5G 특화망과 서비스 모델

금일은 5G 주파수 및 기술을 활용하여 특정 목적을 위해 적용되는 네트워크와 서비스 모델에 대하여 살펴보겠습니다.

5G 특화망과 서비스 모델

 

 

정보통신기술(ICT)의 융합은 현재 다양한 산업영역으로 확대되고 있습니다. 이동통신 역시 5G 기술이 상용화된 가운데, 2021년 10월, 과기정통부는 기업의 디지털 전환 가속을 위해 5G 특화망(이음5G망) 주파수 공급을 시작하였습니다. 현재 국내 총 31개 기관, 56개소에서 5G 특화망이 사용되고 있으며(24년 2월 기준), 최근 과기정통부에서는 5G 특화망 사업 공모에 과제당 12억 원을 지원하기로 하는 등, 5G 특화망은 지속적인 관심과 확산이 예상되고 있습니다.

그림 1. 5G 특화망 관련 기사('24년)

 

 

 

5G 특화망은 5G 상용망과 동일하게 초고속, 초저지연, 초연결 기술을 갖춘 무선통신 인프라입니다. 5G 특화망은 자율주행차, 가상·증강현실(VR·AR), 로봇제어와 같은 미래지향적 서비스를 실현할 수 있으며, 특정 기관의 건축물이나 설비 등의 통신 요구사항을 위해 구축된다는 점에서 5G 상용망과 차이를 나타냅니다.

즉, 5G 특화망은 특정 사용자만을 위한 초고속 무선 Private 통신망이라 할 수 있고, 높은 신뢰성, 낮은 지연 시간, 데이터 보안, 독립적인 통신 인프라와 융합서비스를 비교적 낮은 투자비용으로 제공한다는 장점이 있습니다.

그림 2. 5G 특화망 개념도, 출처:넷매니아즈(netmanias)

 

 

 

5G 특화망은 크게 단말, 기지국, 코어시스템, 운용시스템으로 구성됩니다. 이 중 단말은 스마트폰, 태블릿PC, CPE(Customer Premises Equipment), 모바일 라우터 등을 말하며, 모든 단말은 코어시스템에서 인증 및 관리할 수 있도록 SIM을 통해 고유 식별번호를 부여 받습니다.

기지국은 단말과의 무선통신을 위한 장비로 4.7Ghz 대역 기지국과 28Ghz 대역 기지국이 있습니다. 이 중 4.7Ghz 기지국은 100Mhz 대역폭을 지원하고, 28Ghz 기지국은 600Mhz 대역폭을 지원합니다. 일반적으로 4.7Ghz 기지국을 통해 무선망을 구성하나, 핫스팟(Hotspot) 지역에 초고속 서비스를 제공하고자 한다면, 28Ghz 기지국을 사용하기도 합니다. 참고로 무선망은 3GPP가 정한 기능 분할지점에 따라 제품 구성을 달리할 수 있는데, 대표적으로 RU-DU-CU 구분 형태 또는 통합 형태가 있습니다.

코어시스템은 5G 서비스의 데이터 처리, 트래픽 관리, 이동성 관리, 사용자 관리 등 핵심기능을 담당하는 장비로 사용자 단말과 내/외부망 간 데이터 흐름을 관리하고 제어하는 역할을 합니다. 구축방식은 독립구축/일부공유/전부공유 방식이 있는데, 이 중 독립구축은 운용 전담인력 구성이 가능하고, 데이터 저장/관리에 민감한 사업장에 적합합니다.

운용시스템은 5G 특화망의 효과적인 운용을 위해 기지국과 코어시스템에 대한 모니터링을 지원하는 OSS(Operation Support System)를 말합니다. 운용시스템은 벤더사로부터 장비 모니터링 시스템(EMS)을 제공 받으나, 보안성이나 기능 확장을 필요할 경우, NMS를 추가 구축함으로써 특화망 전반에 관한 원격 관제 및 관리기능을 구현하기도 합니다.

그림 3. 5G 특화망 구성요소, 출처:한국지능정보사회진흥원(NIA)

 

 

 

■ 로봇차량과 AI를 활용한 순시점검

발전소나 변전소, 공장과 같은 중요 시설물이나 건축물 내부에는 설비들의 노후화 및 디젤기관의 배관 균열에 의해 누유, 누수 문제가 발생할 수 있고, 플랜트 설비의 부식에 의한 사고 가능성이 항시 존재합니다. 기존에는 사람이 순시점검하면서 오감과 경험에 의존해 설비의 이상여부를 식별하고 유지보수를 수행해 왔으나, 이마저도 사고 가능성과 비용 상승 문제는 여전히 존재합니다. 하지만, 순시점검 업무를 5G 특화망과 로봇차량, AI로 대체함으로써, 작업자의 현장 근무를 최소화하고 현장 안전사고 예방 및 근무 환경을 개선시킬 수 있습니다.

그림 4. 로봇차량과 AI를 활용한 순시점검 개념도, 출처:넷매니아즈(netmanias)

 

 

■ 초고화질 카메라를 활용한 불량 검사
일반적으로 공장에서 생산되는 제품의 품질 보증 외관검사는 주로 숙련자의 육안검사에 의존하고, 최근에는 초고화질 카메라와 AI 영상 분석을 활용한 검사 작업 및 자동화가 도입되고 있습니다. 아울러, 이를 위해서는 공장 현장의 고화질 카메라와 클라우드의 고성능 AI, 높은 안정성을 제공하는 통신망이 필요한데, 기존의 통신망은 유선망 중심으로 구성되어 제조라인 변경 시 케이블 공사가 복잡하다는 단점과 시간이 오래 소요되는 문제점이 있습니다. 그러나, 5G 특화망을 구축하게 되면, 유선망 수준의 높은 속도에 유연성까지 겸비하게 되어 공장이나 산업현장 내 유선 케이블 없이도 초고화질 카메라를 이용한 신속한 검사 수행이 가능합니다.

그림 5. 초고화질 카메라를 활용한 불량 검사 개념도, 출처:넷매니아즈(netmanias)

 

 

■ 실감형 입체 콘텐츠 교육
XR(VR/AR/MR) 콘텐츠를 이용한 실습 교육은 입체적인 시각에서 다수의 교육생에게 지식을 전달하거나 협업할 수 있어 교육의 질이 매우 높습니다. 하지만 XR 콘텐츠는 대용량과 실시간 이동성이 요구되기 때문에, 기존 4G 이동통신으로는 다소 한계에 부딪힐 가능성이 있습니다. 5G 특화망을 활용하면 고속전송과 이동성이 모두 충족 가능한 범위에 있어 앞서 제시된 문제점을 해결할 수 있으며, 교육의 질을 한층 높일 수 있습니다. 구축사례로는 대덕대학교의 5G 특화망 기반 실감형 군사 교육ㆍ훈련 시스템이 있는데, 이는 도심/산악/해안 지형에서 분대/소대 단위로 협업 전술훈련을 가상현실로 구현하고, 정찰 및 감시, 드론전투 같은 임무수행 미션을 제공하는 등 다채로운 전술 훈련 서비스를 지원하고 있습니다.

그림 6. 실감형 가상 교육훈련체계 서비스 개념도, 출처:이음5G 융합 서비스 사례집(NIPA)

 

 

 

정보통신기술사 이병찬