I. 무선통신현재 우리가 살아가는 시대에서 무선통신은 우리들의 삶을 풍요롭게 해줄 뿐만 아니라 앞으로 나아가는 산업에서도 없어서는 안 될 중요한 요소이다. 사람들은 손바닥만 한 스마트폰으로 지구 반대편에 있는 사람과도 쉽게 통신을 할 수 있으며 지구가 아니라 우주에 있는 사람과도 통신을 할 수 있다.이러한 환경은 무선통신의 발전으로 변화하였는데 무선통신이란 전자기파를 이용한 통신방법으로 사람의 가청주파수를 넘는 즉, 사람이 들을 수 없는 초음파 영역을 이용한 통신의 방법이다. 사람의 목소리와 같은 일반 신호를 고주파와 합성하여 전파를 통해 전송하고 수신하는 곳에서 받은 고주파 신호를 처리하여 다시 원래의 신호로 바꾸는 방법인 것이다. 무선통신은 적외선을 이용한 리모컨과 같이 수 m 이내에서 작동하는 것부터 위성 통신과 같이 수천km의 거리에서 이루어지는 것까지 다양한 기술들로 발달해 왔다.II. 5G 통신5세대 이동통신이라 불리는 5G의 정식 명칭은 IMT-2020으로 국제전기통신연합에서 정의한 5세대 통신 규약이다. 전 세대 이동통신인 4G와 비교했을 때 5G의 최대 다운로드 속도는 20Gbs로 최대 전송속도 20배의 효율을 보여준다. 5G는 초고속, 초저지연, 초연결 이 세가지 특징을 기반으로 가상 증강현실, 자율주행, 사물인터넷 기술들을 구현할 수 있게 한다. 4세대까지는 적용범위가 휴대폰에 제한되어있었다면 5G부터는 휴대폰 영역을 뛰어 넘어 앞서 말한 초연결 모든 전자기기를 연결하는 기술이 가장 큰 차이점이다.어릴 적 우리가 영화에서나 보던 자율주행과 홈네트워크 등등 일상생활에 존재하는 모든 전자기기들과 연결되는 생활이 이제 점점 다가오고 있다.또한 5G는 통신 분야뿐만 아니라 산업 분야도 네트워크를 통해 자동화되면서 장비가 통신을 통해 작업되는 규모가 확대될 것이다. 작업자들은 증강현실 기술을 이용하여 현장을 공유하고 산업용 VR 안경을 이용해 여러 편의성을 위한 기능이 다양하게 늘어나 적용될 것으로 보인다.하지만 현재 5G는 사전에 말한 것처럼 10배 이상의 빠른 속도를 실현하지 못하고 있다. 5G 망은 4G 망보다 한 개의 망이 커버할 수 있는 영역이 좁기 때문에 전보다 더 많은 망 구축이 필요하다. 그렇기 때문에 아직 5G 망이 계획보다 더디게 깔리고 있기 때문에 현재는 우리가 5G를 쉽게 느끼지 못하고 있다. 그러나 앞으로도 5G를 안 쓸 수는 없다고 본다. 4차, 5차 산업의 핵심이라고 불리는 5G 기술은 세대변화가 이루어지기 위해 필수적인 기술이기 때문이다.III. 자율주행 선박과 5G현재 전 세계 선진국에서 서로 앞다투어 개발에 사활을 걸고 있는 자율주행기술이 있는데 바로 ‘자율운항 선박’이다. 육상에서의는 자율주행기술이 자동차에서 상용화가 점차 되어가고 있고 실제로 실생활에도 이용하고있다. 하지만 아직 자율운항 선박은 실생활에 이용되지는 않고 있다. 자율운항 선박은 물류의 흐름을 빠르게, 그리고 인건비 절감 등으로 전체 물류비용을 줄일 수 있다.하지만 자율운항 선박의 운항을 위해선 반드시 필요한 시스템이 있는데 바로 지구를 커버할 수 있는 통신망이다. 그리고 훨씬 더 많은 데이터를 초고속으로 처리할 수 있는 통신망이어야 한다. ‘스마트 해상물류 체계’에서 필요한 기술로 5세대 무선 네트워크 시굴로 5G가 꼽히는 이유가 바로 이것이다.자율주행차의 상용화 방안을 보면 크게 두 가지 방식으로 나뉘는데 첫 번째는 단독 주행시스템으로, 자율주행에 관련된 모든 하드웨어, 소프트웨어를 차량에 탑재해 외부와 별도의 연결 없이 단독으로 주행하는 방식이고, 두 번째는 커넥티드 주행시스템으로 5G 통신망을 활용해 외부의 클라우드 컴퓨터 시스템이 차량을 관제하고 도시에서 수집된 데이터를 반영해 주행 경로를 결정하는 방식이다. 자율운항 선박도 자율주행차와 별반 다르지 않다.다만 아직 5G 통신망은 전 세계적으로 상용화가 되어 있진 않다. 우리나라가 중국, 일본, 미국 등 다른 선진국들보다 앞서 5G를 세계 최초로 상용화한 수준이다. 더구나 우리나라도 아직 해상에는 5G 통신망이 구축되지 않았다. 대신 5G 보다 낮은 단계의, LTE 통신망인 해상 내비게이션(e-Navigation) 시스템을 갖췄다.앞으로 세대가 바뀌면서 자율운항 선박의 상용화는 점점 더 필수불가결할 것이다. 그러므로 전 세계 바다에 5G 통신망의 서비스가 필요한 것으로 보인다..IV. 개선 방안위에서 말했다시피 자율운항 선박에서의 5G 통신은 앞으로 해양환경에서의 필수적이다. 육상에서조차 5G 통신망은 완벽히 깔려있지 않은 상황이고 해상에서는 당연히 여건이 갖춰지지 않은 상태이다. 그러면 어떠한 방식으로 선박과의 5G 통신이 원활하게 이루어질 수 있을까? 두 가지 개선 방안을 소개하고자 한다.1) 수중 통신망 설치이 수중통신 모뎀은 순수 국내기술로 초음파 센서, 초음파 센서 구동부, 통신 신호처리부, 전원공급부 등을 만든 수중음향 모뎀의 소형화 단일 플랫폼이다. 조건과 목적에 맞춰 제어하고 관리할 수 있다.모뎀만 있다고 해서 수중통신을 바로 구현할 수 있는 건 아니다. 수중 센서, 수중 기지국, 해상 통신 부표 등이 필요하다. 각 센서에서 수집한 정보는 기지국을 거쳐 해상 통신 부표로 전달되고, 이 데이터가 다시 위성·LTE 등 통신망을 거쳐 지상으로 전송되는 구조다. 물 속에서는 음파를, 공기 중에서는 전파를 이용해 데이터를 전송한다.핵심은 수중 기지국이다. 수중 기지국을 이용하면, 기존 음파를 활용한 일대일 통신과 비교해 변동성이 심한 수중통신 환경을 극복할 수 있다. 수중 기지국을 설치해 지름 20-30km 지역 내에서 수중 정보를 수집하는 센서와 통신하면, 간섭을 최소화 해 저전력으로 오랜 시간 통신을 주고 받을 수 있다. 바닷속 유선통신망과 비교해 구축·운용 비용이 저렴하다.2) 위성 통신망 설치저 위성 5G 하이브리드 전송은 완전히 다른 네트워크를 하나로 묶는 통신 규칙(프로토콜)을 이용해 기존 5G 서비스보다 신뢰도 높은 데이터 통신을 가능하게 하는 기술이다.이 기술의 핵심은 KT융합기술원과 KT SAT이 공동으로 개발한 `위성 5G 하이브리드 라우터`다. 이 기기에 연결된 5G 단말은 각종 데이터를 5G 네트워크와 위성으로부터 동시에 송수신하거나 또는 각각의 경로를 이용할 수 있다.KT SAT은 이 기술로 5G가 강제로 끊기는 상황을 연출해 5G 네트워크 없이 무궁화 위성 6호 만으로 정상적인 서비스를 유지시켰다.현재 KT SAT이 운영하고 있는 위성은 무궁화 위성 5, 5A, 6, 7호와 KOREASAT 8호로 총 5기다. KT SAT 통신 위성 5기의 커버리지는 지구 전체 면적(143만9000㎡)의 60% 수준이다.위성 통신 링크를 이용한 5G 엣지 클라우드 미디어 전송은 5G 엣지 클라우드를 통해 제공되는 CDN(Content Delivery Network, 콘텐츠 전송 네트워크)의 영상 전송 서비스를 위성 통신과 접목한 기술이다.5G 엣지 클라우드는 5G의 초저지연성을 극대화 하기 위해 이용자 단말기에서 발생하는 데이터를 최대한 가까운 곳에서 처리해주는 가상의 데이터센터라 할 수 있다.KT SAT은 이 기술을 이용해 KT SAT 금산 위성센터에 있는 실시간 스트리밍 데이터와 카메라 중계 영상을 무궁화 위성 6호로 우면동 KT연구개발센터의 5G 엣지 클라우드에 전송해 다수의 5G 단말로 끊김 없이 송출하는데 성공했다.일반적인 위성 통신 기술로는 일정 주파수 자원(대역폭)으로 HD급 영상을 하나의 스마트폰으로만 전송 전송할 수 있는데, 이 기술을 이용하면 같은 자원을 가지고 5G 엣지 클라우드 접속된 모든 단말에 콘텐츠를 동시 전송할 수 있다.
