박동주┃5G포럼 생태계위원회 부위원장, Ericsson-LG Technical Director
4세대인 LTE까지 이동통신은 음성 서비스에서 시작하여 스마트폰 기반의 다양한 데이터 서비스 까지 진화하면서 주로 사람들 중심의 무선 통신을 지원해 왔다. 현재 가장 관심을 끌고 있는 5G 이동통신은 사람들의 통신도 더욱 발전시키지만 사물 간의 통신을 eMTC, URLLC, eMBB 측면에서 보다 많이 지원하면서 다양한 분야에서의 활용이 기대되고 있다. 이런 5G의 활용은 기존 vertical 산업군(자동차, 공장, 에너지, 헬스, 엔터테인먼 트 등)에 디지털화와 이동성을 제공하여 새로운 부가가치를 생성하고 기존 vertical 산업군의 혁신을 지원하는 촉매제 역할을 수행할 것으로 기대되고 있다. 더불어 5G와 기존 vertical 산업군의 융합은 기존 산업군의 혁신을 통한 시장 크기 증대와 함께 포화된 이동통신 시장의 성장을 견인할 수 있는 원동력으로 기대되고 있다.
본 기고에서는 5G와 vertical 산업군 간의 융합 현황을 해외 사례를 중심으로 살펴보고자 한다. 연구개발, 학계, 정부, 산업계의 순으로 전 세계적으로 활발히 진행되는 5G와 산업 간 융합 사례를 바탕으로 국내에서의 향후 융합 전략과 실행의 참고가 되었으면 한다.
5G는 사람뿐 아니라 사물을 연결시키는 방향으로 진화하고 있다. 사람과 사람 사이의 소통 방식을 변화시키고 데이터 서비스를 통해 정보화를 촉진해온 이동통신은 이제 산업간 융합을 향해 나아가고 있다. 다양한 산업이 5G가 제공하는 이동성을 산업에 접목하여 새로운 가치를 창출할 수 있을 것으로 기대된다.
5G에 대한 기술 개발은 무선 접속 기술과 네트 워크 기술의 개발 그리고 관련 표준화 작업과 함께 다양한 산업군과의 융합을 준비하기 위한 방향으로 진화하고 있다. 5GPPP의 phase 2 프로젝 트는 phase 1 과 비교하여 5G와 산업간 융합을 지원하기 위한 기술 개발에 보다 많은 비중을 두고 있음을 확인할 수 있다. 유럽의 대학은 대규모 상용 수준의 개방형 테스트베드를 구축하고 다양한 산업과 중소기업 및 벤처들이 자신의 혁신적인 아이디어와 기술 그리고 새로운 사업 모델을 시험, 검증하고 사업성을 확인하는 혁신의 장으로 만들기 위해 노력하고 있다. 글로벌 기업들은 사업자, 제조사를 가리지 않고 다양한 산업군의 기업들과 파트너를 채결하고 기술과 사업의 가능성 을 타진하고 있다.
다양한 산업간 융합을 위한 시도들을 참고하여 우리나라에서의 5G와 산업간 융합을 위해 노력할 때이다. 5G 포럼 생태계위원회에서는 새로운 해외 시도들을 적절한 주기로 소개하여 국내에서 관련된 준비를 진행하고 있는 기업과 정부, 연구소와 학계에 참고할 수 있도록 제공할 계획이다.
정부와 학계 5G융합 지원 현황
유럽의 5GPPP는 2015년 19개의 phase 1 프로젝트를 시작하여 무선, 네트워크, 전송, 운용 및 가 상화 등 다양한 5G 핵심 기술 개발을 진행하고 있으 며, 이를 통해 표준을 주도하고 5G의 다양한 산업 적용을 연구하였다. 이런 노력의 일환으로 자동차, 에너지, 헬스, 공장, 엔터테인먼트 산업의 동향과 5G 기술 적용 가능성, use case를 분석하고 기술적 미비점을 발굴하는 보고서를 발행한바 있다. 2017년에는 5GPPP의 phase 2 프로젝트를 시작하였으며, 5G car, 5G city, 5G media, One 5G, NGPAAS, slicenet, global 5G, SAT 5G, 5G picture, 5G transformer, 5G tango 등 21개의 프로젝트로 구성된다. 이름에서 알 수 있는 바와 같이 5G 네트워크의 진화, 운용 방식 에 대한 연구와 함께 5G 기술을 다양한 산업군에 적용시키는 연구가 phase 2의 핵심이다.
[그림 1] 5GPPP phase 2 프로젝트 중 5G car, 5G media, Global 5G, One 5G, 5G city 로고
또한 5GPPP에서는 일본, 대만, 브라질, 한국과 5G에 대한 협력연구를 진행 중이며, 우리나라와는 5G Champion 프로그램을 통해 mmWave, 위성통신 등의 기술을 개발하여 평창 올림픽에서의 시연을 추진하고 있다.
유럽에서는 5G가 무선 액세스 기술만 아니라 네트워크, 전송, 가상화 기술과 운용, 관리 기술의 결합체이며, 타 산업과의 융합이 중요한 부분임을 인식하고 타 산업과의 융합을 시도하고 테스트하기 위해서는 상용 수준에 근접하는 높은 완성도의 전체 네트워크 구성이 필요함을 인식하고 NETWORLD2020 주도로 유럽 각지의 다양한 네트워크 구성 요소 기술의 테스트베드 현황을 파악하여 이를 통합한 형태의 테스트베드를 검토하고 있다. 독일 Fraunhofer 연구 그룹은 산하 HHI와 FOKUS를 통해 Berlin시의 전폭적인 지지를 받으며 5G(혹은 이전 단계로서의 4G) 네트워크를 구축하고 가상화와 운용 관리 기술을 기반 으로 다양한 산업군의 융합을 시도하고 있다. 핀란드에서는 연구소인 VTT와 대학인 Oulu가 지역 기반 회사들의 지원을 받아 5GTN(5G Test Network)을 구축하고 있다. 폐쇄형과 개방형이 병행 운영되는 5GTN에서는 다양한 회사와 대학이 자신의 기술과 아이디어를 시험하고 검증할 수 있는 환경을 제공받고 있다.
[그림 2] 5G Berlin에서 추진 중인 5G playground 개념도
[그림 3] TU Dresden, 5G Lab의 Glove 데모
이밖에 독일 TU Dresden에서는 기업들과의 협력을 통해 택타일(tactile) 인터넷을 연구하고 있다. 이는 5G의 주요 use case인 저지연 응용의 유망 분야로 각광받고 있다. UC Berkeley, Stanford 대학에서는 SDN을 중심으로한 가상화 네트워크 연구를 주도하고 있다. New York 대학 에서는 5G 기술과 의료 기술의 융합을 연구하고 있다. 영국의 세개 대학인 Bristol 대학, King’s College 그리고 Surrey 대학은 영국정부의 지원 하에 각 대학이 가지고 있는 5G 관련 연구 기반 을 연결하는 5G test bed를 구축하기로 합의하였 다. 각 대학의 5G 연구 환경과 개별 추진되어 온 5G test bed의 통합을 통해 5G 네트워크의 운영과 관리를 위한 다양한 기술 개발 및 5G의 전체 구성요소를 포함하는 광범위 test bed의 구축을 추진한다. Bristol 대학은 그간 진행해 온 개방형 스마트 시티 연구를 계속 추진하면서 5G, 광통신 인프라와 가상화 네트워크를 연구한다. Bristol 대학은 BT와의 협력을 통해 5G에서의 massive MIMO를 연구한다고 발표한 바 있다. King’s College는 그간 Ericsson과의 협력을 진행해 왔으며 초저지연 5G 응용을 연구한다. Surrey 대학은 삼성전자, Huawei 등 글로벌 기업과 협력하여 5G IC(Innovation center)를 운영해 왔으며 LTE 기반 무선 기술과 상용망 수준의 네트워크를 활용하여 지역 내 중소기업들의 새로운 아이디어와 기술을 시험할 수 있는 환경을 제공해 왔다. 향후 3.5GHz와 700MHz 에서 가상화 네트워크를 추진할 예정이다.
[표 1] 일본 총무성 주관 5G 실증 시험
일본 총무성은 2017년 5월 5G 이동통신기술의 실현에 의한 새로운 시장 창출을 위해 다양한 활용 분야의 참여에 기반한 5G 종합 실증 시험을 개시한다고 발표하였다. 다양한 지역과 통신이나 ICT뿐 아니라 다양한 산업군에서 참여하여 실증 사업을 진행하고 있으며, 그 내용은 표 1과 같다. 중국에서는 5G에 대한 기술개발과 그 적용분야로서 IoT에 대한 개발이 병행하여 진행 되고 있다[20]. 5G는 2020년 상용화를 목표로 5G 핵심 기술 개발을 추진하여 step 1을 2016년 성공적으로 완료하고 step 2 에 대한 개발을 진행 중이다. 5G를 적용한 IoT 기술 개발은 복수개의 프로그램을 실행 중이다.
산업계 5G융합 추진 현황
Toyota는 NTT와 협력을 통해 5G기술과 자동차의 융합을 추진한다고 발표했다. Toyota는 이를 통해 미국 및 유럽과 경쟁하고 있는 자율주행 자동차 분야에서 우위를 확보하겠다는 계획을 가지고 있다. 자동차와 자동차 간의 통신, 노견의 통신설비와의 대규모 데이터 통신, 센서를 활용한 상황 인식 등은 자율주행의 필수 요소인 안정성의 확보에 필수적인 것으로 판단하고 있다. Toyota는 현재 4G를 활용한 분야에서 KDDI와 협력하고 있으며, 이 협력도 지속될 계획이다. Renault-Nissan 은 Microsoft와의 협력을 통해 자동차에서의 다양 한 서비스를 개발하기로 하였다. Microsoft의 클라우드 서비스인 Azure에 기반한 서비스들로는 자동차에 대한 원격진단 및 원격 update 관리, 운전자 개인화 서비스, 도난 차량 제어, 자량 내 생산성 향상 서비스 및 기타 서비스 등이 있다. Ericsson은 프랑스에서 통신사업자 Orange, 자 동차 회사인 PSA Group과 함께 5G를 자동차에 적용하는 작업을 진행하고 있다. 세 회사의 연합은 V2V(vehicle-to-vehicle), V2X(vehicle– to-everything)에 집중하여 ITS와 차량 내 서비스의 실시간 성능을 높이는데 주력하고 있다. 현재 시스템은 LTE와 가상화, 네트워크 슬라이스를 적용하고 있으며, 향후 LTE-X와 5G 기술의 접목을 시도한다. 한편 Ericsson은 5GPPP phase 2 프로젝트의 일환인 5G CAR 프로그램에 참여 하여 Bosch, Orange, Nokia, Volvo 등과 함께 5G의 V2X 적용 기술을 개발한다.
Deutsche Telekom, Stromnetz Berlin은 Ericsson과 함께 5G기술을 에너지에 접목하는 테스트를 진행하고 있다. 태양광 설비에 IoT 장 비를 설치하고 5G 기술에 의해 데이터를 수집하고 제어함으로써 에너지 산업의 생산성 향상을 기대하고 있다. Ericsson은 이외에도 EU에서 진행 하는 두 개의 프로젝트(SUCCESS, RE-SERVE) 를 수행하면서 에너지 산업과 5G의 융합을 모색 하고 있다.
AT&T는 DirecTV Now 서비스의 시험 사용자들에게 mmWave를 사용한 5G 기술을 적용하여 1Gbps급 서비스를 제공하는 trial을 진행 중이라고 발표하였다. 이는 올해 초 있었던 1차 시범 서비스의 확대된 형태로 고정형 무선망을 통해 4K 영상 뿐 아니라 인터넷, VPN 등의 기타 서비스도 함께 제공되고 있다. Ericsson은 Sprint와 함께 400MHz 스펙트럼에서 5G 기술을 적용한 4K 동영상 서비스를 Philadelphia에 위치한 Lincoln Financial Field football stadium의 Sprint Fan Zone에서 제공하였다.
[그림 4] MWC2017에서의 Cellular smart factory 데모
Ericsson과 China Mobile은 5G기술이 적용된 사업자 망에서 5G기술이 적용된 드론 프로토타입을 시연하였다. 5G에서 저지연 서비스의 가능성을 보여준 시연에서는 분산형 클라우드를 이동통신망 끝단에 위치하는 네트워크의 동적 전개 기술과 일반 통신 사용자와 혼재된 상황에서의 hondover 기술을 확인할 수 있었다. Bosch와 Nokia는 5G 기술을 적용한 산업용 로봇의 개발에 협력하면서 프로토타입 로봇을 TechXLR8에 서 데모하였다.
BT와 Nokia는 5G 기술의 초고속 서비스, IoT 서비스 등 다양한 서비스 응용을 위한 협력을 함께 하기로 발표 하였다. 이에 대한 후속으로 두 회사는 5G의 virtual reality 적용을 함께 연구하기로 발표하고 MWC2017에서 관련 내용을 시연하였다. Swisscom은 Ericsson과 5G for Switzerland의 일환으로 학계 파트너인 École Polytechnique Fédérale de Lausanne(EPFL)와 함께 5G의 다양한 분야 적용(smart transport, virtual reality 등)을 함께 연구하고 trial을 진 행하기로 하였다. Italy에서는 Ericsson과 TIM 간의 협력으로 Tuscani에서 다양한 5G의 적용을 시험하고 있다. 현재는 5G가 적용된 항구, 원 격 수술, 농업용 로봇에 대한 시험이 진행 중이며, 분야에 제한을 두지 않고 5G를 적용한 새로 운 기술과 사업 모델에 대한 제안을 받아 다양한 시험을 진행할 예정이다. UAE 정부 보안망을 담당하는 Nedaa와 보안 솔루션 업체 Esharah Etisalat Security Solutions는 Nokia와 함께 Dubai에 5G-ready 장비를 활용한 스마트시티 솔루션을 설치하기로 하였다. Nokia는 China Mobile과 함께 5G 기술, 특히 5G 네트워크 슬라이스 기술이 원격 의료 등에 적용되어 5G의 통신 견고성이 적용될 수 있음을 MWCS17에서의 demo 를 통해 보여 주었다. Nokia는 MWC2016 행사에서 China Mobile과 함께 협동 로봇을 시연한 바 있다. MWC2017 전시에서 China Mobile 은 Ericsson과 함께 5G smart factory 데모를 진행하였다.
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