이상수의 경제톡㉘ 5G 세상이 펼쳐진다

5G, 제4차 산업혁명의 거의 모든 것을 가능하게 하다

5G는 4차 산업혁명의 핵심 인프라이다. 5G는 롱텀에볼루션(LTE)보다 속도가 약 20배 빠르고 10배 많은 디바이스 연결이 가능하다. 이 때문에 고용량 실감형 미디어인 가상현실(VR)·증강현실(AR) 같은 콘텐츠가 5G 주요 콘텐츠 중 하나로 떠오른 상태다. 또 반응속도가 실시간에 가까워 자율주행차 같은 곳에 유용하게 쓰일 것이라고 한다. 그렇지만 5G는 기존 LTE보다 고주파 대역을 쓴다. 그만큼 전자파가 많이 발생할 우려가 크다. 그런데 정작 국민 건강과 가장 근접한 문제인 5G 전자파 관련 규정은 아직 마련되지 않았다. 쓰긴 쓰지만 이게 인체에 어느 정도 영향을 미칠지 아직 모른다는 말이다. 일단 5G는 LTE 대비 20배가 빠르고, 데이터 양은 100배 정도 많아진다. 이로써 초고속•초저지연•초연결로 자율주행•원격의료 등 초연결사회 구현이 앞당겨질 것으로 보인다. 여기서는 5세대(G) 통신의 특징과 구체적으로 세상이 어떻게 펼쳐질 것인가를 소개한다.<필자 주>

5G의 정의와 특성

SK텔레콤, KT, LG유플러스 등 국내 이동통신 3사가 12월 1일(토) 0시를 기점으로 5G전파를 발사하면서 본격적인 5G 시대를 열었다.

5G란 숫자 5에 G가 더해진 용어이다. 여기서 G는 Generation, 세대이다. 즉 5G는 다섯 번째 세대가 된다. 그리고 1G, 2G, 3G, 4G, 5G, 모두는 이동통신과 관련된 업체들이 만들어낸 용어이다. 따라서 5G는 이동통신 다섯 번째 세대를 뜻한다.

5G의 속도는 LTE의 최대 20배인 20Gbps에 이른다. 4세대(LTE)에는 2GB영화를 다운로드하는데 16초가 걸린다면 5G에서는 단 0.8초 만에 다운 받을 수 있다.

4G에서도 언제 어디서든 인터넷 접속은 물론 게임, 동영상 시청 등을 할 수 있다. 영화 한 편에 16초란 다운로드 속도도 크게 불편하지 않다. 굳이 내려받지 않고 실시간 스트리밍으로도 볼 수 있다. 이런 이유로 현재 4G만으로도 충분하다는 시각도 있다.

그렇지만 5G는 ▲초고속 ▲초저지연 ▲초연결 등으로 압축된다. 지난 1G부터 4G까지 오면서 통신의 빠르기만 얘기했다면, 5G로 넘어가면서부터 빠르기는 이제 ‘당연’해졌다. ‘얼마나 지연 시간이 적냐, 얼마나 한꺼번에 많은 기기가 연결되느냐’도 관건인 셈이다.

'초저지연'은 통신 기기의 반응속도가 매우 빠르다는 것을 의미한다. '실시간'으로 받아들이면 이해하기 쉽다.

단순히 네트워크 처리 용량이나 빠르기만 향상시키는 게 아니라, 스마트폰에서 출발해 기지국과 서버를 거쳐 다시 단말기로 되돌아오는 시간을 최소화하는 게 핵심이다. 이를 통해 자율주행 자동차, 인공지능, 사물인터넷, 가상현실(VR), 증강현실(AR) 등을 활성화할 수 있다.

고속도로에서 시간당 10km로 달리는 자율주행차를 예로 들면, LTE 응답 속도는 0.03~0.05초(30ms~50ms)다. 갑자기 튀어나온 차나 사람을 인지하고 멈추는데 0.81m~1.35m를 더 이동한다는 것을 뜻한다. 만약 이때 1미터 앞에 사람이 있다면 충돌은 불가피하다.

그렇지만 5G망에서는 자율주행차가 위험을 인지하고 멈추는데 지연 거리가 불과 2.7cm로 줄어든다. 발견-인지-반응까지 걸리는 시간이 짧아진다는 것이다. 원격진료와 원격제조도 초저지연 활용한 사례로 꼽힌다.

초광대역이 만든 미래상은 영화 '킹스맨'의 회의 장면을 떠올리면 된다. 현재 VR 영상이나 홀로그램은 녹화된 영상으로만 가능하지만 5G가 구현하는 초당 20Gbps 속도는 실시간 홀로그램, VR 게임 등을 누릴 수 있도록 할 것이다.

4G 시대가 인간 중심 네트워크였다면, 5G 시대에는 사람끼리의 통신은 더이상 이슈가 되지 않는다.

5G는 한꺼번에 전송할 수 있는 데이터 양도 100배 크다. 지연 속도는 1ms(0.001초)로 LTE 대비 100분의 1로 줄어든다. 현재 1㎢ 이내에 사물인터넷과 스마트 기기를 동시에 연결할 수 있는 양도 10만개에서 100만개로 늘어난다. 5G 기술을 통해서 '초연결사회'가 구현된다는 근거가 여기에 있다.

다양한 센서들을 연결하는 5G 통신망은 스마트시티를 만들고, 이곳 거주자들의 삶의 질은 향상될 전망이다. 날씨, 교통, 사고, 범죄 등 사람들이 필요한 정보들을 수백개의 센서들이 기록하고 반응해 알려준다. 또 수집된 빅데이터와 AI를 활용해 주차 문제나 교통체증, 에너지 절감 및 지진과 같은 자연재해 대비도 개선될 것으로 보고 있다.

또 초연결사회에서 연결된 환경을 통해 필요할 때마다 온라인이나 모바일 통해 손쉽게 이용하는 공유경제가 활성화되고, 지능형 교통시스템과 커넥티드카 기술로 자율 주행 시대도 도래할 것으로 관측된다.

10년 단위로 전망하는 이동통신생태계는 4G(～2020년:광대역 기반 산업생태계), 5G(2020～2030:초연결 산업생태계), 6G(2030～2040:초공간 산업생태계), 7G(2040년 이후:초지능 산업생태계)로 발전될 것으로 전망되기도 한다.

5G는 4차 산업혁명의 핵심 인프라

5G의 빠른 통신 속도는 차세대 산업혁명이라 일컬어지는 4차 산업혁명의 핵심 요소이다. 앞으로 5G가 서비스를 만들고, 서비스가 5G를 만든다. 국내에서 4차 산업혁명으로 통용되는 디지털 혁명과 5G는 선후관계를 따질 수 없는 관계이다.

사물인터넷(IoT)과 인공지능, 그리고 빅데이터 및 클라우드 등이 결합된 ‘지능형 네트워크’ 시대가 바로 4차 산업혁명의 시대인 만큼, 트래픽(traffic)과 디바이스(device)의 수가 거의 무한대로 증가하는 상황에서 5G 기반의 통신 속도는 필수적이라는 것이다. 예를 들어 가상현실 콘텐츠를 즐길 수 있는 VR 헤드셋의 경우 360도의 입체영상을 만들려면 모두 17대의 카메라를 사용하여 거의 모든 방향에서 촬영을 해야 만들어진다. 이렇게 거의 모든 시각에서 촬영을 하기 때문에 헤드셋을 쓴 사람은 마치 자신이 영상을 촬영한 장소에 실제로 서 있는 것 같은 느낌을 받는다. 스포츠 콘텐츠의 경우는 카메라 위치에 따라 실제 관중석에 앉아 있는 것 같은 느낌을 받을 수 있고, 아예 경기장 한가운데서 선수들이 바라보는 시각을 간접 체험 할 수도 있다.

문제는 이 같은 콘텐츠를 전송하기 위해서는 엄청난 데이터 용량이 필요하다는 점이다. 카메라 1대로 촬영하며 평면적인 영상을 전송하던 때와는 달리, 입체 영상은 단순하게만 계산해도 카메라 17대 분의 데이터를 전송해야 하기 때문에 4G 통신 속도로는 적용 자체가 불가능한 것이다.

또한 입체 영상의 대명사인 홀로그램(hologram)의 경우는 특히 실물을 보는 것과 같은 입체감을 느낄 수 있어서 가상현실보다도 훨씬 많은 데이터를 전송할 수 있는 통신 시스템이 구축되어야 서비스가 가능하다.

이와 같이 5G는 상용화까지 막대한 투자가 필요하지만, 일단 투자가 완료된다면 사람들은 언제 어디서나 고화질 영상을 실시간으로 시청 할 수 있을 뿐만 아니라 보다 생생한 화상통화도 가능해진다.

또한 5G 통신이 상용화된다면 현재 테스트 수준에 머물러 있는 원격진료 시스템도 본격적인 사업화 추진이 가능해진다. 생생한 화질은 물론 각종 진단기기와 측정기기들의 정밀한 검사 결과가 실시간으로 의사에게 제공될 수 있기 때문에 거동이 불편한 노인들도 집안에서 원격으로 진료를 받을 수 있는 새로운 의료 시스템이 정착될 것으로 기대되고 있다.

5G시대에 달라지는 것들

일부에서는 정보처리 속도가 더 빨라지는 것이 어떠한 의미가 있냐고 반문할 수 있다. 즉 지금도 스마트폰을 이용하는데 아무런 문제가 없다며 4G를 대표하는 LTE 서비스에 충분히 만족하고 있다는 설명이다.

그러나 5G를 단순히 영화를 더 빨리 다운받고 영상통화를 끊김 없이 할 수 있다는 국한된 수준에서 바라보면 오산이다. 우선 4G 시대에 광범위한 활용이 어려웠던 사물인터넷(IoT)에 큰 변화가 일어난다. 예컨대 사람이 들어오면 낮인지 밤인지 조명기기가 알아서 판단해 자동으로 불이 켜지고 꺼진다. 모든 음식물의 유통기한을 냉장고가 스스로 관리해주며, 소파에 앉으면 자동으로 TV가 켜진다. 외출을 하면 대부분의 제품 전원이 자동으로 꺼지고 경비가 시작된다.

자동차는 주인의 외출 상태를 알고서 날이 더우면 자동으로 에어컨을 켜준다거나 추울 때는 히터를 틀어 열기를 집어넣는다. 차량 앞으로 오면 문이 자동으로 열리며, 원하는 목적지까지 우리를 안내해준다. 상상만 해오던 이 모든 상황이 현실이 되는 것은 5G 이동통신 기술이 밑바탕이 되어야 가능한 것이다.

현재 이러한 기기 기술의 일부는 구현 가능한 상태지만 과도한 데이터 전송량에 작동이 원활치 않다. 5G 시대가 되면 트래픽 부하가 걸리지 않으면서 사물인터넷의 문제없는 사용으로 관련 산업이 폭발적으로 발전할 것으로 기대할 수 있다.

KT경제경영연구소가 발간한 ‘5G 사회경제적 파급효과 분석’ 보고서(2018)는 5G의 10개 주요 산업분야로 ▲자동차 ▲제조 ▲헬스케어 ▲운송 ▲농업 ▲보안·안전 ▲미디어 ▲에너지 ▲유통 ▲금융 등을 선정했으며, 4개 기반환경으로는 ▲스마트시티 ▲비도시지역 ▲스마트홈 ▲스마트오피스 등을 지목했다.

자동차 산업은 텔레매틱스(Telematics : 자동차와 정보통신 기술의 결합을 뜻하는 말) 가치 증가, 미디어 산업에서는 가상현실(VR), 증강현실(AR) 등 실감형 미디어 시장이 빠른 성장세를 보이면서 사회경제적 가치가 발생될 것으로 내다봤다.

이밖에 ▲헬스케어 ▲운송 ▲농업 ▲보안·안전 ▲에너지 ▲유통 ▲금융 등에 많은 부가가치가 발생할 것을 내다봤다. 더불어 도시, 비도시, 가정과 사무실 등 우리가 생활하는 기반환경에서도 5G 기술은 많은 경제적, 사회적, 환경적 편익을 제공할 것으로 전망했다.

김희수 KT경제경영연구소장은 “5G는 전기, 컴퓨터, 증기기관 등 최상위에 위치한 여타 핵심 기반기술(GPT)들처럼 인공지능(AI), 빅데이터 등 4차 산업혁명의 핵심 기술과 결합해 사회 및 경제 전반의 혁신과 진화를 이끌어 낼 것”이라고 말했다.

과연 5G 단말기는 안전할까?

통신업계의 말을 종합하면 상용화 일정에 맞춰 약 1000개의 단말기가 기업 간 기업 거래(B2B)용으로 나온다. 2019년 초부터 시중에 5G 스마트폰이 나올 것으로 본다. 그렇다면 의문은 국민이 사용할 5G 단말기는 안전할 것인가이다.

휴대폰 제조업계는 이번에 나오는 단말기는 전자파 안전성에 문제가 없다는 입장이다. 전자파 규정이 없는 경우는 6㎓ 대역 이상의 고주파를 쓸 경우다. 이번에 나오는 단말기는 3.5㎓ 대역을 쓴다.

휴대폰 제조업체의 한 관계자는 "5G 전자파 관련 규정이 없는 부분은 5G 주파수 대역으로 6㎓ 이상을 사용할 경우다"며 "12월 1일 쏜 5G 전파는 3.5㎓ 대역을 쓰기 때문에 기존 방식으로도 안전 측정이 가능한 것으로 알고 있다"고 말했다.

국립전파연구원에서 게시한 ‘5G이동통신의 전자파 인체영향’에 관한 자료(‘18.09.28)에 의하면 5G 기지국은 4G(LTE) 기지국에 비해 효율적으로 전파를 운용하여 전자파 인체노출량이 4G기지국과 유사하거나 낮을 것으로 예상하고 있으며, 단말기는 기존 3G, 4G에도 적용되었던 배터리 수명연장, 간섭 최소화를 위한 자동전력제어 기술로 통신이 가능한 범위 내에서 송신전력을 최소화하여 동작하므로 5G 단말이 증가하더라도, 노출량은 매우 낮을 것으로 예상하고 있다. 끝으로 인체보호기준 등에 대해서 ‘3.5㎓ 단말/기지국’ 의 전자파 인체노출량 측정방법 등은 현행 기준을 적용할 것으로 예상하고 있으며, ‘28㎓ 단말/기지국’은 빔포밍(안테나 전파를 원하는 방향으로 집중시킴으로서 의도하지 않은 방향으로의 전차 방출을 줄이는 기술)에 따른 국부 노출을 고려하여 전력밀도로 인체노출량을 측정하는 방법 및 기준을 2018년 12월까지 마련할 예정이다.

5G의 제물은 누가 될 것인가

통신기술의 세대전환은 단말기 시장의 지각변동도 가져왔다. 2G 시절 잘 나갔던 모토로라는 3G로의 전환 이후 몰락했다. 노키아는 4G가 보편화되면서 단말기 시장에서 사실상 사라졌다. 내년 이후 시작될 4G→5G로의 대전환 역시 삼성전자•애플•LG전자•화웨이 등 현재 스마트폰 점유율 구조를 무너뜨릴 가능성이 크다는 평가가 나온다.

아시아경제(2018.12.04.)에 의하면 ‘삼성전자 대 애플’로 양분됐던 스마트폰 대전이 5G 시대에는 ‘삼성전자 대 화웨이’로 흘러가고 있다. 삼성전자와 화웨이가 내년 초 5G 스마트폰을 출시할 예정인 가운데 애플은 2020년에나 5G 아이폰 출시가 가능할 것으로 점쳐지기 때문이다. 초반 격전에서 애플은 한발 뒤로 빠지는 분위기다. 5G가 한국과 미국에서 조기 상용화하는 만큼 국내 제조사가 초기 우위를 점할 것이라는 분석도 나온다.

12월 3일(현지시간) 미국 블룸버그는 애플이 5G 아이폰 출시를 최소 2020년까지 보류할 계획이라고 보도했다. 초기 5G 네트워크의 불안정성을 고려한 결정이지만 애플의 뒤처진 통신 기술, 5G 칩셋 제조사 퀄컴과의 법적 분쟁도 무관치 않다는 분석이다. 애플과 퀄컴은 반도체 사용료·특허와 관련해 지난해부터 소송을 벌여오고 있다. 블룸버그는 "퀄컴의 경쟁사인 인텔은 2019년에 5G 칩셋을 공급할 수 없다"고 설명했다.

애플은 과거 3G에서 4G로 전환할 때도 삼성전자보다 늦게 출발했지만 이내 따라잡았다. 하지만 ‘4G에서 5G로’는 ‘3G에서 4G로’와 비교할 수 없을 정도로 기술 격차가 커서 시장 선점을 놓치면 추격이 어렵다는 분석도 제기된다. 블룸버그는 “5G 서비스는 침체기를 겪고 있는 스마트폰 시장에서 큰 셀링 포인트가 될 것”이라며 “5G 아이폰 출시가 2020년 이후로 미뤄진다면 애플은 과거와는 다른 심각한 타격을 입을 수 있다”고 전망했다.

애플이 주춤하면서 내년 5G 스마트폰 시장은 한국과 중국 간 격돌로 흘러갈 가능성이 커졌다. 삼성전자와 LG전자는 이르면 2019년 3월 5G폰을 출시할 계획이다. 최초의 5G 상용화를 이룬 국내 이동통신사와의 협력과 20여년간 축적한 통신 기술을 바탕으로 승기를 잡겠다는 것이다.

초기 5G폰 지형은 한국에 유리하다는 시각이 지배적이다. 제조업계 관계자는 “5G폰 수요는 5G가 상용화되고 프리미엄폰 비중이 높은 한국과 미국에 집중될 전망인데, 두 나라 모두 중국폰 점유율이 매우 낮다”며 “중국이 5G폰을 내놓는다 해도 공략할 수 있는 시장은 넓지 않은 것”이라고 내다봤다.