메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

5세대 통신기술에 필요하다는 ‘밀리미터파’의 모든 것

통합검색

5세대 통신기술에 필요하다는 ‘밀리미터파’의 모든 것

2015.07.12 18:00
통신효율 높지만 음영지역 극복이 실용화 열쇠…ETRI, 상용화 기술 개발 성공
5G 통신 주파수로 불리닌 ‘밀리미터파’ 대역을 나타낸 그래프. 과거에는 위성통신 영역에서 쓰이던 대역임을 알 수 있다. - (주)동아사이언스 제공
5G 통신 주파수로 불리는 밀리미터파 대역을 나타낸 그래프. 과거에는 위성통신 영역에서 쓰였다. - 동아사이언스 DB
 
4세대(4G) 이동통신으로 불리는 ‘LTE-A’가 상용화되자 정보통신 분야 기업과 연구기관들은 이제 5세대(5G) 시장 개척에 사활을 걸고 있다. 국내 IT 전문 연구기관인 한국전자통신연구원(ETRI)은 최근 잇따라 5세대 통신 기술 관련 연구성과를 내 놓고 있다. 여기에 KT나 삼성전자 등 국내 대표적 이동통신 기업들도 앞다퉈 5G시장 선점에 열을 올리고 있다.
 
5세대 통신에는 밀리미터파가 사용된다. 밀리미터파는 뭘까.
 
● 직진성 강한 초고주파
 
주파수란 전파나 음파가 1초 동안 진동하는 횟수를 뜻한다. 100MHz(메가헤르츠) 주파수의 전파는 1초에 100만 번 진동하는 전파라는 의미다. 밀리미터파란 이런 주파수의 파장이 30~300GHz(기가헤르츠, 메가헤르츠의 1000배)에 해당하는 주파수를 말한다. 눈에 보이지는 않지만 파장 크기가 대략 1~10mm(밀리미터) 정도여서 흔히 밀리미터파라고 부르는 것이다. ‘밀리파’ 또는 ‘EHF’라는 영문 약자로 부르기도 한다. 3G나 4G 이동통신이 대략 1~2GHZ 정도를 사용하는 것과 비하면 수 십~수백 배 가량 차이가 난다.
 
전파란 주파수가 낮을수록 회절성이 높다. 장애물을 만나도 휘어져 들어가고, 얇은 벽 정도는 쉽게 뚫고 나간다. 이에 비해 주파수가 높은 전파는 직진하는 성질이 강하고, 장애물을 만나면 반사돼 나가려는 성질이 강해진다. 따라서 이동통신용 전파는 주파수가 낮을수록 유리한 것이 사실이다. 주파수가 낮으면 기지국을 적게 세워도 되고, 지하도나 엘리베이터, 지하 주차장 등에서 끊어지는 일도 월등히 줄어든다.
 
그럼에서 사람들은 밀리미터파에 눈독을 들인다. 휴대전화용으로 쓸 수 있는 주파수 대역은 한정돼 있는데다, 넓은 대역폭을 확보하기 어려워 통신 속도를 높이는 데 한계가 있기 때문이다. 특히 5G에 들어서면 현재보다 현저하게 높은 통신 속도를 확보해야 하므로 이런 고주파수를 이용한 통신기술 확보는 선택이 아닌 필수가 됐다.
 
물론 이동통신 주파수는 앞으로 국제적으로 협의를 거쳐 그 범위를 지정해야 한다. 우리나라는 5G 글로벌 대역으로△27~29.5GHz △31.8~33.4GHz △37~42.5GHz △45.5~50.2GHz △50.4~52.6GHz △64~74GHz 6개 대역을 제안하고 있다.
 
문제는 밀리미터파가 거의 빛에 가까운 직진성을 가졌다는 점. 따라서 조그만 물건에 가로 막혀도 통신이 끊어지는 단점이 있다. 기지국을 월등하게 촘촘히 세우면 극복이 가능하겠지만 그만큼 기지국을 훨씬 자주 옮겨줘야 하는 만큼 통신 단절 현상이 심해질 우려가 있다. 더구나 전파가 줄어들어 없어지는 성질도 강하다.
 
이 문제를 해결하기 위해서는 밀리미터파를 송출하는 전력을 기지국에서 특정 방향으로 모아서 마치 빔(beam)처럼 만들어 사용해야 한다. 이 말은 같은 기지국 안에 있다고 해도 이리 저리 움직이며 통신을 하다 보면 전파의 빔(전파의 방사패턴)을 계속 옮겨 타야 할 일이 많다는 뜻. 즉 통신이 중간에 끊길 우려가 커 진다는 의미다.
 
 
연구팀이 밀리미터파 통신기술을 시연해 보이고 있다 - 한국전자통신연구원 제공
연구팀이 밀리미터파 통신 기술을 시연해 보이고 있다. - 한국전자통신연구원 제공
 
● 밀리미터파 스위칭 기술 세계 ‘첫’ 개발
 
밀리미터파를 이용한 5G 이동통신 시대 개척에 가장 앞장서고 있는 건 우리나라다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 밀리미터파 대역을 활용한 ‘저지연 빔 스위칭 빔 스위칭’ 기술을 세계에서 처음으로 개발했다고 12일 밝혔다. 밀리미터파를 이용해도 끊김없이 통신할 수 있는 기술을 처음으로 확보한 것으로 5G 상용화에 필요한 기술을 국내에서 독자적으로 확보한 셈이다.
 
ETRI 연구진은 올해 말부터 국제 표준화 단체인 ‘3GPP(Third Generation Partnership Project)’에서 표준화를 추진할 계획이다.
 
ETRI는 이달 1일에도 밀리미터파를 이용해 버스, 지하철 같은 대중교통 이용객들을 위한 ‘이동 핫스팟 네트워크(MHN)’ 기술을 개발했다고 발표했다. 이 기술 역시 밀리미터파를 이용하기 때문에 5G 시장 진입에 앞서 개발한 중간 연구성과 같은 느낌이 강하다.
 
이런 흐름은 대기업도 마찬가지다. KT는 아예 전문 연구기관을 새로 개설했다. ‘5G 연구개발(R&D) 센터’를 서초구 우면동에 있는 KT우면연구센터에 만들었다. 이 센터는 단순한 연구기관 이상의 의미가 있다. 삼성전자, 에릭슨, 노키아, 알카텔루슨트, 화웨이, ZTE 등 글로벌 통신장비 제조사들과 양해각서를 체결하고, 공동으로 미래 5G 통신기술 시장을 장악하자는 의지의 표현이다.
 
삼성전자와 LG유플러스도 5G 시대에 공동 대응키로 하고 기술 표준 관련 기술개발에서 상호협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다.
 
세계이동통신사업자협회(GSMA)는 2014년 말 기준으로 전 세계 모바일 서비스 가입자는 약 36억 명으로 집계했다. 전세계 인구의 절반이 모바일 서비스를 이용하고 있는 셈이다. 2020년 경이면 이 숫자는 46억 명 까지 늘어날 걸로 보인다. 더 빠른 속도를 내는 이동통신 기술 개발이 끊임없이 계속돼야 하는 이유다.
 

 

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

17 + 9 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기