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[전문가 강좌] 국내 5G 이동통신서비스 조기 상용화의 성과와 한계송영근 ETRI 기술정책연구본부 기술총괄/책임연구원

[아이티데일리]

   
▲ 송영근 ETRI 기술정책연구본부 기술총괄/책임연구원

AI, 빅데이터 등을 중심으로 4차 산업혁명이 본격 시작됐다. 즉 미래 먹거리 시장을 둘러싼 패권경쟁이 본격화 된 것이다. 다시 말해 4차 산업혁명을 누가 주도해 나가느냐에 따라 국가 산업 및 경제 발전의 향방이 크게 달라질 수 있다는 것이다. 때문에 4차 산업혁명은 반드시 우리나라가 앞장서 나갈 수 있도록 여건을 만들어나가야만 한다는 게 전문가들의 지적이다. 특히 자원이 부족한 반면, 우수한 인력을 갖고 있는 만큼 잘만 하면 그 어느 나라에 못지않게 앞서 나갈 수 있다는 것이다. 통신 기술 및 인프라를 비롯해 SW 기술력 등을 많이 확보해 놓고 있기 때문이라는 것이다.

본지는 이에 따라 국내 ICT 산업 발전의 두뇌역할을 하고 있는 한국전자통신연구원(ETRI)에 의뢰해 미래 먹거리 및 일자리 창출에 지대한 영향을 미칠 것으로 판단되는 주요 아이템을 중심으로 관련 전문가들의 강좌를 1년 동안 게재한다. 즉 그들의 예리한 시각과 분석을 바탕으로 국내는 물론 세계 시장을 주도할 기술, 그 기술에 대한 글로벌 트렌드, 그 기술과 국내 기술과 맞물린 현 상황, 그리고 현안 문제 및 나아갈 방향 등을 짚어본다. <편집자 주>

 

■ 인간의 삶을 바꾸는 미래 ICT 전망 (2019년 11월호)
■ 바이오헬스 로봇의 현황과 전망 (2019년 12월호)
인공지능 시대의 초성능 컴퓨팅 (2020년 1월호)
■ 사용자 통신환경을 바꿔보자 (2020년 2월호)
알파고 은퇴 후 컴퓨터 바둑 현황 (2020년 3월호)
■ 미디어 부호화 기술의 현재와 미래 (2020년 4월호)
■ 디지털 탈바꿈 시대, ‘연결성’을 위한 위성통신 기술 (2020년 5월호)
■ 자율 이동체 시각지능 기술의 미래(사람 눈보다 강건한 RGB-Lider 기술) (2020년 6월호)
■ 글로벌 강국 도약을 위한 국가 (2020년 7월호)
■ 국내 5G 이동통신서비스 조기 상용화의 성과와 한계 (이번호)


1. 5세대 이동통신 특징

5세대(이하 5G) 이동통신의 정식 명칭은 ‘IMT-2020’으로 전송속도, 지연시간(반응속도), 단말 수용능력에서 4G(LTE: Long Term Evolution) 대비 10배 이상 우수한 기술이다.

전송속도의 경우 기지국 최대속도 기준으로는 LTE에 비해 20배 빠른 20Gbps, 이용자 체감속도 기준으로는 LTE 대비 10배 빠른 100Mbps를 제공할 수 있다. 그 결과 기존의 Full HD(1920×1080) 동영상 콘텐츠 뿐만 아니라, 초고해상도 4K UHD(3840×2160) 동영상, VR이나 홀로그램 등 대용량 콘텐츠의 효과적인 처리(스트리밍)가 가능하다.

데이터 송수신 과정에서 발생하는 지연시간의 경우 1ms(1/1000초)로 이는 LTE 대비 10배 개선된 성능이다. 즉각적 응답과 반응이 필요한 원격제어, 원격의료, 자율주행차 등에 이용되어 지연시간이 없이 실시간적인 서비스 구현이 가능하다.

단말 수용능력에서는 LTE의 경우 1㎢당 최대 10만 대를 연결할 수 있지만, 5G에서는 100만 대까지 동시접속이 가능하다. 따라서 인터넷에 연결될 수 있는 단말과 센서의 수를 기존 대비 10배 증가시켜, 대규모 사물인터넷(IoT: Internet of Things) 환경의 구현이 가능해진다.


2. 국내 5G 이동통신 서비스 현황

서비스 준비과정 및 상용화
우리나라는 2018년 2월 평창 동계올림픽을 개최하면서 세계 최초로 5G 시범 서비스를 선보이며 5G 시장 선도 의지를 표명하였다. 2018년 6월 5G 서비스를 제공할 수 있는 이동통신 주파수 경매를 완료하였고, 2018년 10월에는 5G 기지국 장비·단말에 대한 전파 인증을 완료하며, 5G 서비스 제공 기반을 마련하였다.

이후 2018년 12월 1일 기업고객을 대상으로 모바일 라우터 기반 상용서비스를 개시하였고, 2019년 4월 3일 5G 스마트폰 기반 상용서비스를 세계 최초로 본격 개시하였다. 이는 미국, 중국 등 경쟁국들의 진행 상황을 예의주시하며, 당초 계획보다 1년 이상 빠르게 조기 상용화한 결과이다. 세계 최초 상용화라는 타이틀을 차지한 국내 5G 서비스는 현재 어떻게 진행되고 있을까?

가입자 수 현황
2020년 5월 기준 5G 가입자 수는 688만 명으로 전체 이동통신 가입자의 9.9%가 5G 서비스에 가입하였다. 이동통신 3사의 5G 가입자 점유율을 살펴보면, SK텔레콤 45.2%, KT 30.3%, LGU+ 24.5%이다. 이는 전체 이동통신 가입자 점유율 대비 각사가 모두 3.3∼3.6% 오른 수치로, 아직 5G 시장에서 두각을 내지 못한 알뜰폰 사업자(MVNO) 점유율 10.6%를 나눠가진 결과이다.

   
▲ <표 1> 국내 5G 이동통신 가입자 변화
(출처: 과학기술정보통신부 무선통신서비스 가입자 통계, ‘20년 6월 29일 발표)

커버리지 현황
현재 국내 5G 네트워크 커버리지는 서울·수도권, 6대 광역시 및 각 지방 핵심도시, 전국 고속도로 중심으로 구축되어 있다. 이동통신 3사 간 5G 커버리지 차이는 거의 없는 상황이며, 구축 지역 및 커버리지 확대 속도도 거의 유사하다.

   
▲ <그림 1> 이동통신 3사의 5G 네트워크 커버리지 현황 (출처: 각사 홈페이지 커버리지맵)

모바일 트래픽 현황
2020년 5월 기준 전체 모바일 트래픽의 27.2%를 5G가 처리하고 있다. 이는 5G의 가입자 비중(9.9%)보다 2.7배 높은 수치이다. 실제 5G 스마트폰 가입자 1인당 월평균 모바일 트래픽 사용량은 24.7GB로 4G 스마트폰 사용량(9.4GB)보다 2.5배 이상 높다. 이는 서비스 초기 얼리어답터인 헤비 유저들이 5G로 주로 전환했음을 시사한다.

   
▲ <표 2> 월간 모바일 트래픽 현황
(출처: 과학기술정보통신부 무선데이터 트래픽 통계, ‘20년 6월 29일 발표)

3. 국내 5G 조기 상용화의 성과와 한계

국내 5G 서비스가 개시된 지 1년 3개월이 지난 현재 조기 상용화에 대한 평가가 엇갈리고 있다. 현재까지 발생한 결과를 성과와 한계로 나눠서 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

명(明): 5G 조기 상용화 성과
우리나라는 세계 최초로 5G 시대를 열면서 뛰어난 기술력을 인정받았고, 개시 후에도 가장 적극적으로 5G 서비스를 전개 중이다. 정확한 수치로 집계되지 못했지만, 5G 서비스 개시 이후 줄곧 세계에서 가장 넓은 5G 인구 커버리지를 구축·운영하고 있다. 또한, 가입자 수 측면에서도 세계 최고 5G 가입률(9.9%)을 기록 중이다. 현재 시점에서 우리나라는 서비스를 개시한 36개 국가들 중 5G 서비스가 가장 활성화된 국가로 평가된다.

2019년 세계 5G 기지국 장비시장 점유율은 하웨이 26.2%, 에릭슨 23.4%, 삼성전자 23.3%, 노키아 16.6%, ZTE 7.5%로 나타났다(출처: 시장조사기관 IHS). 기존의 견고했던 하웨이, 에릭슨, 노키아 3강 구도를 뚫고, 삼성전자가 두각을 나타내고 있는 중이다. 2018년까지 삼성전자의 세계 전체 이동통신 기지국 장비시장 점유율이 5%에 불과했다는 점을 감안하면, 괄목할만한 성과라 할 수 있다.

5G 스마트폰 시장에서 2020년 1분기 삼성전자는 34.3%의 점유율로 중국 하웨이를 제치고 1위를 기록 중(출처: 시장조사기관 Strategy Analytics)이다. 이를 기반으로 삼성전자는 전체 이동통신 스마트폰 시장에서도 최고의 경쟁력(‘20년 1분기 기준: 21.2% 점유율, 1위)을 유지하고 있다.

암(暗): 5G 조기 상용화 한계
전술한 바와 같이 현재 우리나라는 세계 최고 5G 인구 커버리지를 확보하고 있지만, 아직까지 이용자가 느끼는 5G 커버리지는 매우 미흡하다는 평가이다. 이는 공격적으로 조기 상용화를 추진하다 보니, 불가피하게 이용자가 원하는 수준의 커버리지 확보 없이 서비스를 개시하게 된 결과이다. 서울·수도권, 실외지역 위주로 커버리지가 구축된 결과, 사는 지역 및 건물 내외에 따라 5G 서비스 품질 문제가 제기되고 있다. 이러한 커버리지 문제는 2023년으로 예상되는 전국 커버리지 확보 시점까지 지속될 수 있다.

조기 상용화 추진 결과 앞서 설명한 초고속, 저지연, 초연결이라는 5G의 3대 특성이 현재 제대로 구현되지 못하고 있다. 우선 기존 4G 대비 20배 빠른 전송속도는 향후 28㎓ 대역 5G 네트워크가 구축되어 현재의 3.5㎓ 네트워크와 동시에 서비스가 진행될 때 달성이 가능하다. 현재 LTE 최대 전송속도는 1Gbps로 3.5㎓ 네트워크만 사용하는 5G의 1.5Gbps와 큰 차이가 나지 않는다.

   
▲ <표 3> 5G 조기 상용화에 대한 평가

또한, 현재 구축된 국내 5G 네트워크는 5G NSA(Non Stand Alone) 방식으로 5G 네트워크가 구축된 곳에서는 5G를 사용하고 그렇지 않은 곳에서는 LTE를 사용하는 방식이다. 네트워크 가상화 원리를 적용하여 서로 다른 망을 하나의 네트워크처럼 운용하며, 특정 네트워크 구간에서는 5G 기지국을 LTE 코어 망에 연결해 활용한다. 5G 네트워크가 온전하게 구축되지 않은 초기 단계에서 통신 안전성을 보장할 수 있으나, 문제는 5G 서비스 특성이 구현되지 못한다는 점이다. 따라서, 데이터 통신지연이 LTE 대비 10배 짧아지는 저지연 특성이나, 단말 수용능력이 10배 많아지는 초연결 특성이 현재 목표만큼 구현되지 못하고 있다. 이러한 5G 서비스 특성은 2020년 하반기 5G SA(Stand Alone) 네트워크나 향후 3GPP Rel. 16 표준 기반 5G 네트워크로 업그레이드 후 제공 가능하다.

5G 킬러 애플리케이션 부재로 서비스 차별화가 이루어지지 못하고 있다. 당초 5G 서비스를 차별화할 수 있는 킬러애플리케이션으로 주목받은 것은 초고속의 전송속도와 저지연의 특성이 요구되는 가상/증강현실(VR/AR)로 대표되는 실감형 콘텐츠이다. 그러나 5G NSA 방식으로 구축된 네트워크 문제는 물론, 실감형 콘텐츠의 미비 및 실감형 단말의 추가 구입 문제 등으로 인해 현재 실감콘텐츠 활성화는 요원한 상태이다. 이는 서비스 제공환경 및 비즈니스 모델에 대한 충분한 검증이 이루어지지 못한 상태에서 진행되기 쉬운 서비스 조기 상용화가 늘상 콘텐츠 측면에서 발생시키는 부작용이다.

비싼 이용요금도 5G에 대한 불만사항 중 하나이다. <표 4>에서 볼 수 있는 것처럼 크게 세 구간으로 나뉘어 진 5G 요금제는 4G 대비 저렴하지 못하다. 이는 단위 용량당 전송비용의 감소라는 이동통신 기술진화의 취지에 맞지 않은 요금제이며, 네트워크 커버리지 등 서비스 품질까지 감안한다면 더욱이 매력적이지 못한 요금제이다. 5G 조기 상용화로 인한 통신사업자의 고비용 문제를 소비자들이 십시일반으로 부담하고 있는 상황이다.

   
▲ <표 4> 4G와 5G 요금제의 비교 (출처: SK텔레콤, 더스쿠프, 2020년 4월 29일)

종합 평가
앞에서 살펴본 것과 같이 국내 5G 서비스의 조기 상용화는 성과가 한계가 동시에 발생하고 있다. 현시점에서 5G 조기 상용화에 대한 평가를 산업체, 통신사업자, 이용자 등 주체별 입장에서 분석해보면 다음과 같다.

5G 서비스 조기 상용화는 5G 기지국 장비 및 단말 제조업체들의 시장 점유율 확대 및 경쟁력 유지라는 성과 창출을 촉진 시킴으로써 통신산업(제조업체) 측면에서는 확실한 양(+)의 파급효과를 창출하였다. 또한, 이동통신 3사에게도 조기 상용화는 조기 네트워크 투자라는 비용적 부담이 있었지만, 세계 최초라는 홍보 효과와 5G 네트워크 운영 노하우를 축적할 수 있음에 따라 양(+)의 효과를 가져다 주었다.

이용자 측면에서는 서비스 차별화 미흡 및 품질 문제 등으로 만족도가 낮은 현재까지의 상황을 감안한다면, 음(-)의 효과가 발생했다고 보는 것이 타당하다. 실제로 참여연대 등이 시행한 5G 이동통신서비스 이용자 실태조사 결과, 조사대상 171명의 77%인 131명이 ‘매우 불만족’과 ‘불만족’ 의견을 피력하였다. 종합해보면 국내 5G 조기 상용화는 과거 우리나라의 산업성장 모형과 유사한 작용을 한 것으로 판단되며, 국가 전체적으로는 양(+)의 파급효과를 가져온 것으로 판단된다.


4. 5G 향후 전망

성과와 한계를 보이고 있는 5G 서비스는 향후 어떻게 확산될 것인가? 시장조사기관 Gartner가 매년 발표하는 신기술 수용에 관한 하이프 사이클(hype cycle)에 따르면, 2019년 5G는 흥분기(peak of inflated expectations)의 정점을 지났고 조만간 실망기(through of disillusionment)를 지난 후 본격 확산될 전망이다.

즉, 다른 신기술과 마찬가지로 과대광고(hype)의 영향으로 서비스 개시 이전까지는 기대 및 환상이 커졌다가, 서비스 개시 초기인 현재(2020∼21년) 실망기를 거치며 거품이 꺼지고있는 중이다. 그리고 다시 서서히 시장에 받아들여지면서 세계적으로는 2∼5년 후 본격 보급기(plateau of productivity)에 진입하며, 전세계인의 일상생활에 널리 활용될 전망이다.

국내에서는 우선 통신 사업자들의 지속적인 5G 네트워크에 대한 투자로 커버리지 부족이 차츰 개선될 것이다. 또한 2020년 하반기 또는 늦어도 2021년 상반기에 28㎓ 네트워크 구축 및 5G SA(Stand Alone) 방식의 네트워크로의 업그레이드가 이루어져, 초고속, 저지연, 초연결 특성의 5G 서비스 제공 기반이 마련될 것으로 예상된다. 그 결과 우선 단위 용량당 전송단가 하락으로 경쟁력 있는 요금제가 출시 가능해질 것이다. 또한, 자동차, 산업장비, 보안, 스마트미터, 헬스케어 등의 분야에서 5G 특성이 가미된 융합서비스도 점차적으로 도입되기 시작할 것이다.

   
▲ <그림 2> 이동통신 미래 인프라 기술에 대한 Hype Cycle (출처: 시장조사기관 Gartner, 2019)
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