문득 생각하니 입사 전 ‘기지국’이란 단어를 타이핑이라도 해본 적이 있나, 싶어요. 저만 그런 것 아니죠? 시간 괜찮으시면 지금이라도 한 번 빈 문서를 열어 입력해보시겠어요? 기. 지. 국. 이렇게요.

최신 전자제품의 주요 특장점은, 본인이 직접 구매한 게 아니어도 광고나 입소문을 통해 어느 정도 전파됩니다. 당장 삼성전자 제품만 해도 무선충전 방식(갤럭시 S6), 애벌빨래 기능(액티브워시 세탁기), 커브드 디스플레이(삼성 스마트TV) 등이 떠오르네요. 하지만 휴대전화 소유자라면 누구나 매일 이용하고 있는 이동통신 장비의 기본 구조나 사용자 편의 기능은 도통 접할 일이 없습니다. 그나마 요즘은 이동통신사 광고를 통해 관련 내용이 가끔 소개되곤 하지만 이동통신 장비는 일반인에게 여전히 ‘낯선 존재’입니다. (앞서 말씀 드린 기지국 역시 이동통신 장비의 하나라고 보시면 됩니다.)

그래서 오늘은 이동통신 분야 종사자로서의 사심(?)을 담아 제게 가장 친숙한 이동통신 장비와 기술에 대해 얘기해보고자 합니다.

▲삼성전자 LTE 기지국 ‘eNodeB’의 모습입니다

이통 장비 ‘기본 3총사’를 아세요?

일단 이동통신 장비의 ‘기본 3총사’ 얘기부터 들려드릴게요. 첫 번째는 ‘안테나(antenna)’입니다. ‘안테나’라고 하면 머릿속에 떠오르는 이미지부터 생각해볼까요? 대략 아래 사진에서와 같은 형태가 그려지실 텐데요.

▲여러분 주위에도 다양한 형태의 안테나가 곳곳에 분포하고 있습니다

TV가 크면 넓은 화면으로 세밀하게 영상을 볼 수 있습니다. 대용량 하드디스크엔 보다 많은 데이터를 저장할 수 있죠. 안테나가 많다면 어떻게 될까요? 그만큼 많은 양의 전파를 주고 받을 수 있을 겁니다. 실제로 기지국과 휴대전화 안테나를 두 개 이상으로 늘릴 경우, 무선통신 용량도 그만큼 증가합니다.

여러분, 혹시 MIMO(Multi Input Multi Output)란 용어 들어보신 적 있나요? ‘다중입출력’으로 번역되는 이 단어는 앞서 설명 드린 것처럼 여러 개의 안테나로 데이터를 동시에 송·수신하는 기술을 일컫습니다.

두 번째로 소개해드릴 개념은 ‘주파수 대역폭’입니다. 주파수란 말도 낯설긴 매한가지죠. ‘단위 시간(대개 1초)당 한 점을 통과하는 파동의 수’를 뜻하는데요. 저 역시 중고생 시절 물리 시간에 어렴풋이 배운 기억이 있는데 이렇게 직장인이 돼 다시 만나게 될 줄은 몰랐습니다.

이 글에서 말씀 드릴 건 다양한 주파수 대역폭입니다. 예를 들어 800MHz와 900MHz 사이 주파수라면 대역폭은 100MHz가 되죠. 한때 이동통신 3사의 주파수 경매 기사가 한창 뉴스에 오르내렸습니다. 정보들의 전송 통로라 할 수 있는 주파수 대역폭이 넓어지면 더욱 많은 정보를 내보내고 또 받을 수 있는데요. 차선이 넓어지면 더 많은 차가 오갈 수 있는 것과 같은 이치죠.

▲왼쪽 그림의 차선을 10MHz에 비유한다면 20MHz는 오른쪽 그림 차선 같은 형태가 되겠죠?

이전 칼럼에서 소개해드린 CA(Carrier Aggregation) 혹시 기억 나세요? 서로 떨어져 있는 2개 이상의 주파수 대역을 1개 주파수처럼 묶어 더 넓은 주파수 대역을 쓰게 하는 기술인데요. CA 같은 기술도 ‘넓은 주파수 대역폭에 대한 수요 증가’에서 그 등장 배경을 찾을 수 있습니다.

세 번째 개념은 ‘변조(modulation)’입니다. 뭔가 ‘변신’시킬 것 같은 느낌이 물씬 나는 단어죠? 변조의 사전적 정의는 ‘하나의 신호를 다른 신호에 의해 변화시키는 것’이지만 ‘좀 더 효과적인 통신을 위해 신호를 변신시켜 보낸다’고 생각하면 이해가 빠르실 것 같아요.

변조의 효과는 다양합니다. △안테나를 소형화할 수 있고 △다른 신호들과의 간섭을 줄일 수 있으며 △신호를 멀리 보내는 데다 △주파수 분할로 다중통신도 가능해집니다. 통신 신호를 변조하려면 전파의 크기나 주파수(의 위상)를 변화시켜야 하는데요. 최근엔 기술 발달과 함께 변조 방식도 점차 진화하고 있답니다.

사실 변조는 오늘 설명해드린 세 가지 개념 중에서도 가장 생소한 분야이실 겁니다. 이동통신에서 말하는 변조는 대부분 ‘디지털 변조’인데요. 아날로그 변조 방식 중엔 여러분께 친숙한 변조도 있습니다. AM과 FM이 바로 그것이죠. 네, 라디오 방송 송신 방식을 일컫는 바로 그 용어입니다. 이 역시 보다 효과적인 전송을 위한 변신의 일종이라고 보시면 될 것 같습니다.

엘리베이터에서도 잘 터지는 전화, 비결은?

다음으로 삼성전자의 이동통신 솔루션 중 제가 특히 좋아하는 몇 가지를 소개해드릴까 합니다(끝까지 ‘사심 가득’이네요!).

가장 먼저 보여드릴 장비는 ‘실내 특화 솔루션’입니다. 해외 여행 갔을 때 지하철 안이나 건물 지하주차장에서 휴대전화가 터지지 않아 애먹은 경험 있으실 거예요. 불과 몇 년 전 우리나라에서도 흔히 접하던 풍경인데요. 그런데 요즘은 엘리베이터에서도 막힘 없이 통화가 됩니다. 그 비결, 궁금하지 않으세요?

▲‘인빌딩 솔루션’ 개념도입니다

삼성전자엔 야외 신호가 닿지 않는 실내 공간을 배려한 일명 ‘인빌딩 솔루션’이 있습니다. 까다로운 실내 환경에서도 이동통신을 원활하게 사용할 수 있도록 최적화된 방법을 제공합니다.

‘공간 활용에 특화된 솔루션’도 있습니다. 이동통신 장비도 물리적으로 많은 공간을 차지한다면 효율적이지 않겠죠? 그래서 나온 게 아래 사진처럼 생긴, 쌓아놓을 수 있는(stackable) 장비입니다. 능력은 이전과 동일한데 작은 공간에 여러 개 쌓을 수 있고 외형까지 콤팩트하니 여러모로 쓸모가 많겠죠?

요즘은 여기저기서 ‘스마트’란 말이 흔히 쓰이는데요. 삼성전자 스마트 데이터베이스는 사용자의 스마트기기 환경 정보를 분석, 실시간으로 최적화할 수 있는 솔루션입니다. CA 외에도 △SON(Self Organizing Networks, 자동 구성 네트워크) △FeICIC(Further enhanced Inter-Cell Interfernce Coordination, 기지국 간 간섭 제어) △유니파이드 헷넷(Unified Heterogeneous Network, 통합 이종 네트워크) 등 다양한 최신 기술이 더해져 사용자에게 특화된 기능을 제공하는 거죠.

▲사용자에게 특화된 기능을 제공하려는 삼성전자 스마트 데이터베이스 구축의 노력은 지금 이 시각에도 계속되고 있습니다

이상 간략하게나마 이동통신 장비에 대해 제가 아는 선에서 소개해드렸는데요. 이동통신 환경은 앞으로도 한층 안정적이고 빠르며 차별화된 방향으로 진화해나갈 예정이랍니다. 삼성전자도 그 흐름에 동참, 끊임없이 노력하고 있으니 기대와 관심으로 지켜봐주세요!

물론 정해진 시간마다 반대편 봉수대를 바라봐야 하는 수고스러움이 있었겠지만, 전 ‘봉수제도’가 우리나라 통신 기술의 시초가 아니었을까 생각하는데요. 그에 비하면 요즘은 주머니 속 휴대전화만 꺼내면 언제 어디서든 통신이 가능하니 이 얼마나 편안한 세상인가요.

그런데 한 번쯤 ‘휴대전화가 어떻게 인터넷에 접속하고, 다른 사람에게 전화를 거는지’ 생각해 보신 적 있으신가요? 오늘 전 통신을 가능하게 하는 ‘현대판 봉수대’ 얘길 들려드리려고 합니다.

우리가 휴대전화로 통화하고, 인터넷망 혹은 모바일용 메신저 프로그램에 접속하기 위해선 몇 가지 장치가 필요합니다. 무선이동통신을 가능하게 하는 이 장치엔 크게 휴대전화, 기지국, 교환국 등이 있는데요. 이들은 사용자의 목소리 혹은 입력한 홈페이지 주소를 이진법으로 변환하는 등 다양한 역할을 수행합니다.

휴대전화 신호를 직접 받는 기지국과 이와 연결된 교환국은 우리가 빠르고 안정된 속도로 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 돕는 곳인데요. 한국과 중국에서 선풍적인 인기를 끌었던 드라마 ‘별에서 온 그대’를 보면 통화 연결된 기지국을 추적해 사용자의 위치를 파악하는 장면이 나오기도 하죠.

혹시 이 장비를 본 적 있으신가요? 사실 이 장비는 안전한 장소에 숨어 있는 경우가 많은데요. 우리가 볼 수 있는 건 이 장비와 연결된 안테나뿐이죠.

대부분의 사람들이 안테나 근처에 있으면 통화가 더 잘될 거로 생각하는데요. 대답은 “노(No)!” 입니다. 삼성전자를 비롯한 이동통신산업 전반은 언제 어디서나 고르고 좋은 이동통신서비스를 제공하기 위해 노력하고 있는데요. 덕분에 대부분의 지역에서 우수한 이동통신서비스를 즐길 수 있는 거랍니다.

삼성전자는 모바일 기기뿐 아니라 더 빠르고 안정적인 이동통신 서비스를 제공하기 위해 다양한 장비를 개발하고 있는데요. 사용자들의 더 나은 이동통신생활을 위해 끊임없이 노력하고 있으니 많이 기대해주세요.

지난 6월 26일 세계 최초로 기존 LTE 보다 최대 2배 빠른 LTE-A를 지원하는 삼성전자의 ‘갤럭시 S4 LTE-A’가 출시됐는데요. 업계에서는 단말기 기술과 LTE 관련 통신망 기술 그리고 특허를 앞세운 원천기술까지 삼박자가 고르게 조화를 이뤄 낸 결과로 평가받고 있답니다.

이로써 삼성전자는 지난 2011년‘갤럭시 S2 LTE’를 출시한 이후 4G 초고속 이동통신 시장에서도
확실한 속도 리더십을 보유하게 됐습니다.

삼성전자의 통신 속도 경쟁력은 1988년 서울올림픽 개최 시점으로 거슬러 올라갑니다. 당시 삼성이 개발한 초경량 아날로그 휴대폰 SH-100은 국내 기술로 만든 최초의 제품이었답니다.

SH-100 개발은 후일 애니콜 신화로 이어지며 국내 휴대폰 시장을 석권하고, 세계 최초로 CDMA 휴대폰을 개발해 세계시장에 도전하는 밑거름이 되었는데요.

1996년 서비스가 시작된 디지털 휴대폰 시장은 음성을 전기신호로 바꾼 뒤 이를 높은 주파수로 변환해 전송하는 아날로그 방식과 달리 음성신호를 디지털비트로 변환하는 디지털 방식은 음성은 물론 데이터까지 전송 가능하며, 회선 수용량이 10~20배나 높은 장점을 가지고 있었답니다.

우리나라는 디지털 방식의 시스템 개발을 위해 정부주도로 퀄컴으로부터 기술을 도입, CDMA 방식 시스템 개발을 시작했는데요.

한국통신연구소와 퀄컴에서 기초 기술을 습득한 삼성은 93년 개발팀을 구성해 본격적인 CDMA 디지털 셀룰러 휴대폰 개발에 착수, 95년 8월 세계 최초의 CDMA 단말기 SCH-100의 상용화에 성공했습니다.

이어 삼성은 2006년 세계 최초의 HSDPA폰인 SCH-W200을 선보이며 3.5세대 통신 기술 적용 제품에서도 선두의 자리를 지켰답니다.
LTE 시대로 들어서면서 삼성전자의 통신 속도 경쟁력은 더욱 빠르게 진화하는 중인데요.
삼성은 2010년 세계 최초로 LTE(롱텀에볼루션) 휴대폰 크래프트(SCH-R900)를 상용화하며
LTE 시장 선점 기반을 다졌습니다.

2011년에는 슈퍼 아몰레드 LTE 스마트폰 ‘갤럭시SⅡ LTE’를 선보이며 초고속, 초고화질 4G  LTE 시대를 열었는데요. ‘갤럭시SⅡ LTE’는 기존 3G대비 최대 5배나 빨라진 전송 속도를 제공하며
소비자들에게 진정한 스마트 모바일 라이프를 제공했답니다.

이어 삼성은 2012년 8월 ‘갤럭시 SⅢ LTE’로 HD급 음질로 통화할 수 있는
VoLTE 서비스를 세계 최초로 시작했는데요.
VoLTE는 3G보다 2배 이상 넓은 음성 주파수와 HD급 음성코덱(AMR-WB)을 통해
마치 바로 옆에 앉아 있는 사람과 대화하는 듯한 고품질의 이동통신 서비스입니다.

지난 6월 26일에 삼성전자는 ‘갤럭시 S4 LTE-A’ 출시로 이동통신 혁명이라 불리는 ‘LTE-A’시대 개막을 선언하며 LTE 리딩 업체로의 위상을 더욱 공고히 했습니다.

삼성전자는 ‘갤럭시 S4 LTE-A’의 출시로 속도 경쟁에 앞서 나갈 목표를 갖고 있는데요.
소비자 역시, ‘S4 LTE-A’를 통해 기존 LTE보다 최대 2배 빠른 속도로 웹서핑과 애플리케이션 다운로드를 즐길 수 있게 되었답니다.

업계는 ‘갤럭시 S4 LTE-A’와 통신서비스의 등장으로 동영상 콘텐츠를 비롯한
고화질, 고품질의 콘텐츠 시장이 더욱 확대될 것으로 보고 있습니다.

LTE 부품, 단말기, 통신장비의 시너지를 통해 미래 통신 기술인 5G 선도 

통신 시장에서 LTE-A는 가장 각광받는 분야인데요. 이에 삼성전자는 ‘갤럭시 S4 LTE-A’를 통해
세계 최초로 LTE-A 단말기 출시하며 초고속 이동통신 시장의 리더로 자리매김 할 계획입니다.

시장조사업체 스트래티지 애널리틱스(SA)에 따르면 2013년 대중화를 시작으로 LTE 단말기는 연간 2억7천만 대를 넘어서며 2017년에는 약 7억대에 이를 것으로 전망했는데요. 또, 2016년에는 기존 3G 서비스로 알려진 WCDMA 단말기보다 LTE 단말기가 더 많아져 주력 시장이 바뀔 것으로 보입니다.

지난 5월엔 LTE-A보다도 수십~수백배 빠른 속도를 구현할 차세대 5G 이동통신의 데이터 송수신 핵심기술을 세계 최초로 확보하는 쾌거도 이뤘는데요.

삼성전자는 미개척 주파수 대역이라고 할 수 있는 28㎓의 초고주파 대역에서 1Gbps 이상 전송속도와 최대 2㎞에 이르는 전송거리를 달성하는 기술을 개발•시연했습니다.

이는 세계 어느 기업이나 연구기관에서도 성공한 적이 없는 기술로,
차세대 5G 이동통신 시장에서 삼성전자의 기술선도 가능성을 한껏 높여 주고 있답니다.

세계 최초로 선보인 ‘갤럭시 S4 LTE-A 출시로 삼성이 기술 리더십에서 확실한 우위에 있다는 것을
다시 한 번 입증할 수 있는 계기가 되었는데요.

앞으로도 LTE 관련 부품, LTE 단말기와 LTE 장비를 모두 생산 및 공급 할 수 있는 업체로서
단말기 제조기술, 시스템, 특허 간의 시너지를 바탕으로 속도 경쟁에서의 리더십을 유지해 나갈 것입니다.

한편, 삼성전자의 갤럭시S 시리즈는 흥행 기록을 매번 갱신하고 있는데요. 갤럭시 S 시리즈는 출시 2년 7개월여 만에 누적 판매량 1억대를 돌파했으며, ‘갤럭시 S4’는 출시 이후 불과 한 달 만에 판매량 1,000만 대를 돌파한 바 있답니다.

“휴대전화가 있으니 집 밖에 나와도 통화할 수 있는데, 그렇다면 인터넷도 선이 없는 밖에서 할 수 있지 않겠습니까?”

“인터넷을 유선에서 무선으로 바꿔보자는 것입니까?”

유선으로도 초고속 인터넷을 잘 이용하고 있는데 이를 무선으로 개발해보자는 말에 회의에 모인 사람들은 처음에 의아한 반응을 보였다. 이론을 모르는 것이 아니라 그런 최첨단 기술을 정말로 실현할 수 있을지에 대한 의구심이었다. 유선전화 때부터 한국의 통신역사를 이끌어온 주역들이 모인 자리였다.

“그렇습니다. 3세대는 사실 동영상 이용에 제한을 받습니다. 그러니, 이동 중에도 동영상이나 초고속 인터넷 서비스를 이용하는 최첨단 통신수단을 만들어 보자는 것입니다.”

“지금 우리가 개발한다면 원천기술까지 확보할 수 있습니다.”

마지막 발언은 삼성전자가 디지털 무선통신 서비스의 핵심인 CDMA를 세계 최초로 상용화했지만 원천기술에 로열티를 지불하고 있는 현실을 일깨웠다.

2003년 1월, 휴대인터넷 ‘와이브로’ 개발이 정부의 정책과제로 채택되었다. 삼성전자는 한국전자통신연구원(ETRI)과 휴대인터넷 개발과 그 원천기술 확보를 위해 손을 잡았다. 삼성전자에서는 대외업무와 운용업무를 김운섭 전무가, 기술을 김영기 전무가 각각 담당했다.

여건은 그리 나쁘지 않았다. 사용자들은 때와 장소를 가리지 않고 필요 정보를 얻기 원했고, 통신사업자는 과부하가 걸린 통신시장을 해소하기 위한 새로운 방법이 필요했다. 또, 정부는 정부대로 국가 경쟁력 확보를 위한 차세대 성장 동력 발굴이 절실했다. 물론 새로운 기술 개발은 항상 그 결과 여부에 양면성이 따랐다. 성공하면 칭송 받고 원천기술도 확보하지만, 실패하면 시간과 비용을 잃는다. 경험으로 본다면 대체로 실패 확률이 더 높았으므로 이러한 도전에는 무모함이 잠복하기 마련이었다.

“CDMA상용화는 미국 ‘퀄컴’사가 보유한 원천기술을 발전시킨 것이지만 와이브로는 이전에 없는 기술이라 인력도 경험도 없을 텐데, 해낼 수 있겠습니까?”

“타이밍과 스피드가 중요한 통신시장에서 이전에 없던 기술을 금방 개발할 수 있을지는 잘 모르겠습니다.”

삼성전자와 ETRI가 와이브로를 개발한다고 하자 모두들 ‘가능할까?’ 하는 반응을 보였는데, 엉뚱한 문제가 뜻하지 않은 곳에서 먼저 다가왔다. 하지만 이 뜻하지 않은 문제가 결국 와이브로 개발을 국제표준화로 이끌었으니 세상일은 참으로 오묘했다.

“왜 한국표준을 만들어 장비가 들어올 수 없게 한다는 겁니까!”

한국표준을 만들겠다고 시작한 와이브로였는데, 한국에 장비를 공급하는 미국 측이 그로 말미암아 자신들의 장비가 비표준이 될 것이라고 항의해왔다. 막상 와이브로 개발에 뛰어들기는 했으나 이를 세계표준으로 끌고 갈 만큼 성공에 대한 확신이 없었으므로 ETRI 역시 ‘한국표준’ 와이브로 개발이라는 정도에 동의한 상태였다.

여기서 삼성전자는 선택의 갈림길에 서게 됐다. 미국 측의 항의도 일리가 있다고 본 삼성전자는 차라리 한국표준을 거치지 않고 바로 세계표준으로 가는 것도 좋으리라 판단했다. 같은 노력인데 한국표준과 세계표준에 이중으로 투입해서 얻을 실익이 크지 않았던 것이다. 성공 확률이 한국표준이라서 더 높아지는 것도 아니었다.

“CDMA 개발 때도 처음에는 백지상태였습니다. 아무 것도 모르던 전자교환기 개발도 처음 도전해서 성공했고, 페이저(일명 ‘삐삐’)도 자체 개발하지 않았습니까. 성공하면 얻을 수 있는 이득이 더 큰데, 세계 표준에 도전해서 안 될 이유가 없습니다. 한국표준을 거친 다음에 국제표준으로 가는 것은 시간과 개발비만 이중 부담하게 됩니다.”

공동개발 당사자인 ETRI가 동의하기까지 설득하는 것도 쉽지 않았으나 결국 와이브로 개발은 세계표준화로 방향을 돌렸다. 세계표준화로 방향을 결정한 뒤로 삼성전자는 파트너를 물색하여 당시 통신시장에 진출한 인텔과 손을 잡았고, 삼성전자에서 가장 우수한 인재들을 뽑아 와이브로 개발팀에 합류시켰다. 규격을 의논하는 회의실에는 삼성전자 인력들이 대거 포진하여 열기를 더했다.

“그럼, 이 건은 그렇게 하기로 하겠습니다.”
“이 내용들이 나중에는 세계표준이 될 것이라는 말이지요?”
“그럴 겁니다. 우리가 처음 개발하는 것이고, 기술도 앞서 있으니까요. 그 대신, 세계표준으로 인정받으려면 빨리 완벽한 제품을 만들어야 하겠지요.”

세계표준이라니! 개발팀은 일에 대한 책임감이 커진 만큼 일하는 즐거움도 커졌다. 이른바 ‘글로벌 플레이’를 처음 겪는 것이다.


와이브로 국제표준화 이후의 상용화를 위한 길 닦기는 4G포럼이 큰 역할을 해냈다. 삼성전자는 차세대 통신기술을 선도하기 위한 4G포럼을 2003년부터 개최했다. 4G포럼은 삼성전자가 주최하는 행사였지만 세계 유수의 통신서비스사업자와 제조업체들을 초청해 정보 교환의 장으로 활용하게 함으로써 국제적 이벤트로 치러졌다.
“개발은 기어이 성공하겠지만 기술 개발에 성공한다고 바로 상용화할 수는 없습니다. 우리가 진행하는 작업 정보를 세계에 알려 상용화 기반을 닦아둬야 합니다.”
4G포럼은 처음에 참여율이 낮았으나, 삼성전자가 와이브로 시연을 체험하게 하는 등 첨단기술을 선보이고 4세대 통신에 대한 윤곽이 논의되면서 해를 거듭할수록 각국 유수 기업에서 관심을 보였다. 이러한 관심 속에서 개발팀은 자신감을 다지며 열정을 끌어냈다.
개발에 착수하고 일 년이 지난 2004년, 삼성전자는 세계 최초로 와이브로 기술을 개발하여 처음으로 인터넷 무선접속에 성공함으로써 세계의 이목을 끌었다.

by 삼성전자 기업블로그 운영팀 블루미

다음편에는 계속해서 흥미진진한 와이브로 개발사를 알려드리도록 하겠습니다~!