인지 인과관계를 찾지 못했다. 현재로써는 입증된 바 없으므로 유언비어라는게 중론. 다만, 이러한 소식이 5G의 인체 유해성에 대한 논란을 불지폈다. 한국방송통신전파진흥원은 이에 대해 유해성이 없다는 입장이다. #
2018년 12월, 네덜란드에서는 5G mmWave가 인체에 유해한지 연구 조사하는 그룹이 발족됐다고 한다. # 2019년 초반, 유해성에 대한 논란은 '인체에 가해지는 분명한 유해성은 밝혀지지는 않았으나, 가능성은 있으므로 주의해서 연구중이다'로 압축될 수 있다. 디지털 트렌드는 이에 대해, 애시당초 RF 방사능에 대한 노출을 줄이기 위해 잘 때 폰을 침대에서 떨어져 두라고 권장하고 있다. #
4. 사용처
이하 문단의 내용들은 FR2 기술들로 현재 한국을 포함한 대다수 국가에서 서비스되고 있는 5G는 FR1에 해당하는 3.5GHz라서 해당되지 않는다. #4.1. 자율 주행차
2017년에 합작으로 일본 KDDI와 삼성전자는 28GHz사용하여 여러 기지국 간 시속 190km/h 넘는 자동차에서 송수신을 성공했다. 참고로 삼성전자가 28GHz 기지국 산업을 주도하고 있다.5G 시대 자율주행차는 주변차와 실시간으로 통신을 하며 주행을 한다. 여기서 5G의 통신속도가 중요한 이유는 시속 100km로 달릴 때를 가정할 경우 1초에 움직이는 거리가 27m다. 장애물을 인식하고 제동에 나서는 데까지 지연시간이 0.03~0.05초인 현재의 4G시대 LTE라면 0.81~1.35m를 더 가서 제동을 시작할 수 있다. 그러나 5G시대는 지연시간이 0.001초에 불과해 사고를 인식한 찰나에서 불과 2.7cm만 진행 후 제동이 시작된다. #
다만 기사의 내용은 걸러볼 필요가 있는 것이 제동이 1m 먼저 시작된다고 해도 시속 100km 에서의 차량이 정지할 때까지는 브레이크가 반응하고도 50m 이상 주행하게 된다. 즉 실질적인 차이는 2.7cm 와 1.4m가 아니라 50m 와 51m인 셈.[8] 그리고 다른 관점에서 보면 내부 센서만 참조해서 제동하면 처음부터 없어도 되는 지연시간이다.[9]
자율주행차를 위해 5G통신의 '無 지연성'은 필수지만, 자율주행차의 본격적인 보급은 5G 시대에 이루어질지, 5G 시대에는 자율주행차의 테스트베드로써만 끝나고 그 이후의 통신 기술부터 본격화 될지는 알 수 없다.
전국에 광대역 통신망이 잘 깔려있는 한국이야말로 자율주행차 보급의 최적의 장소지만, 사고발생 시 주체여부와 운전기사 직업군의 소멸 문제 등으로 도입에 소극적이고, 국회에서 역시 이에 대해 제대로 된 논의가 안 되고 있다. #
4.2. 스마트 팩토리
4G 시대까지의 제조업은 많은 통신장비가 유선 기반으로 구축되어 있었지만, 5G 시대의 스마트 팩토리는 5G가 구현하는 초고속·초연결·초지연 네트워크를 이용하는 단계로 넘어갈 것으로 보인다. 센서, 빅데이터, 클라우드 등을 기반으로 불량률을 줄이고 납기 오류를 최소화해 비용절감이 가능하다는 계산이다.스마트 팩토리는 모든 직원과 모든 사물이 산업용 클라우드에서 제공되는 제조 서비스를 사용하기 위해 연결된 상태를 유지하게 될 것이며, 이미지 프로세싱이나 AR/VR 와 같은 서비스는 클라우드에서 정보를 주고받기 위해 고대역 주파수가 필요하고 산업용 제어 서비스는 초저지연성 및 극도의 신뢰성을 요구하므로 5G 기술을 필요로 할 것이다.
이미 미국 아마존 물류창고에는 키바라는 로봇이 부품을 다 실어 나른다. 예전에는 산업용 로봇을 공장에서 많이 썼다면 최근에는 앞서 든 예시처럼 물류업계에서 로봇을 많이 이용하는 추세다. #
스마트팩토리가 가장 발전된 나라는 독일이다. 독일은 컨베이어벨트를 없애겠다는 방향성을 갖고 로봇으로 자동화 생산 공정을 많이 개발했고 적용 중이다. 미국은 상대적으로 소프트웨어로 접근을 많이 했다. 클라우드와 사물인터넷(IoT)을 접목한 플랫폼에 집중하고 있다. 하지만 한국은 하드웨어, 소프트웨어 콘트롤 수준도 앞서 말한 나라와 비교하면 많이 부족한 실정이고 인간을 중심으로 한 제조업이 중심이었지만, 경쟁자인 중국의 대두 및 최저임금 인상, 법인세 인상 등 여건 변화로 이에 대한 대대적인 교체 수요가 일어날 것으로 예상된다.
4.3. 열차 내 Wi-Fi(종료)
기존에는 WiBro→ LTE를 이용하여 구축되었던 열차 내 Wi-Fi가 28 GHz 대역 5G를 이용한 Wi-Fi 6E를 과학기술정보통신부의 주도로 2021년 7월부터 서울 지하철 2호선에서 실증이 시작될 예정이다.성공적으로 구축이 완료되면 열차 내에서 Wi-Fi 6를 지원하는 전자기기에서는 1 Gbps에 가까운 속도를 맛볼 수 있을 것으로 보인다.[10] 지연 속도( 핑) 또한 쾌적해질 것으로 보여, 열차 내 Wi-Fi에서 예전 같은 비판이 나오진 않을 것으로 보인다.
고주파대역을 이용한 열차내 Wi-Fi 서비스 역시 2023년 11월 30일을 끝으로 종료되었다. #
5. 여담
해당대역은 원래 LMDS 대역이었으나 대한민국에서는 1997년 외환 위기로 인해 사업자가 죄다 포기하는 바람에 경매로 나오게되었다.글로벌 저궤도 위성통신 사업자( 스타링크) 대부분은 28GHz 대역을 활용한다. 공공 목적의 망과 간섭을 일으킬 가능성이 크다. 기사
[1]
TDD 방식의 특성 상 FDD 방식의
LTE-FDD 등과 달리 상하향 대역폭 구분이 없다.
[2]
실제 사용하는 주파수 대역. 파장은 광속/주파수=초당30만km/28GHz=10.7mm.
[3]
지금 당장 FR1조차도 좁은 커버리지 범위에 비해 기지국 구축 속도는 매우 더딘 상황이라 일반 소비자들에게 엄청난 비판의 목소리를 듣고 있는 상황인데 FR2의 전국망 서비스는 더더욱 불가능하다.
[4]
이런 이유로 2020년 10월 기준 FR2 서비스는 전 세계 중 미국 일부 도시에서만, 그중
Verizon Wireless와
AT&T에서만 제공되고 있다.
[5]
Non-Stand Alone LTE와 NR이 혼합된 방식. 옵션이 여러 종류 있어서 정확히 무엇이다 라고 작성하기 어렵다
[6]
Stand Alone. NR 기지국만 사용하는 방식
[7]
전문가들에 의하면 물리적으로 설치할 시간이 부족해 불가능에 가깝다고 말하고 있다.
[8]
사고 인지시점까지의 거리를 '공주거리', 실제 정지까지 걸리는 거리를 '제동거리'라고 표기한다. 결국 이는 공주거리를 최소화 하는 것이다. 제동거리는 통신망의 발전 측면과는 달리 자동차 자체의 운동성능에 따른 문제이므로 별개의 문제가 된다. 공주거리와 제동거리를 합쳐서 산출되는 사고인지 시점부터 정지 완료시 까지의 거리를 통틀어 '정지거리'라고 한다.
[9]
사족이지만 통신장애는 언제든지 일어날 수 있으므로 (기상조건 악화, 흑점폭발 등 자연재해 외에도 기지국 정전, 기기오작동이나 고장 등등 각종 인재로 인한 사고도 얼마든지 일어날 수 있다) 당연히 외부 입력이 없이도 작동할 수 있어야 한다.
[10]
Wi-Fi 6E를 지원하는 경우에는 1 Gbps 이상의 속도도 볼 수 있을 것으로 보인다.