“28㎓ 실패 재현될 수도”…선진기술 활용 위한 규제완화 필요
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다만, 국내 5세대이동통신(5G) 네트워크는 비(非)단독모드(NSA·Non-Stand Alone) 아키텍처에 의존하고 있어 6G 전환의 걸림돌로 지적되다. 위성에서도 네트워크 슬라이싱(Network-Slicing) 등 5G 단독모드(SA·Stand Alone) 기반의 기술들이 활용되는 만큼, 전문가들은 6G를 논하기에 앞서 5G의 잠재력을 충분히 활용하는 것이 선결 과제라고 지적한다.
◆ 기지국 필요없이 위성-단말 직접통신…부상하는 저궤도 위성통신
위성통신을 기지국 설치가 어려운 사막·산지 등 소외 지역과 선박과 비행기 등에서도 원활하게 인터넷을 사용할 수 있도록 하는 기술이이다.
데이터 송·수신이 가능한 칩을 탑재한 사용자 단말이나 안테나 등을 항공기·선박 등 이동체에 설치해 지상 기지국이나 중계기를 거치지 않고도 지구 궤도를 돌고 있는 다수의 위성으로부터 직접 신호를 받아 통화를 하거나 문자를 보낼 수 있다.
물론, 위성통신 서비스의 활성화는 당장은 쉽지 않을 전망이다. 위성 탑재체 부품들의 소형화와 위성 발사 비용의 하락, 대량생산 등으로 비용이 줄었음에도 불구, 일반 기업들이 감당해내긴 여전히 어려운 금액이기 때문이다.
특히, 저궤도(LEO·Low Earth Orbit) 위성을 활용해 위성통신서비스를 제공하는 경우 투자비용은 더욱 만만치 않은 것으로 예상됐다.
통신위성에 활용되는 위성은 지구와의 거리에 따라 크게 ▲저궤도 위성(300~1000km) ▲중궤도 위성(1000~3만6000km) ▲정지궤도 위성(3만6000km)으로 구분되는데, 지금까지 통신위성으로는 공전주기가 지구 자전주기와 일치하는 정지궤도 위성이 주로 활용됐다.
정지궤도 위성과 저궤도 위성은 각각 장점과 단점을 모두 가졌다. 정지궤도 위성은 특정 지역에 고정돼 지상과의 원활한 송수신이 가능하다는 이점이 있지만, 통신지연율(latency)이 높다.
반면, 지구와 가까이 위치한 저궤도 위성은 낮은 통신지연율을 자랑하지만, 지구 자전보다 더 빠른 공전속도로 지상 기지국과 통신하는 시간이 짧다는 한계가 있다.
정지궤도 위성 1기가 지구 표면적의 34%를 커버할 수 있다면 저궤도 위성은 지구 표면적의 2%에 불과한 것으로 알려졌는데, 저궤도 위성을 활용해 지구 전역에 위성통신 서비스를 제공하려면 이론상 수백개의 위성을 더 저궤도에 쏘아 올려야 하는 것이다.
그럼에도 통신지연율이 낮은 만큼 향후 저궤도에서 얼마나 많은 위성을 확보하냐에 따라 서비스 경쟁력이 좌우될 것이라는 게 업계의 중론이다.
◆ 위성시장서 美英 독주 체제…상생-경쟁 기로에 선 통신사업자
최근 3GPP가 개최한 ‘6G 워크숍’에도 위성업체들이 다수 참석, 비지상 통신 네트워크(NTN)를 표준에 대한 논의가 이뤄진 것으로 알려졌다.
위성통신이 6G시대 예상되는 주요 변화 중 하나로 언급되면서, 통신시장에서의 주도권을 두고 기존 통신사업자들은 선택의 기로에 놓인 상황이다. 스타링크(스페이스X)·윈웹 등 대형 위성통신사업자와 상생하냐 혹은 독자적 기술을 확보하냐는 것이다.
독자적 기술을 확보하는데 가장 큰 장벽은 역시나 비용이다. 위성통신에는 위성 본체와 위성에 실을 통신탑재체, 위성과 연결되는 특수 단말과 지상국 등이 필요하다. 위성을 임대해 사용하는 경우에도 위성 임대료가 매우 비싸 사업자에 큰 부담으로 작용하는 것으로 전해졌다.
국내의 경우 스페이스X와 같이 위성통신서비스를 제공 중인 기업은 KT와 SK텔링크에 불과하다. KT SAT은 자체 통신전용위성 5기를 운용해 서비스 중이고, SK텔링크는 해외 기업과 국경 간 공급계약을 맺고 위성통신서비스를 제공 중이다.
특히, 국내 커버리지를 충족하려면 고도에 따라 수십~수백개의 저궤도 위성이 필요한 것으로 알려졌는데, 이는 관련 경험이 전무한 일반 기업이 감당해내긴 어려운 기술과 비용 수준이라는 게 업계관계자들의 전언이다.
미국·영국 등 소수를 제외한 다른 해외 국가들의 상황이 크게 다르지 않은 상황으로, 스타링크·원웹 등이 참석하지 않은 이번 워크숍 현장에선 이들을 견제하는 분위기가 감지됐다는 이야기도 업계로부터 나온다. 당장 스타링크과 원웹은 위성통신용 저궤도 위성 약 6800여기를 운용하고 있는데다 오는 2027년 약 1.7만여기까지 급증할 것으로 전망되는 등 압도적 격차를 보이고 있기 때문이다.
◆ 고객 맞춤형 위성 시대 열릴까…킬러서비스에 대한 고민 필요
다만, 위성이 6G시대 핵심 요소가 될 것이냐에 대해선 전문가들의 의견이 엇갈린다.
장기적으로 국가 차원에서 위성통신이 필요하다는 데에는 이견이 없다. 재난 등 비상시 지상망의 백업망으로 활용하기 위한 목적에서다. 지상망이 없거나 혹은 붕괴된 지역에서 위성이 통신을 중계하는 역할을 수행하는 것이다. 위성이 게이트웨이용 지구국과 통신해 지상의 특정한 무선국에 데이터를 전송하고, 해당 무선국이 주변에 위치한 다수의 지상망 무선국과 통신하는 방식이다.
특히, 위성통신 서비스는 2022년 우크라이나 전쟁을 계기로 그 가치를 인정받았다. 당시 러시아의 공습으로 지상망이 마비됐던 가운데, 우크라이나는 수천대의 스타링크 안테나를 지원받아 통신망을 유지할 수 있었던 것으로 알려지면서다.
이러한 맥락에서 우리 정부도 저궤도 위성통신 연구개발(R&D) 사업에 돌입했다. 총사업비 3200억원 규모로, 오는 2030년까지 저궤도 통신위성 2기 발사 및 시범망 구축을 추진한다는 계획이다.
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최지환 카이스트 항공우주공학과 교수는 최근 진행된 한국통신학회 주최 세미나에서 “미국 위성 스타트업인 로프트 오비탈(Loft orbital)의 사례를 보면, 사용자가 원하는 업무를 수행해줄 수 있는 위성을 쏘아 올리는 서비스를 제공하고 있다”라며 “너무 먼 이야기일수도 있지만 우주 인프라를 띄어놓고 서비스(Space Infra as a Service)가 이뤄지는 시대가 올 것”이라고 전망했다.
산간지역이 많은 국내에서 조차 예상되는 수요는 한정적일 것으로 전망되는 가운데, 업계에선 자칫 28기가헤르츠(㎓) 대역 주파수의 실패를 반복할 수 있다는 우려도 나온다.
더욱이, 위성통신의 가격 대비 서비스품질은 아직까진 만족스러운 수준은 아닌 것으로 알려진 상황이다. 스타링크가 엄청난 수의 위성을 기반으로 다운로드 속도 기준 100메가바이트(Mbps) 이상의 인터넷 서비스를 제공한다고 알려졌지만, 실제 이용자 체감속도는 이에 미치지 못한다는 후문이다.
방효창 두원공대 교수는 “5G 표준에서도 위성에 대한 규격은 있었지만 연구개발(R&D)과 고객에게 완벽한 서비스를 제공할 수 있냐는 별개의 문제”라며 “다량의 데이터를 실시간 전달할 때 위성이 더 유리한 부분은 있겠지만, 테라헤르츠 규모의 데이터를 실시간으로 전달하려는 니즈가 (6G 상용화 시점) 얼마나 발생할 것이냐에는 의구심이 든다”고 밝혔다.
이에 위성 경쟁력을 확보하려면, 국가 간 연합을 통한 저궤도 위성 통신망을 구축해야 한다는 제언도 나온다.
익명을 요구한 업계관계자는 “저궤도 위성 통신망을 독자적으로 구축하기에는 비용 등 사업적 어려움이 있다”라며 “향후 독자 위성망을 구축하더라도 현재는 우리와 비슷한 국가 또는 해외 상용 저궤도 위성통신업체와의 국제 협력을 통해 시범적으로 운영하고 검증해볼 필요가 있다”라고 밝혔다.
◆ 6G 핵심은 위성보단 AI…“5G 잠재력부터 최대 활용해야”
한편, 6G에선 위성보단 오히려 인공지능(AI)이 핵심요소가 될 것으로 전망됐다.
앞서 3GPP에선 6G에서의 AI 활용을 크게 두가지 방향에서 논의했다. AI를 활용해 네트워크 운영에서 성능 및 관리를 개선하거나, AI 기반 애플리케이션을 지원하기 위한 6G 네트워크 설계 방안이다. 보안 부문에선 제로 트러스트 아키텍처(ZTA)로의 진화와 미래의 양자 위협에 대해 6G 보안이 견고하게 유지되도록 보장하는 내용이 이야기됐으며, 네트워크 운영 부문에서 확장 가능한 통합 네트워크로의 진화가 강조됐다.
김동구 연세대 교수(ORIA 집행위원장)는 “기존에는 코어 네트워크와 랜(RAN)을 CPU에서 돌렸다면, AI 기반(AI-Based)로 가게되면서 GPU가 요구된다”라며 “6G에선 기능에서부터 관리까지 네트워크와 랜 AI 간 ‘초결합’이 이뤄지는 시대가 올 것”이라고 강조했다.
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또 통신사의 선제적 투자만을 기대하기 보단, 정부 역시 통신사의 기술 투자를 촉진시킬 지원책에 대한 고민을 함께 해나가야 조언한다. 자칫 AI와 위성으로 대변되는 6G시대에서 국내 이동통신 사업자만이 경쟁력을 잃을 수 있다는 지적이다.
5G 규격은 SA와 비(非)단독모드(NSA·Non-Stand Alone)로 나뉘는데, NSA는 5G 기지국을 LTE 코어망과 연동해 5G 서비스를 제공한다. 국내의 경우는 KT를 제외한 모든 이통사가 NSA를 5G 서비스를 제공하고 있다. 국내 환경에선 네트워크 슬라이싱 등의 기술이 망 중립성 규정에 위배되어 수익화가 어렵다는 인식에 따른 것이다.
네트워크 슬라이싱은 하나의 물리적 네트워크를 통해 품질 조건에 따라 다수의 가상 네트워크를 제공하는 기술이다. 통신장비사들은 ISP와 함께 이러한 네트워크 슬라이싱 기술을 활용해 통신 서비스품질(QoS)을 차등화, 추가 비용을 낸 가입자에 한해 사람들이 밀집된 장소에서도 5G 서비스품질을 보전해주는 방식의 수익모델을 구상해왔다.
업계에 정통한 한 전문가는 “(정부가) 규제를 풀어주면 네트워크 슬라이싱 등 5G SA 기반의 서비스를 출시하고 자연스럽게 생태계가 조성될 것”이라며 “이러한 생태계가 조성되지 않는다면 6G로 넘어가는 것은 어려울 것 같다”고 제언했다.
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