삼성전자가 5세대(5G) 이동통신 관련 기술을 세계 최초로 개발하면서 새로운 통신 시대 개막을 알렸다. 이제 버스나 지하철을 타고 이동하면서도 스마트폰으로 수십 기가바이트(GB) 영화 파일을 단 1초 이내에 내려받을 수 있는 것이다.
4G, 5G 같은 용어는 이동통신 세대를 구분하는 것으로 여기서 ‘G’는 ‘Generation'(세대)의 약자다. 유선에서 이동전화로, 다시 디지털 음성통화와 영상통화 및 스마트폰 시대로 통신 세대가 한단계씩 진화할 때마다 우리는 엄청난 변화를 몸으로 겪는다. 이전보다 다른 획기적인 기술이 등장할 때마다 일상 생활은 점점 스마트해지고 사람과 사람 사이는 점점 좁아지고 있는 것이다.
◇1G에서 4G까지..진화하는 통신 기술
이동통신 세대를 요약하면 1980년대 초 1세대 음성, 1990년대 중반 2세대 디지털 음성과 문자, 2000년대 후반 3세대 영상통화(WCDAM)에 이어 지금의 4세대 ‘롱텀에볼루션(Long Term Evolution, 이하 LTE)’으로 구분할 수 있다.
1세대는 아날로그 방식으로 음성 통화만 가능하던 기술을 말한다. 국내에선 지난 1987년 한국이동통신(지금의 SK텔레콤)이 시작하면서 본격화됐다. 1세대는 음성을 그대로 전송하는 방식이기 때문에 데이터 양이 커서 전송속도가 느렸다. 이에 따라 휴대폰 이용자들이 많아지면 주파수가 부족해 통화가 끊기는 등 문제가 발생했다.
2세대부터 디지털통신 방식으로 바뀐다. 기존의 음성을 디지털 신호로 바꿔 전송하는 것이다. 여기서는 문자 전송도 가능해진다. 지난 1996년부터 상용화된 2G는 코드분할다중접속(CDMA)이란 이름으로 알려졌다. CDMA는 사용자마다 별도 코드를 할당하는 방식. 각각의 전화 통화마다 각기 다른 코드를 포함하고 있는데 자기에 맞는 코드만 연결하고 다른 코드는 제외함으로써 통화 품질이 이전보다 좋아진 것이다. 미국 퀄컴이 기술규격을 개발했다.
2세대는 표준 기술에 따라 크게 미국식 CDMA와 유럽식 GSM으로 나뉜다. 동기식과 비동기식으로 구분하기도 한다.
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3세대는 현재 세계적으로 가장 많이 사용되고 있는 통신 기술이다. 기존 2G보다 데이터 전송 속도가 한층 빨라져 음성과 문자메시지 뿐만 아니라 영상통화나 인터넷 등도 사용할 수 있다. 휴대폰이 단순히 음성 통화 말고도 동영상이나 이메일 같은 데이터를 주고받는 기능으로 활용하는 등 쓰임새가 다양해진 것이다. 3G는 전송속도는 초당 최고 2Mb(메가비트·1Mb는 1024kb)로 2세대보다 5, 6배 빨라졌다.
3G도 2G와 마찬가지로 유럽식과 미국식 혹은 동기식과 비동기식으로 나뉜다. 2G 시대에는 국내 이동통신 3사가 모두 CDMA 방식을 썼지만 2G부터는 SK텔레콤과 KT가 유럽식 WCDMA를 썼고 LG유플러스만 미국식 CDMA를 사용했다.
유심(USIM) 사용 유무로 2G와 3G를 구분되기도 한다. 3G부터 탑재된 USIM은 가입자 정보가 저장돼 있어 사용자 인증이나 글로벌 로밍 등에 사용할 수 있다.
롱텀에볼루션(LTE)라 불리는 4세대는 말 그대로 오랫동안 발전에 발전을 거듭한 진화된 기술을 말한다. 지난 2008년 유엔 산하의 국제 표준화기구인 국제전기통신연합(ITU)은 4G 이동통신 규격을 저속 이동 시 1Gbps, 고속 이동 시 100Mbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있어야 한다고 정의했다. 이는 3G에 비해 50배나 빠른 통신기술이다.
◇ '빛의 속도'로 데이터 주고받는 5G 시대
삼성전자가 이번에 선보인 5G 이동통신 기술의 최대 전송속도는 초당 수십 기가바이트에 이를 전망이다. 웬만한 고화질 영화파일도 1초 이내에 주고 받을 수 있는 것이다. 5G가 상용화되면 스마트폰이나 태블릿PC 등으로 대용량 콘텐츠를 맘껏 주고 받을 수 있다.
▲5G급의 속도를 구현하려면 지금의 이동통신용과 다른 초고주파를 활용하는 것이 유리하다. 그러나 현재 이동통신용 주파수는 파장의 길이가 15㎝(2㎓ 기준)로 길어 멀리 퍼져 나가는 것과 달리, 초고주파는 약 1cm(28㎓ 기준)로 파장이 짧고 도달거리 역시 길지 않다는 게 한계다. 삼성전자는 파장이 짧으면 기지국ㆍ단말기 안테나의 크기도 작게 만들 수 있다는 점을 이용, 초고주파 활용의 한계를 뛰어넘었다. 삼성전자가 개발한 기술은 귀와 같은 역할을 하는 안테나 소자를 64개 적용(배열)해 특정 방향으로 전파를 더 멀리 송·수신할 수 있게 한 구조다. 자료 출처 삼성전자. |
국내 이동통신사들은 최대 20㎒의 주파수 대역폭을 이용해 4G LTE를 제공하고 있다. 5G는 고속도로 폭을 넓히듯 20㎒보다 수십에서 수백배 넓은 광대역을 사용하기 때문에 데이터를 주고 받는 속도도 훨씬 빨라지는 것이다.
5G 시대가 열리면 통신 환경이 크게 달라진다. '빛의 속도'로 느껴질 만큼 데이터 전송 속도가 빨라지기 때문에 초고화질(풀HD)보다 4~8배 선명한 울트라고화질(UHD)나 3차원(3D) 콘텐츠도 활성화된다.
스마트 기기의 사양도 지금보다 훨씬 높아질 전망이다. 더 높은 해상도와 카메라 화소, 휘거나 접었다 펼 수 있는 디스플레이 등이 적용된다는 얘기다. 현재 구글 등이 개발하고 있는 스마트 안경 등 입는(웨어러블) 스마트 기기도 등장할 수 있다.
삼성전자의 이번 기술 개발로 세계 5G 이동통신 연구가 활성화돼 5G 관련 국제표준 작업과 서비스 상용화가 앞당겨질 것으로 예상된다. 이미 중국은 지난 2월 정부 주도의 5G 연구단을 결성했고, 유럽연합(EU) 집행부도 오는 2020년 서비스 상용화를 목표로 올해만 5000만유로(약 720억원)를 투자하기로 했다.
삼성전자 관계자는 "이번에 내놓은 5G 핵심 기술이 표준기술로 채택되면 삼성전자가 5G 이동통신을 선도하는 중요한 역할을 맡게 될 것"이라고 말했다.
