5월 30일, 더 플라자 호텔에서 열린 ‘5G포럼 정기총회 겸 창립 10주년 기념식’에서 삼성전자의 선행연구조직인 삼성리서치(SR) 차세대통신연구센터의 최형진 연구원이 공로상을 받았다. ‘5G포럼’은 2013년에 창립된 국내 이동통신 표준화 선도 기구이다.

5G포럼 창립과 함께 주파수위원회 부위원장을 맡아 온 최 연구원은 5G/6G 주파수의 국내 연구와 글로벌 표준화를 주도하며 차세대 이동통신 분야 발전에 기여해 왔다. 이번 수상은 10년간 그의 활동과 공로를 인정받은 결과라 할 수 있다.

최 연구원은 “5G포럼 10주년과 함께 5G/6G 주파수 표준화 추진에 대한 공로를 인정받아 기쁘게 생각한다. 앞으로도 6G 상용화를 위해 글로벌 주파수 표준화 추진은 매우 중요하므로 지속 노력하겠다.”라고 수상 소감을 전했다.

삼성전자는 급변하는 통신 기술의 세대교체를 내다보고, 지난 2020년 7월 14일 ‘6G 백서’를 공개하며 ‘새로운 차원의 초연결 경험(The Next Hyper-Connected Experience)’을 제공하겠다는 비전을 천명한 바 있다. 이에 2022년 5월 8일에는 세계 최초로 6G 글로벌 주파수 연구 필요성의 화두를 제시한 ‘6G 주파수 백서’를 발행하는 등 6G 미래기술 선점을 위한 글로벌 연구와 논의를 활발히 진행해 오고 있다.

나아가 올해 11~12월에 있을 세계전파통신회의(WRC-23)에서도 2030년경 6G 상용화를 위해 꼭 필요한 주파수 후보 대역 논의가 진행될 예정이다. 삼성전자는 계속해서 적극적인 참여를 통해 글로벌 리더십을 지속적으로 이어갈 계획이다.

‘막힘없는 정보의 고속도로’라 불리는 5세대(5G) 이동통신 서비스가 한국에서 가장 빨리 개통됐다. 8K 영상서비스, 자율주행, 로봇 등 차세대 서비스를 현실화할 5G의 상용화는 보이지 않는 국제 표준화 과정이 있었기에 가능한 일이다.

지금으로부터 10년 전, 5G라는 용어조차 생소하던 시기 삼성전자는 국제 표준화를 위한 전방위적 활동에 나서기 시작했다.

가장 먼저 필요한 건 산업계(3GPP[1]) 주도의 5G 기술 표준화. 이는 ‘사실상의 표준(de facto standard)’으로, 이를 바탕으로 정부 주도의 ‘공적 표준(de jure standard)’을 이뤄야 5G 주파수(ITU-R)·전자파(IEC) 표준화가 성립된다. 쉽게 말해 기술 표준화가 자동차를 만드는 것과 같다면, 주파수·전자파 표준화는 자동차가 달리는 도로를 선정하고 해당 교통 규칙을 만드는 셈이다.

산업계·정부와의 긴밀한 협력이 필요한 5G 주파수·전자파 국제 표준화를 이뤄낸 공로로 최근 과학기술정보통신부 장관 표창을 받은 삼성전자 우정수·권혁춘 씨(이상 삼성리서치 표준리서치팀)를 뉴스룸에서 만났다.

▲ 삼성리서치 표준리서치팀의 우정수(왼쪽)·권혁춘 씨

초고주파 표준화, “무에서 유를 창조했죠”

초고속, 대량연결을 특징으로 하는 5G는 기존 6GHz 이하 저주파 외에 밀리미터파(mmWave)라 불리는 초고주파를 사용한다. 이는 5G 이동통신에 처음으로 적용된 가장 큰 특징 중 하나. 삼성전자는 2009년부터 28GHz라는 최적의 5G용 초고주파 대역을 발굴해 국제 표준화와 상용화 작업을 병행해왔다.

우정수 씨는 “1세대~4세대(1G~4G)가 단계적으로 통신기술이 발전하는 과정이었다면, 5G는 전에 이동통신으로 사용된 적이 없는 초고주파를 이용하기 때문에 무에서 유를 창조하는 것과 같았다”면서 “회사와 연구원들이 업계에서 가장 앞서 28GHz 발굴과 국제 표준화를 추진하는 과정에서 고생도 많이 했지만, 값진 경험도 할 수 있었다”고 밝혔다.

28GHz 초고주파 대역은 지난해 국제 표준화와 함께 한국, 미국 등에서 5G 상용서비스를 위한 주파수로 채택이 된 상태다. 그 과정은 순탄치 않았다. 초고주파 관련 기술 개발 외에도 △28GHz를 위성 등 이미 다른 용도로 쓰고 있는 국가들의 견제, △초창기 5G 서비스에 대한 무관심 등 장애물이 만만치 않았다.

무엇보다 28GHz 대역이 5G 국제 표준이 되기 위해 국제전기통신연합(ITU-R)[2]의 채택이 필수였다. 이곳의 승인을 거쳐야 세계 ITU 회원국들이 해당 주파수 대역을 5G 서비스에 공통으로 할당해 국가 간 5G 통신서비스 호환성과 로밍 사용을 보장할 수 있기 때문이다. 하지만 일부 국가와 기업들의 미온적인 반응 속에 ITU-R 채택은 ‘가시밭길’이나 다름이 없었던 것.

“오뚝이처럼 계속해서 일어났다”는 우정수 씨 표현처럼, 28GHz 대역 활용은 초고주파 기술이 나온 후 9년에 걸친 세 번째 도전 만에 ITU-R의 최종 승인을 앞두고 있다. 그는 “그동안 한국 ITU-R 연구위원회에서 국내 전문가들과 함께 다양한 기술 이론과 연구 결과를 축적한 게 큰 도움이 됐고, 함께 머리를 맞대 국가 기반 표준화를 진행했다”며 “삼성전자가 한발 앞서 초고주파 대역 연구와 기술 개발에 나섰기에, 글로벌 리더십을 가지고 국제 표준화를 이끌어 나갈 수 있었다”고 설명했다.

※ 5G 초고주파 국제 표준화 과정을 자세히 알고 싶다면 뉴스룸 기사 [5G 표준 선구자] (상) 초고주파 ‘기회의 땅’ 발굴, 차세대 통신기술 선도와 [5G 표준 선구자] (하) ‘48개월→27개월’…숨가빴던 표준화 여정을 참조

“5G 안전하게 쓸 수 있는 전자파 측정방법 새롭게 제시”

통신, 전자기기가 빛을 보기 위해선 전자파 규제 역시 반드시 통과해야 할 관문이다. 전파를 집중해 수신 신호의 세기를 높이는 5G 초고주파용 빔포밍(Beamforming) 기술[3]은 전자파 측정을 위한 완전히 새로운 방법론을 필요로 했다.

권혁춘 씨는 “5G 논의 초기, 업계에서는 초고주파 사용의 기술적인 어려움과 전자파 측정 방식 개발에 대한 회의적인 시각이 지배적이었다”며 “5G와 초고주파에 대한 치밀한 연구 끝에 기존 전자파흡수율(SAR) 평가방법 대신, 새로운 전력 밀도(PD) 평가방법을 제안했다”고 말했다.

4G를 비롯한 현 이동통신 기기는 국제 표준인 전자파흡수율 측정방법을 적용해 전자파를 규제한다. 이와 달리 5G 초고주파용 전력 밀도 평가방법은 빔포밍에 따라 전자파가 사용자들에게 얼마나 노출되는지 등을 고려하여 기지국과 단말기의 전력 밀도를 측정·평가하는 형태다.

권혁춘 씨는 “인증기관과 산업계, 그리고 학계 등 여러 기관의 아이디어를 모아 지난해 5G 전자파 측정 방안을 마련했다”며 “5G 전자파 측정 방식을 제도화한 건 한국이 세계 최초”라고 의미를 부여했다.

또한 2015년부터 연구·개발해온 5G 전력 밀도 평가방법은 국제전기기술위원회(IEC)[4]에서도 받아들여져, 세계 주요 국가와 기업들이 활용하는 국제 표준으로 자리를 잡았다.

여기서 잠깐, 5G 전자파 수준은 어느 정도일까. 권혁춘 씨는 “기존 세대 통신들과 마찬가지로 5G 초고주파 기술 또한 국가가 관리 감독하는 기준치에 적합하게 적용되도록 설계되기 때문에 전자파 또한 4G와 비슷한 수준에서 관리될 수 있을 것”이라고 설명했다.

“5G 신규 서비스·단말기, 차세대 통신 연구도 박차”

5G 상용화가 첫 발을 내딛고 있는 이 시점, 삼성전자 연구원들은 이미 미래를 보며 뛰고 있다.

우정수 씨는 “5G 고도화 주파수 표준은 물론 차세대 통신 서비스에 대한 주파수 표준 준비에도 나서고 있다”며 “정부 정책과 관련된 새로운 주파수 대역 확보와 국제 표준화는 세계 각국이 처한 상황과 맞물려 다년간에 걸친 시일이 필요한 만큼, 미래를 내다보며 연구 활동에 힘쓰고 있다”고 밝혔다.

권혁춘 씨는 “5G 서비스 본격화와 함께 지금껏 보지 못했던 차세대 통신 서비스가 복잡다단한 단말기들을 통해 출현할 전망”이라며 “이들에 대한 전자파 측정 방법에 대해 연구를 지속할 뿐만 아니라, 미래 기술에 대한 대응 역시 선제적으로 나설 것”이라고 힘줘 말했다.

[1]무선 통신 관련 국제 표준을 제정하기 위해 창설된 이동통신 표준화 기술협력 기구. 세계 전자‧이동통신 업체들이 참여하고 있다.
[2]ITU-R(International Telecommunication Union – Radiocommunication), 국제연합(UN) 산하 국제전기통신연합의 전파통신부분. 193개 국가 간 주파수 사용 협력, 전파혼신방지 규칙 제정
[3]전파 도달거리가 짧은 초고주파의 특성을 보완하기 위해 스마트 배열 안테나를 이용, 전파를 사용자가 있는 방향으로 집중시키는 기술
[4]International Electrotechnical Commission, 전기, 전자 및 통신과 관련된 기술에 대한 국제 표준을 개발/제정하고 공표하는 기구

이동통신 국제표준화단체 3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 11~14일(현지시간) 미국 샌디에이고에서 총회를 열고 5세대(5G) 이동통신 1차 표준을 공표한다. 삼성전자는 이에 맞춰 14일 5G 국제표준 백서를 발행했다.

‘5G 국제표준의 이해’라는 제목의 이번 백서는 △통신에서 표준이 필요한 이유 △5G 표준의 제정 과정 △5G 표준의 기술 특성 등 5G 이동통신과 표준에 대한 내용을 일목요연하게 담았다. 지금껏 통신에서 사용하지 않았던 6GHz 이상 초고주파를 비롯해 5G용 주파수와 신기술도 알기 쉽게 설명하고 있다.

▲ 5G에서 주요 국가들이 고려하는 주파수 대역

3GPP 의장단에서 활동하거나 5G 사업현장에서 일하고 있는 임직원 5명의 인터뷰도 볼 수 있다. 삼성전자가 5G 표준화와 상용화를 주도하기 위해 펼쳐온 노력들을 질의응답 형태로 담았다.

삼성전자 네트워크사업부 김우준 전무는 “삼성전자는 지난 2년여에 걸쳐 3GPP에서 표준화를 주도한 것은 물론, 5G 초고주파 장비도 세계 최초로 선보였다”라며 “2020년까지 한국, 미국, 일본 등 5G 선도국가를 중심으로 초고주파와 저주파 대역 장비까지 5G 상용화를 적극 지원할 것”이라고 밝혔다.

이번 ‘5G 국제표준의 이해’ 백서는 삼성전자 네트워크사업부 홈페이지에서 간편히 내려받을 수 있다.

이번 회의에서는 3GPP의 5G 이동통신 기술을 개발하는 실무그룹인 RAN 워킹그룹 5개가 참석해 5G 단독으로 동작하는 5G 단독모드(Standalone)에서 △초고속데이터와 초저지연 성능을 제공하는 5G 무선접속 기술 △5G 단말과 기지국의 전파방사 요구사항 △5G 단말기 평가방법 등 5G 상용 서비스를 위한 최종 기술을 공동으로 확정 짓게 된다.

특히, 삼성전자가 의장사로 참석하는 RAN 워킹그룹4에서는 국내 상용 서비스에 활용될 예정인 3.5GHz, 28GHz 대역 등 주파수 대역별 전파출력을 비롯해 5G 단말과 기지국에 대한 전파방사 요구사항을 확정할 예정이다.

3GPP는 이번 회의 결과와 지난 해 12월 완성한 4G LTE와 5G를 함께 사용하는 5G 종속모드(Non-Standalone) 표준을 다음 달 미국에서 열리는 3GPP 총회에서 5G 1차 표준으로 승인하고 공표할 계획이다.

이번 회의에는 국내 SK텔레콤, KT, LG U+, 미국 버라이즌, AT&T, 일본 NTT도코모 등 이동통신사업자를 비롯해 칩셋, 단말, 장비업체 등 전세계에서 약 1,500명의 전문가가 참석한다.

삼성리서치 부소장 조승환 부사장은 “이번 회의에서 삼성전자가 개발한 혁신적인 기술들이 반영된 5G 1차 표준이 완성된다”며 “이를 통해 4차 산업혁명의 핵심 인프라 역할을 수행할 5G 이동통신 상용화가 본격적으로 이뤄질 것으로 기대한다”고 강조했다.

한편, 삼성전자는 5G 표준활동, 특허, 신기술 개발, 상용화 등에서 글로벌 업계를 선도하고 있다.

지난 2015년 9월부터 5G 표준 개발의 단계별 로드맵 수립을 주도하고 있으며, 지난 2016년 4월 열린 첫 번째 5G 표준 회의를 한국에서 개최한 바 있다. 3GPP 실무그룹에서 총 5석의 의장단을 맡고 있으며, 3GPP기술 공로상을 4회 수상한 바 있다. 또한, 삼성전자는 유럽통신표준화기구(ETSI)에 현재까지 1,254건의 5G 필수표준 특허를 등재하며 가장 많은 특허 수를 보유하고 있다.

삼성전자는 △2015년 초고주파(mmWave) 대역에서 기지국 간 이동성 시연 △2017년 시속 200km 이동 중인 차량에서 5G 통신 시연 △2017년 고속 열차에서 8K 동영상 다운로드, 4K 영상 업로드 통신 시연을 세계 최초로 성공했다.

이를 바탕으로 올해 1월 미국 최대 통신사업자 버라이즌과 5G 상용 계약을 체결했으며, 세계 최초로 미국 연방통신위원회(FCC)로 부터 5G 기지국과 옥외용 단말(Outdoor CPE)· 가정용 단말(Indoor CPE)의 승인을 받으며 상용 서비스 개시에 박차를 가하고 있다.

▲ 21일 부산 해운대 그랜드호텔에서 열린 3GPP 5G 컨퍼런스의 워킹그룹(RAN1) 회의에서 삼성리서치 표준리서치팀 김윤선 수석(회의장 중앙)이 환영사를 하고 있다.