0. 목차
- '이동통신'과 '6G 통신'
- 세대별 이동통신 기술 발전
- '6G 통신' 서비스
- 테라헤르츠 대역의 무선통신 소자 기술
- '6G 통신'을 위한 RF 기술 동향
- '6G 통신'과 초공간
- '6G 통신' 기술 동향
- '6G 통신' 표준 선점을 위한 경쟁
- '6G 통신' 관련 기업
1. '이동통신'과 '6G 통신'
1-1. '이동통신'이란?
'이동통신(Mobile Telecommunication)'이란 무선 기반의 초고속·초저지연 서비스 실현을 위해 필요한 단말기, '액세스 인프라(Access Infrastructure)' 및 '이를 구성하는 시스템' 등을 포함한 제반 기술을 뜻한다. 핵심 요소 기술은 '무선 전송 기술', '이동통신 시스템 기술', '이동통신 단말기 기술', '이동통신 서비스 기술', '특수 목적 이동통신 기술' 등이 있다.
| 구분 | 특징 |
| 무선전송 기술 | 광대역 지원 및 초고속 대용량 콘텐츠 전송, 대규모 디바이스 접속 지원 기술, 초저지연 및 접속의 안정성을 지원하는 기술, 근거리 무선통신 기술 등을 포함 |
| 이동통신 시스템 기술 | 무선 네트워크 기지국 단에서 다양한 대역폭을 지원하는 RF 통신용 및 안테나 부품, 변복조 기술, 프로토콜 기술, 운용보전/자동구성 등의 관리 기술 및 광대역 백홀·프론트홀 등을 포함 |
| 이동통신 단말기 기술 | 무선 네트워크의 단말기에서 다양한 대역폭을 지원하는 RF 통신용 및 안테나 부품 변복조 기술, 프로토콜 기술, 모뎀, 부품이 포함된 하드웨어 제작 기술 등을 포함 |
| 이동통신 서비스 기술 | 유·무선통신 응용 서비스와 타산업과 융합 서비스를 지원하기 위한 서비스 및 플랫폼 기술, 시험·인증 기술, 분산된 개방형 아키텍처로 네트워크의 말단에서 데이터 처리 및 컴퓨팅을 수행하는 기술 등을 포함 |
| 특수목적 이동통신 기술 | 공중 이동체 간 통신, 제어망 구성을 위한 기술, 선박과의 정보 전송을 위한 통신 기술, 군 통신 기술, 초고속 이동체 제어 기술, 재난 안전 통신망을 위한 기술 등을 포함 |
1-2. '6G 통신'이란?
'6G 통신 기술'은 2030년 무렵을 전후하여 상용화될 것으로 예상되는 차세대 네트워크 통신이다. 6G 통신은 '테라헤르츠(Terahertz)' 대역을 사용하여 1 Tbps 데이터 전송이 가능하고, 지상 및 위성통신의 결합으로 언제 어디서나 초고속 통신을 가능하게 하는 이동통신 기술이다. '테라헤르츠(Terahertz)'는 '마이크로파(Microwave)'와 '적외선(Infrared Ray)' 사이의 주파수를 가진 투과성을 가진 전자파로써, 10의 12제곱을 뜻하는 '테라(Tera)'와 진동수 단위인 '헤르츠(Hertz)'를 합성한 말이다. THz로 표시하며 '테라헤르츠 방사선(Terahertz Radiation)' 또는 줄여서 '티-선(T-ray)'이라고도 한다. 테라헤르츠는 투과성이 기존의 '엑스레이(X-ray)'나 '자기 공명 영상(MRI: Magnetic Resonance Imaging)'보다 우수하고 전송할 수 있는 정보의 양이 기존의 이동통신의 수천 배나 될 정도로 크기 때문에, 이 기술을 '보안', '병리 조직진단', '분자 연구', '농작물 재배' 등 광범위한 분야에 적용시키기 위한 연구가 진행되고 있다.
과학기술정보통신부가 제시한 6G 핵심 비전은 '초성능', '초대역', '초공간', '초정밀', '초지능', '초현실'이다. 이들 키워드로 대표되는 6G 통신 기술은 Gbps급의 '실감 영상 서비스'를 제공할 수 있고, 위성·공중·해상 통신 등이 융합하여 10cm 오차 위치 측위와 같은 '초정밀 서비스', 기계와 기계 간의 '초연결 서비스' 등을 제공하는 등 새로운 통신 네트워크의 핵심 인프라가 될 것이다. '3D 홀로그래픽(3D Holographic)'을 활용한 '끊기지 않는 가상현실·증강현실 서비스', '드론·자동차의 자율주행' 등도 6G 통신을 통해 원활하게 구현될 것이다.
또한 '인공지능(AI)' 기술과 결합하여, 한정된 무선통신 자원을 최대한으로 활용할 수 있는 무선통신 기술도 개발되고 있다. 중국의 '화웨이(HUAWEI)'는 2040년대에 무선통신과 인공지능 기술의 융합으로 인하여, 현재 5G 통신으로 구현할 수 없는 제2의 지능형 네트워크가 도래할 것으로 예측하였다. 또한 무선 채널의 '내부 구조 설계' 및 '무선 자원 관리' 등 모든 영역에 걸쳐 있는 '신호처리 문제'가 '인공지능(AI)'으로 해결될 것으로 예상하였다.
세계적으로 통신 산업 분야를 선도하는 연구기관과 통신 업체에서는 6G 통신이 갖춰야 할 성능과 이를 가능케 하는 요소 기술을 종합적으로 정리한 '6G 백서'를 발표하고 있다. 2019년 9월과 2020년 7월에는 핀란드 '오울루 대학교(University of Oulu)'와 '삼성전자'가 각각 6G 백서를 발표하였다. 이에 따르면 데이터 전송속도는 5G보다 50배 빠른 1 Tbps 이상, 사용자 체감 데이터 속도는 10배 빠른 1 Gbps 이상, 연결 밀도는 1km2당 1000만 개로 5G보다 10배 이상, 통신 지연율은 0.1ms 이하 등으로 제시하였다. 삼성전자는 6G 백서를 통해 기기별로 전력 소모와 데이터 지연을 줄이는 인공지능 알고리즘 개발의 필요성을 강조했다.
2. 세대별 이동통신 기술 발전
'통신속도', '품질', '안정성' 등의 향상에 따라, 이동통신 기술은 아날로그 통신인 1G부터 시작해서, 디지털 통신인 2G, 멀티미디어 통신인 3G, 고속 통신인 4G, 초고속 통신이 가능한 5G 등 계속해서 발전하고 있다.
| 세대별 이동통신 | 요약 |
| 1G | 아날로그 통신(Analog Communication) |
| 2G | 디지털 통신(Digital Communication) |
| 3G | 멀티미디어 통신(Multi Media Communication) |
| 4G | 고속 통신(High Speed Communication) |
| 5G | 초고속 통신(Superhigh Speed Communication) |
2-1. 1G 통신
1G는 '아날로그 통신(Analog Communication)' 세대로, 단순 음성통화만 가능하다. 1975년에 미국 '모토로라(Motorola)'사에서 '셀룰러(Cellular)' 방식을 이용한 이동통신 기술 개발이 첫 시작이었다.
1G 통신은 통신채널 하나당 사용자도 한 명인 '아날로그 통신(Analog Communication)' 기술을 기반으로 해서, 용량이 부족하고 활용도가 낮았다. 세계 가국에서 호환되지 않았으며, 지역별로 다른 이동통신 표준이 사용되었다. 한 예로, 미국에서는 'AMPS(Advanced Mobile Phone System)'을 표준으로 채택하였고, 일부 유럽 국가들은 'NMT(Nordisk MobilTelefoni)'를 1G 이동통신 표준으로 채택하였다.
2-2. 2G 통신
2G는 데이터 통신이 가능한 '디지털 통신(Digital Communication)' 세대이다. 2G는 1G의 아날로그 기술을 디지털 기술로 전환하고, 무선 음성용량을 확대하여 글로벌 음성서비스 산업의 인프라를 제공하였다. 'GSM(Global System for Mobile Communication)', 미국의 'IS-95(Internal Standard 95)', 일본의 'PDC(Personal Digital Cellular)'가 대표적인 2G 이동통신 표준들이다. GSM이 많은 국가의 표준으로 채택되어 국제 로밍 서비스가 활성화되기 시작하였다.
'TDMA(Time Division Multiple Access)'는 하나의 '중계기(Repeater)'를 매개로 하여 다수의 기지국이 다원접속하여, 동일 주파수대를 시간적으로 분할하여 신호가 겹치지 않도록 상호 통합을 하는 '시분할 다중 접속(Time Division Multiple Access)' 방식이다. 즉, TDMA란 데이터 통신에서 하나의 중계기에 여러 사용자가 접속하여 동시에 데이터를 송수신 할 수 있게 해주는 기술이다. 'TDMA' 등 디지털 무선 전송 시스템이 개발되고, 곧이어 1996년에는 미국의 '퀄컴(Qualcomm)'과 한국의 '전자 통신 연구소'가 'CDMA(Code Division Multiple Access)'라는 개선된 기술을 공동 개발하면서 2G 시대가 활성화되었다.
2-3. 3G 통신
3G는 '애플(Apple)'의 아이폰 3G로 대표되는 '멀티미디어 통신(Multi Media Communication)' 세대이다. '멀티미디어 통신(Multi Media Communication)'이란 음성·화상·문자 등의 미디어를 목적에 따라서 데이터 변환하여 통신하는 것을 말한다. 예를 들면, '데이터 베이스(Data Base)'의 내용을 음성으로 출력한다든지, 도형으로 표시한다든지 하는 것 등을 생각할 수 있다. 모바일 인터넷을 사용하면서 '동영상' 등 멀티미디어 서비스가 가능해졌고, 'GPS 서비스', '모바일 게임', '음악 스트리밍 서비스', 'SNS'가 등장하였다. '애플'에서는 처음으로 3G 인터넷 기술을 접목한 아이폰 3G를 출시하면서 스마트폰의 시대가 시작되었다.
'UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)'와 'CDMA2000(Code Division Multiple Access 2000)'이 대표적인 3G 표준이다. 또한 3.5세대로 일컬어지는 'HSDPA(High-Speed Downlink Packet Access)'와 'HSUPA(High-Speed Uplink Packet Access)'의 도입으로 데이터 전송속도를 '하향 링크(다운로드)'에서 수십 Mbps, '상향 링크(업로드)'에서 수 Mbps를 지원할 수 있게 되었다.
2-4. 4G 통신
4G는 '고속 통신(High Speed Communication)'이 가능한 통신 세대이다. '직교주파수 분할(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)' 기술 채택을 통해 데이터 서비스 용량을 극대화하였다. 'LTE(Long Term Evolution)'와 'WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)'의 무선 표준이 있으며, LTE가 4G 시장을 주도하였다. 데이터 전송 속도가 크게 향상됨에 따라, 고사양의 모바일 애플리케이션들이 등장했으며, 'SNS(Social Network Service)'가 활발하게 이용되었다. 또한 차량이나 공간을 공유하는 등 '공유경제(Sharing Economy)' 서비스가 활성화되었고, '증강현실 게임', '인공지능 서비스' 등의 응용기술도 발전하였다.
'직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency-Division Multiple Access)' 기술과 '다중 안테나(MIMO: Multi Input Multi Output)' 기술 등을 통해 '하향 링크(다운로드)' 300 Mbps와 '상향 링크(업로드)' 75 Mbps의 데이터 전송속도를 제공한다. Carrier Aggregation 등의 후속 기술로 전송속도를 더 증가시켰으며, 'LTE-Advanced(LTE-A)', 'LTE-A Pro' 등으로 발전하였다.
2-5. 5G 통신
5G는 '초고속 이동통신(eMBB: enhanced Mobile BroadBand)', '초저지연(URLLC: Ultra Reliable and Low Latency Communication)', '대규모 사물인터넷(mMTC: massive Machien Type COmmunication)' 등을 가능하게 하는 통신 세대이다. '3GPP(3rd Generation Partnership Project)'의 5G NR 무선 표준이 있다. Sub-6 GHz 대역과 24-32 GHz의 '밀리미터파(Millimeter Wave)' 대역을 함께 사용하고, 맞춤형 네트워크를 제공하여 '네트워크 슬라이싱(Network Slicing)'을 지원함에 따라, 4G 대비 약 20배인 20 Gbps의 데이터 전송속도를 지원할 수 있다.
2019년 4월에 5G 통신을 최초로 사용할 때는 sub-6 GHz 대역이 이용되었고, 2020년부터는 28 GHz 대역의 밀리미터파 대역이 함께 제공되고 있다. 전 세계적으로 밀리미터파를 이용한 통신 방식을 안정적으로 지원하기 위해 지속적으로 연구개발이 이루어졌다. 5G는 4차 산업혁명을 위한 '스마트 공장(Smart Factory)', '자율주행 자동차(Self-Driving Car)', '스마트 시티(Smart City)', '원격 수술(Remote Surgery)' 등의 다양한 분야의 산업 및 서비스를 가능케 할 것으로 기대된다. '인공지능(AI)'과 '확장현실(XR)' 등 기술과 결합한 사용자 경험이 제공될 것이며, 특히 '코로나19(COVID-19)'의 여파로 인하여 비대면 시장이 주목받으면서 필요한 기술로 각광받게 되었다.
2-6. 6G 통신
6G 통신은 '테라헤르츠(Terahertz)' 대역을 사용하는 것으로 제안되고 있으며, '미국 연방통신위원회(FCC: Federal Communications Commission)'는 2019년 3월, 차세대 무선통신 기술 개발을 위하여 비면허 대역으로 0.095~3 Thz 대역의 주파수를 개방하였다. 따라서 3 THz 미만의 주파수대역 중에서 공기 중 기체 분자에 의한 흡수 감쇄의 영향이 적은 100~300 GHz 대역이 6G 통신 분야에서 주로 연구되고 있다.
테라헤르츠 무선통신 관련 표준화는 'WPAN(Wireless Personal Area Network)'을 위한 표준인 IEEE 802.15에서 처음 논의되었다. 그리고 2008년에 'IG(Interest Group)'을 거쳐 TG(Task Group)'가 만들어지면서 테라헤르츠 통신 표준인 IEEE 802.15.3d가 2017년에 완료되었다. IEEE 802.15.3d 표준은 252~321 GHz 대역을 사용하며, 최대 수백 Gbps급의 초고속 송수신 속도를 갖는 통신 지원이 목표이며, 경우에 따라 최대 100m까지 데이터 송수신거리를 지원한다.
3. 6G 통신 서비스
3-1. 위성 통신망
'위성 통신망(Satellite Network)'은 지상과 위성의 네트워크 연결을 통해 '지상', '하늘', '바다' 등을 연결하는 3차원 통신으로 '초공간(Hyperspace)' 서비스를 제공하는 6G 통신의 핵심기술이다. '저궤도 인공위성(고도 300~1500km, 3GPP 기준)'을 활용해서 '섬', '산간', '사막' 등 육상 음영지역을 비롯하여 '해상', '항공기' 등에 초고속·초저지연 통신서비스 제공이 가능하다.
차세대 통신 시장 선점을 위한 글로벌 민간기업의 위성통신 시장 진입이 본격화되고 사업 서비스 모델도 다양화되면서, 글로벌 경쟁이 심화되고 있다. '스페이스X(SpaceX)'의 위성인터넷 서비스와 '아마존(AMAZON)'의 인공위성 클라우드 서비스가 대표적인 예이다. 국내 위성통신 산업의 경우, 세계 최고의 이동통신 경쟁력에도 불구하고 '막대한 투자비용', '원천기술 부족', '산업기반 부족' 등으로 시장 진입에 한계를 보이고 있다.
3-2. 통신-컴퓨팅 융합
'3D 홀로그램(3D Hologram)', '증강현실(AR)', '가상현실(VR)' 등은 실시간 몰입형 사용자 경험을 보장하기 위해, '초고속 전송속도', '초저지연' 등의 통신 성능을 비롯하여 초고속 연산 능력이 필요하다. 스마트폰을 비롯하여 AR 안경과 같이 모바일 단말기의 두께가 얇아지고 가벼워지는 경향을 고려하면, 초고속 연산을 단말기에서만 수행하기는 어렵다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해, 네트워크 장비에 고성능의 '컴퓨팅(Computing)' 장치를 설치하고, 단말기에서 수행해야 하는 데이터 처리 연산을 감소시켜 줄 수 있는 '통신-컴퓨팅 융합 기술'의 연구가 활발하게 진행되고 있다.
3-3. 융합 서비스
이동통신 기술은 '사용자의 편의성', '산업 발전'의 필수 요소로 국가 경쟁력에 상당한 영향을 미치고 있다. 5G 통신 이후, 이동통신 기술은 전통적인 제조업 분야를 비롯하여, '의료', '항공' 'IT' 등 다방면 산업 분야에서 혁신적 융합 서비스를 통해 신사업을 창출하고 있다. 4G 통신까지는 'B2C(Business to Consumer)' 서비스인 스마트폰 서비스에 치중되었으나, 5G 통신 이후에는 'B2B(Business to Business)' 분야에서도 수많은 산업 영역에 통신서비스가 안정적으로 적용되어 점차 고도화되고 있다.
이동통신 인프라와 서비스는 통신 세대가 발전함에 따라 '초대역화', '초정밀화', '초지능화', '초공간화', '초신뢰화'가 이루어지고 있다. 6G 통신 기술이 사용화될 경우 '실시간 원격 수술', '자율주행 자동차', '자율주행 비행기', '모바일 홀로그램(Mobile Hologram)', '초실감 확장현실(XR: Extended Reality)' 등이 실현될 수 있을 것으로 예상된다.
- 초대역화: '자율주행차(Self-Driving Car)', '비대면 사회기반 초현실 가상 서비스(홀로그램 회의, 디지털 여가활동 등)' 보편화
- 초정밀화: '항공기 내 고속인터넷', '공중·해상으로의 자율비행(플라잉 카, 드론 등)', '위성을 활용한 우주 비행체의 대기권 내 초광역 통신 서비스'
- 초지능화: 지구 반대편에서의 초실감 원격진료·원격근로 등 가상과 현실이 '실시간(Real-Time)'으로 연결
- 초공간화: 사업자의 개입을 최소화한 완전 자동 연결 서비스를 제공
- 초신뢰화: 사이버 위협 걱정 없는 안전한 6G 융합 서비스
4. 테라헤르츠 대역의 무선통신 소자 기술
테라헤르츠 대역의 '통신 신호 발생', '검출 및 처리' 등을 할 수 있도록 지원하는 부품 개발은 '광소자(Photoelectric Element)' 기반 연구와 '반도체-전자소자' 기반 연구로 구분된다.
4-1. 광소자 기반 기술
'광소자(Photoelectric Element)' 기반 연구는 테라헤르츠보다 더 높은 주파수 대역에서 동작하는 기존 '광소자(Photoelectric Element)'에서 주파수를 낮추는 접근 방식을 사용한다. '광소자(Photoelectric Element)'는 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 '소자(Element)'를 말한다.
광소자 기반연구는 고주파 대역의 출력 효율이 높은 'UTC-PD(Uni-Traveling Carrier Photodiode)' 방식의 '포토 믹서(Photo Mixer)'를 활용하여 개발하고 있다. '포토 믹서(Photo Mixer)'를 사용하는 광소자 기반 기술은 '유선 광신호를 전기 신호로 변환하는 과정'이 따로 필요 없다. 그래서 신호 발생 지연이 적은 편이며, 상대적으로 주파수 가변 범위가 넓다. 하지만 2D 집적 배열이 불가능하여 'MIMO(Multiple Input Multiple Ouput)' 안테나 기술을 적용하기 어려움에 따라, '반도체-전자소자 기반 기술'이 주로 연구되고 있다.
4-2. 반도체-전자소자 기반 기술
'반도체-전자소자' 기반 연구는 주파수를 높이는 접근 방식을 취한다. '반도체-전자소자' 기반 테라헤르츠 '송수신기(Transceiver)'는 'CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)', 'MMIC(Monolithic Microwave integrated Circuit)', 'RTD(Resonant Tunneling Diodes)' 기반 송수신기 등으로 분류할 수 있다.
6G 통신을 위해서는 전송속도 외에도 '모바일 단말 플랫폼(Mobile Terminal Platform)'과 '소형 셀 기지국(Small Cell Base Station)'에 적용될 수 있도록 소형화와 저가화가 필요하다. '반도체-전자소자' 기반의 송수신기 'IC(Integrated Circuit)'는 한 개의 칩에 모든 'RF(Radio Frequency)' 시스템을 집적할 수 있어 소형화와 저가화에 장점을 가진다. 또한 '빔포밍(Beamforming)'에 필요한 다수의 '위상 변위기(Phase Shifter)'와 '저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier)'를 단일 칩으로 집적하여 모듈 구성 시 패키지에 의한 손실과 비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.
5. '6G 통신'을 위한 RF 기술
6G 통신은 5G 통신에 비해 10배 이상의 대역폭을 확보할 수 있는 100~300 GHz의 주파수 대역에서 주로 검토되고 있다. 과거에는 테라헤르츠 대역 '무선통신용 초고주파 칩(RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit)'를 CMOS 기반으로 구현하는 것이 불가능하다고 여겨졌으나, 반도체 제조 공정 기술발전으로 인하여 14nm 이하 미세공정의 '파운드리(Foundry)' 서비스가 제공되어 CMOS를 비롯해서, GaN, GaAs 기반으로 테라헤르츠 주파수 대역에서 안정적으로 동작하는 '무선통신용 초고주파 칩(RFIC)'를 설계해서 제작할 수 있는 인프라 환경이 갖추어졌다.
5-1. 'Massive MIMO'와 '빔포밍' 기술
'대량 다중 입출력(Massive MIMO: massive Multi Input Multi Output)'는 기지국과 단말기에서 수십 개 이상의 안테나를 사용하여, 데이터 전송량을 향상시키는 기술이다. '빔포밍(Beamforming)' 기술은 'MIMO(Multi Input Multi Output)'를 이용해 여러 방향으로 퍼지는 전파를 특정 방향으로 집중해서 전송하는 기술이다. 4G와 같이 넓은 범위로 퍼지는 전파 방사 패턴을 활용하면, 셀 내 음영지역을 없애고 넓은 셀 커버리지를 얻을 수 있다. 이와 달리 5G와 6G에서 사용하는 '밀리미터파(Millimeter Wave)'와 테라헤르츠 주파수는 높은 직진성을 가지고 있고, 무선통신 채널에서 데이터 전소 손실률이 높음에 따라, 넓은 범위로 전파를 방사하기 위해서는 매우 큰 송신 출력이 필요하다.
즉, 테라헤르츠 주파수 대역에서는 '대량 다중 입출력(Massive MIMO)'를 사용한 빔포밍을 통해 전송 에너지를 한 방향으로 집중하여, 데이터 전송효율을 향상시키는 것이 필요하다. 빔포밍 방식은 '아날로그 빔포밍(Analog Beamforming)' 방식, '디지털 빔포밍(Digital Beamforming)' 방식, 아날로그 빔포밍 방식과 디지털 빔포밍 방식이 결합된 '하이브리드 빔포밍(Hybrid Beamforming)' 방식이 있다. 하드웨어 복잡도 및 전력 소모 등의 현실적인 문제를 고려하여 국내외 업체 및 연구기관에서는 주로 '아날로그 빔포밍 방식'' 또는 '하이브리드 빔포밍 방식'을 채용하고 있다.
5-2. RF Front-end 기술
무선주파수 특성상, 무선신호의 전송거리는 주파수가 높아질수록 짧아지고, 전송 손실률이 증가한다. 테라헤르츠 대역의 데이터 전송 감쇄율과 5 GHz 대역폭을 고려하면, 150m 이상의 거리를 무선통신하기 위해서 기지국 또는 중계기의 Front-end는 '유효복사전력(EIRP: Effective Isotropically Radiated Power)'를 대략 62dBm 이상 되도록 설계해야 한다. 따라서, 고효율 고출력 성능을 가지는 GaN 및 GaAs 같은 화합물 반도체가 Front-end의 부품으로 선호되고 있다.
Front-end는 안테나를 통해 수신받은 신호 중 유요한 신호만 선별 증폭하여 시스템에 전송하는 역할을 한다. 만약 빔포밍에 사용되는 배열 안테나가 20개 이상으로 증가하면, 안테나 1개당 3dBm의 평균 출력을 가지면 된다. 이에 따라 상대적으로 저렴하고 안정적인 실리콘 반도체로도 Front-end를 구현할 수 있다
테라헤르츠 대역의 부품은 초기에 '광소자' 기반의 회로 개발이 주로 주로 진행되었다. 그러나 광소자 부품의 '크기', '제작 비용', '성능 안정화' 면에서 모바일 단말기의 적용에 한계가 있었다. 이에 따라, 밀리미터파 대역에서 사용되는 '무선통신용 초고주파 칩(RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit)' 기술이 테라헤르츠 대역에서도 사용될 수 있도록 개발되고 있다. 20dBM 이상의 출력이 필요한 '전력 증폭기(Power Amplifier)'의 경우 GaN 반도체가 주로 사용되고, 미국 Raytheon에서는 GaN 반도체를 사용하여 75~110GHz 대역의 30dBm급 군수용 전력 증폭기 칩을 개발하였다. 300GHz 이상의 주파수에서는 InP 반도체가 가장 높은 출력 성능을 보이고 있다.
5-3. 'RF 송수신기 칩' 기술
'RF 송수신기 칩'은 테라헤르츠 대역의 무선통신 신호에 대한 상향 및 하향 주파수 변환 믹서와 특정 동작 주파수를 생성하는 '국부발진기(LO: Local Oscillator)', 특정 주파수 신호의 크기를 향상시키는 'IF 증폭기(Intermediate Frequency Amplifier)', 필요한 주파수 신호만 선별하여 통과시키는 '필터(Filter)' 등으로 구성되어 있다. 'RF 송수신기 칩'은 일본 '히로시마 대학교(Hiroshima University)', 일본 '도쿄 공업 대학(Tokyo Institute of Technology)', 독일 '부퍼팔 대학교(University of Wuppertal)', 미국 'UC 버클리', 한국 '한국과학기술원(KAIST: Korea Advanced Institute of Science and Technology)' 등과 같이 주로 연구기관 등을 중심으로 개발되고 있다.
- 일본 '히로시마 대학교(Hiroshima University)'에서는 300GHz 대역의 IEEE 802.15.3d 표준의 RF 송수신기 칩을 40nm CMOS 공정으로 개발하였고, 266GHz 대역에서 송신기 출력은 -1.6dBm, 수신기 잡음지수는 22.9dB 정도 측정되었다.
- 일본 '도쿄 공업 대학(Tokyo Institute of Technology)'에서는 65nm CMOS 공정으로 RF 송수신기 칩을 제작하여 70~106GHz 대역에서 0.2m 이내 120Gbps의 전송속도로 무선통신할 수 있었다.
- 독일 '부퍼팔 대학교(University of Wuppertal)'의 RF 송수신기 칩은 225~255GHz 대역에서 15GHz의 채널 대역폭으로 1m의 통신 거리에서 65Gbps의 전송 성능을 보였다.
- 미국 'UC 버클리'에서는 260GHz 대역 송수신기 칩을 CMOS 65nm 공정으로 개발하였고, 쿼드 타입 LO와 온-칩 안테나를 이용하여 칩의 크기를 소형화시키면서 성능을 향상시키는 연구를 하였다. 송신기는 5dBm의 '유효복사전력(EIRP: Effective Isotropically Radiated Power)' 성능을 가지며, 'OOK(On-Off Keying)" 변조방식으로 4cm 거리에서 10Gbps의 데이터 전송을 성공하였다.
6. '6G 통신'과 초공간
6-1. '지상 통신'과 '비지상 통신'이 결합된 6G 통신
기존 지상 통신망 중심의 5G 서비스에서 이동통신 기술의 한계를 극복하기 위한 지상 및 위성 통신 통합화를 주요 기업 및 연구기관에서 본격화하고 있다. '케이티샛(KTsat)'은 2019년 11월에 무궁화 위성 6호와 지상의 5G 통신망을 연결하여 데이터 신호를 송수신하는 '위성5G(5G-SAT)' 테스트를 성공하였다. '3GPP(3rd Generation Partnership Project)'는 5G 통신과 위성통신을 연계하는 5G 비지상 통신 기술 표준을 수립하고 있으며, 2021년 3월부터 '국제통신연합(ITU: International Telecommunication Union)'와 3GPP 중심으로 위성통신을 포함한 6G 통신 개념의 정립 등 표준화 논의가 시작되었다.
위성산업은 '항공기·선박 관제 서비스', '기상·관측 등 공공서비스', '방송 서비스'가 시장을 주도하고 있으며, 대표적으로 미국 '이리듐 커뮤니케이션스(Iridium Communications)'의 '헬기 관제 서비스' 및 '무선 전화 통신 서비스'가 있다. 위성 통신의 활용도가 증가하면서, '기상', '탐사' 등에서 '인터넷', 'IoT' 등 다양한 영역으로 확장되고 있으며, 민간기업 주도의 신규 사업 모델이 창출되고 있다. 초소형 위성을 활용한 신시장으로 노르웨이 '콩스베르그(Kongsberg)'사의 자율운항선박, 호주 'Fleet'사의 자원탐사, 미국 'Spire'사의 '글로벌 선박위치 추적' 및 '항로 최적화 서비스' 등이 있다. '경제협력개발기구(OECD: Organization for Economic Co-operation and Development)'는 향후 초소형 위성 중심으로 '위성통신' 및 '빅데이터(Big Data)', '인공지능(AI)' 기술이 접목한 새로운 비즈니스가 다수 출현할 것으로 전망하였다.
정지궤도 위성은 긴 수명을 기반으로 24시간 동안 안정적 통신망을 제공할 수 있고, 저궤도 위성은 저렴한 비용으로 군집 위성 기반 연결이 가능하여 초저지연 서비스 구현에 용이하다. 서로 다른 궤도를 결합한 위성 군집 시스템을 적용한다면 더욱 효율적인 통신이 가능하다. 향후 6G 통신 시대에는 정지궤도 위성의 광역성 및 저궤도 위성의 초저지연 특성 등을 활용하여 '공중 이동체', '선박', '산간·섬·해양' 등 음영지역 없이 어디에서든 무선통신이 가능한 초공간 서비스를 제공할 것으로 예상된다.
차세대 6G 통신은 기존 지상 통신과 '인공위성', '무인항공기' 등 같은 공간 이동체를 활용한 3차원 다층 셀 기반 '비지상 통신'이 융합되어 무선통신 서비스를 제공할 것으로 예상된다. '위성통신(Satellite Communications)'은 산악지역, 선박 및 항공기 등에 멀티미디어 서비스 등을 제공할 수 있는 광역 네트워크이며, 유럽에서는 '5G 통신'과 '위성통신'을 결합하기 위한 다양한 프로젝트들을 수행하고 있다. 6G 통신에서는 기존보다 위성망 활용 사례 및 운영 시나리오가 더 발전할 것으로 기대된다.
6-2. 궤도별 위성 특징
위성의 종류로는 '정지궤도 위성(GEO: Geostationary Earth Orbit)', '중궤도 위성(MEO: Medium Earth Orbit)'과 '저궤도 위성(LEO: Low Earth Orbit)' 등이 있다. GEO, MEO, LEO의 고도는 각각 36000km, 1400~36000km, 300~1500km 이고, MEO와 LEO는 Non-GEO로 구분된다. LEO를 사용하는 위성 군집은 무게 500km 이하의 소형 위성을 이용하는 망구조이며, GEO에 비해 고도가 낮아 지연시간이 짧고, 고속 광대역 서비스를 제공할 수 있다.
| 구분 | 정지궤도(GEO) | 중궤도(MEO) | 저궤도(LEO) |
| 위성고도(km) | 36000km | 1500~36000km | 300~1500km |
| 평균통신지연율(ms) | 240ms | 평균 100ms | 최소 10ms |
| 공전 주기(분) | 1400(24시간) | 127~1440분 | 88~127분 |
| 대표사업자 | Inmarsat, SES Network | SES Networks | SpaceX, OneWeb |
| 위성 무게(kg) | 3500kg | 700kg | 150kg |
6-3. 위성 참조 배치 시나리오
'저궤도 위성(LEO: Low Earth Orbit)'의 짧은 전송시간, '중궤도 위성(MEO: Medium Earth Orbit)'의 내비게이션 시스템, '정지궤도 위성(GEO: Geostationary Earth Orbit)'의 광대역성 및 고성능 프로세싱 등을 결합한 차세대 위성 군집에서는 데이터 전송 용량이 증가되어 다양한 서비스를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. '3GPP(3rd Generation Partnership Project)'에서는 'NR 기반 비지상 네트워크(NTN: Non Terrestrial Network)'의 표준화를 수행하고 있으며, 아래의 표는 3GPP 기술 보고서에 기반한 위성참조 배치 시나리오이다.
| 시나리오 | D1 | D2 | D3 | D4 |
| 위성 종류 | GEO | GEO | Non-GEO | Non-GEO |
| 고도 | 35786km | 35786km | 600km 이하 | 600km 이하 |
| 반송파 - Downlink | 20GHz | 2GHz | 2GHz | 20GHz |
| 반송파 - Uplink | 30GHz | 2GHz | 2GHz | 20GHz |
| 듀플렉싱(Duplexing) | FDD | FDD | FDD | FDD |
| 빔패턴(Beam Pattern) | 지구 고정빔 | 지구 고정빔 | 이동빔 | 지구 고정빔 |
| 최대 대역폭 | 800MHz | 20MHz | 20MHz | 800MHz |
| 터미널 종류 | VSAT | 3GPP class 3 단말 | 3GPP class 3 단말 | VSAT |
7. '6G 통신' 기술 동향
'테라헤르츠(Terahertz)' 대역 무선통신의 단점은 데이터 전송거리에 따른 높은 감쇠도이다. 통신 거리에 따른 감쇠도가 지수적으로 증가하는 경향이 있어, 6G 통신은 다른 통신 세대 방식 대비 장거리 통신에 불리하다. '밀리미터파' 대역과 유사하게 '테라헤르츠' 대역 무선통신 기술은 대부분 송수신기 간의 신호 연결의 품질을 향상시키는 것이 가장 중요하며, 밀리미터파 통신의 주요 기술인 'Massive MIMO를 업그레이드한 'UM-MIMO(Ultra Massive-MIMO)' 기술도 제안되고 있다. 'UM-MIMO'의 한 연구 결과에 따르면, 1024×1024 UM-MIMO 시스템에서 20m 이상의 거리 구간을 1Tbps 전송속도로 데이터를 송수신하였으며, 배열 안테나를 활용한 '빔포밍(Beamforming)' 기술도 활발하게 연구 중이다.
주파수 대역이 높아질수록 '안테나' 및 '소자'의 크기가 감소함에 따라, 테라헤르츠 대역에서는 기존 통신 방식 대비 사용되는 부품의 크기가 훨씬 작아졌다. 이 같은 면적에 더 많은 숫자의 부품을 집적하여 설계할 수 있게 되었따. '메타 물질(Metamaterial)' 및 '그래핀(Graphene)' 기반 '플라스몬 나노 안테나'의 기술이 발전하면서, 반 파장 미만의 간격으로 안테나를 집적시켜 더욱 성능을 향상시키는 방안이 제안되었다.
7-1. 삼성전자 - 테라헤르츠 대역 무선통신 시연 성공
'국제 전기 전자공학회(IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers)'의 '2021 국제통신회의(2021 International Conference on Communications)'의 테라헤르츠 통신 워크샵에서 '삼성전자'와 '삼성 리서치 아메리카(SRA)', 미국 '캘리포니아 대학교, 샌타바버라(UCSB: University of California, Santa Barbara)' 연구진은 공동으로 테라헤르츠 대역인 140GHz를 활용해 송신기가 수신기가 15m 떨어진 거리에서 6.2Gbps의 데이터 전송속도를 확보하는 결과를 얻었다고 발표하였다.
테라헤르츠 대역의 무선통신 시연을 위해서 CMOS 기반으로 제작된 '무선통신용 초고주파 칩(RFIC: Radio Frequency Integrated Circuit)', 128개 안테나가 다중 배열된 '위상배열 송수신기', '베이스밴드 모뎀' 등을 활용하여 테스트하였고, 실시간 무선통신할 수 있는 기술을 개발하였다. 테라헤르츠 대역의 무선통신 시연을 위해서 사용한 6채널 140GHz 모듈, 이를 구성하는 2채널 140GHz '무선통신용 초고주파 칩(RFIC)' 및 '128개 안테나'는 아래의 그림과 같다.
7-2. KAIST - 490GHz 대역 CMOS 수신기 개발
'한국 과학 기술원(KAIST: Korea Advanced Institute of Science and Technology)'의 이상국 교수팀은 2020년에 개최된 '국제고체회로학회(ISSCC: IEEE International Solid-State Circuits Conference)'에서, 'Dual-Locking FLL(Frequency Lock Loop)' 회로 구조를 기반으로 490GHz 대역에서 동작하는 'CMOS 수신기'를 발표하였다. 개발된 수신기는 32mW의 전력 소모를 가지며 1kHz의 Noise Bandwidth에서 -101.3dBm의 'MDS' 성능을 확보하였다. 'MDS(Minimum Detectabel Signal)'란 수신기에서 수신 가능한 최소 입력전력 감도를 의미한다.
7-3. LG전자 - 전력증폭기 통한 테라헤르츠 대역에서 100m 무선통신 송수신 성공
LG전자는 2019년 '한국과학기술원(KAIST: Korea Advanced Institute of Science and Technology)'과 협력해서 'LG-KAIST 6G 연구센터'를 설립했다. 연구기관과 6G 통신 기술을 공동 개발한 결과, 2021년 8월에 테라헤르츠 대역에서 활용할 수 있는 광대역 '빔포밍(Beamforming)' 기술을 개발하였다.
또한 2021년 8월 LG전자는 독일 '프라운호퍼 하인리히-헤르츠 연구소(HHI: Fraunhofer Heinrich-Hertz Institut)'와 '프라운호퍼 응용 고체 물리학 연구소'와 협업을 통해 155~175GHz의 대역에서 안정적으로 동작하는 '전력 증폭기(Power Amplifier)'를 개발하였다. 주파수를 테라헤르츠 대역까지 높이면 통신 신호의 도달 거리가 감소하고 전력 손실이 심해지는 현상을 고려해서 '전력증폭기'를 개발하였고, 테라헤르츠 대역에서 100m 거리의 무선통신 데이터를 송수신하는 데 성공하였다. LG전자는 이 결과를 통해 향후 6G 통신 시장에서 선도할 수 있는 발판을 마련하였고, 향후 6G 통신 기술을 상용화하기 위해 대규모로 투자하였다.
8. '6G 통신' 표준 선점을 위한 경쟁
이동통신은 실생활에 밀접하며, 다양한 산업으로 파급효과가 매우 큰 특징을 가지고 있다. 이에 선진국들은 차세대 통신 기술인 6G를 상용화시키기 위해 각고의 노력을 기울이고 있다. '미국', '일본', '중국', '유럽' 국가 등을 중심으로 차세대 이동통신 세계시장을 선점하기 위하여 국가 주도하에 6G 통신에 관련된 연구개발 투자가 적극적으로 진행되고 있다. '미국', '중국' 등 5G 통신 표준화 경험을 국가는 자국의 통신 사업자 등을 통해 6G 표준화 기술 제안 및 연구에 착수하였다. 국가별 통신 기술 표준을 선점하기 위한 기술 특허 확보 경쟁이 가속화되고 있다.
이동통신 기술의 국제 표준은 수많은 통신업계와 연구기관이 참여하는 민간 표준화 기구 '3GPP(3rd Generation Partnership Project)'에서 기술 규격을 개발하고, 3GPP 회의에서 결정된 내용을 공인 표준화 기구인 '국제통신연합(ITU: International Telecommunication Union)'이 채택하는 방식으로 진행된다. 3GPP을 구성하는 단체 중 70% 이상이 '화웨이(HUAWEI)', '에릭슨(Ericsson)', '노키아(Nokia)', '퀄컴(Qualcomm)', '인텔(Intel)', '삼성전자', 'ZTE', 'LG전자', 'NTT 도코모' 등 대기업으로 편중되어 있으며, 각 업체마다 보유하고 있는 기술을 표준화하기 위해 경쟁이 치열하다. 미국 및 중국 등 해외 선진국들은 4G와 5G 통신의 국제 표준화 경험을 기반으로 6G 통신 주요 기술의 선점을 위해 전략적으로 대응하고 있다.
8-1. 미국
미국은 5G 시장부터 중국과 경쟁 중이다.
- 미국은 6G 시장에서 주도권 확보를 위해 2017년부터 국방부 산하 연구기관인 '방위고등 연구 계획국(DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency)'을 중심으로 글로벌 네트워크 선도 기업인 '퀄컴(Qualcomm)' 등과 함께 6G 개발을 시작하였다.
- 2018년 2월, '미국 연방통신위원회(FCC: Federal Communications Commission)'는 Spectrum Horizons 정책을 수립하고, 선제적으로 mm파 및 Thz 주파수 대역 개척 및 신규 서비스 활성화를 추진하였다.
- 2019년 4월에 '도널드 트럼프(Donald Trump, 1946~)' 대통령은 연설에서 6G 인터넷 기술의 조기 실현에 대한 기대를 언급하며, 반드시 6G 선도국이 되어야 한다고 강조하였다.
8-1-1. 넥스트 G 연합(Next G Alliance)
'미국통신산업협회(ATIS: Alliance for Telecommunications Industry Solutions)'는 2020년 10월 13일에 6G 통신 시장의 주도권을 선점하기 위해 '넥스트 G 연합(Next G Alliance)'을 출범하였다. '넥스트 G 연합(Next G Alliance)' 멤버로는 '애플(Apple)', '버라이즌(Verizon)', 'AT&T', 'T-Mobile', 'Bell', 'CIena', '에릭슨(Ericsson)', 'Interdigital', '마이크로소프트(Microsoft)', '노키아(Nokia)', '퀄컴(Qualcomm)', '삼성전자', 'LG전자' 등이 있다. '화웨이(HUAWEI)' 등 중국 기업의 참여는 금하였다.
8-2. 중국
- '공업정보화부(MIIT: Ministry of Industry and Information Technology)'는 2018년에 6G 연구개발의 구체적 청사진을 발표하고, 2030년까지 상용화를 목표로 6G 통신 인프라 핵심기술 연구에 착수하였다. MIIT IMT-2000 무선 기술 사업팀의 발표에 따르면, 중국은 2018년에 6G에 대한 연구를 시작했으며, 2020년부터 본격 개발에 착수해 2030년 상용화를 목표로 하였다.
- 중국은 2018년부터 매년 5년 단위의 6G 연구개발을 'MOST(과학기술부)' 주도로 추진 중이며, 2019년에는 공식 6G 전담기구를 출범하였다.
- '화웨이(Huawei)'는 2018년부터 5G와 6G 연구를 병행해왔으며, 2019년 8월에는 캐나다 '오타와(Ottawa)'에 6G 연구조직을 설립하였다.
8-3. 일본
- 2019년 말에 발표한 새로운 종합경제 대책에는 포스트 5G 지원방안이 포함되었다.
- 2020년 4월, 일본은 30년 기술 전망을 바탕으로 6G 종합전략인 'Beyond 5G 추진전략'을 마련하였다.
- 일본은 5G 소극 대응으로 인하여 경쟁에 뒤처진 사항을 인식하여, 6G 주도권 확보를 위해 2020년 민간연구회 발족을 시작으로, 일본 통신사 등이 미국 '인텔(Intel)'과 6G 기술 개발 협력 강화를 추진하였다.
- 일본은 2021년 1월에 발족한 민관 연구회를 통해 표준화 연구에 착수하였다.
8-3-1. Beyond 5G 추진전략
2020년 4월, 일본은 30년 기술 전망을 바탕으로 6G 종합전략인 'Beyond 5G 추진전략'을 마련하였다. 대학 연구진과 'NTT docomo', '도시바(TOSHIBA)' 등 민간 기업이 참관한 'Beyond 5G 추진전략 간담회'를 발족하고, 5G 이후 시장 전망과 종합 전략 수립을 논의하였다. 'Beyond 5G 추진전략'이 지향하는 기본 방침은 '글로벌 퍼스트(Global First)', '혁신을 창출하는 에코시스템 구축', '자원의 집중 투자이다. 이를 뒷받침하는 '연구개발 전략', '지재·표준화 전략', '추진전략'을 통해 국제 경쟁력을 강화한다는 구상이다. 아래는 Beyond 5G를 위한 기능 및 주요 개발 기술을 표로 정리한 것이다.
| 기능 | 주요 내용 | 주요 개발 기술 |
| 초고속 대용량 | 액세스망 통신속도는 5G의 100배 | 테라헤르츠 |
| 코어망 통신속도는 현재의 100배 | ||
| 초저지연 | 5G의 1/10 수준의 저지연율 | 시공간 동기화(사이버 공간 포함) |
| 사이버-물리 시스템 완전 동기화 | ||
| 보안 네트워크와 고도 동기화 | ||
| 초다수동시접속 | 다수동시접속 수는 5G의 10배 | 센싱 |
| 초저소비전력 | 현재의 1/100 수준 저소비 전력 | All-Fiber 네트워크, 저소비전력 반도체 |
| 초안전 및 신뢰성 | 상시 보안 확보 | 양자 암호 |
| 재해 및 장애 발생 시 즉각적 복구 | ||
| 자율성 | 자율적으로 동작하는 기기들 간의 자동 연계 | 완전 가상화 |
| 유무선을 넘어 최적 네트워크 구축 | ||
| 확장성 | 위성 및 '성층권통신시스템(HAPS)'와 심리스한 접촉 (우주 및 해양 포함) | HAPS, 포용적 인터페이스 |
| 기기 간 상호 연동으로 모든 장소에서 통신 |
8-4. 유럽(EU)
- 유럽은 2018년 핀란드 등 일부 네트워크 선진국을 중심으로 민간·학계 등이 함께 추진하는 6G 연구개발 사업을 추진하였다.
- 2018년에는 핀란드의 '오울루 대학교' 주도로 6G 플래그십을 설립하여, 매년 6G 국제회의 'Wireless Summit'를 개최하고 있다. '오울루 대학교(University of Oulu)', '알토 대학(Aalto University)', '핀란드 기술 연구센터(VVT: Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus)', '기업체(Nokia, 인턴 디지털 등)' 간 협업 체계를 구성하여 내재화된 보안기술 기반의 6G 연구개발에 착수하였다.
8-5. 한국
- 한국 정부는 2019년 세계 최초 6G 통신 상용화를 비롯해서, 5G+전략 수립을 통해 2026년에 1161조 원 규모의 6G 통신 산업을 선점하고자 다양한 정책 지원을 펼치고 있다.
- '코로나19(COVID-19)'로 인하여 비대면 시장이 대폭 화장됨에 따라, 고품질 및 고신뢰성 네트워크 통신망의 필요성이 대두되었다. 이에 한국 정부는 2020년 5월에 네트워크 고도화를 COVID-19 사태 극복을 위한 한국판 뉴딜의 핵심 과제 중 하나로 선정하고, 공격적인 연구개발 투자를 수행하였다.
- 2020년 4월, 핀란드 '오울루 대학교(University of Oulu)'와 차세대 고신뢰·초저지연 통신 서비스 비전, 유즈케이스 및 요구사항과 핵심 소요기술 연구를 위한 양국 간 공동 연구에 착수하였다.
- 한국 정부는 2021년 이후 5년간 6G 기술 개발·국제표준·연구 및 산업기반 조성에 2000억 원을 투자하여, 6G 통신 세계 최초 상용화를 목표로 하였다.
- 한국과 미국은 2021년 5월, 한미 정상회담 진행 후 공동성명에서 '5G', '6G', 'Open-RAN' 기술 등 신흥 기술 분야에서 혁신을 주도함으로써, 미래 지향적 파트너십을 발전시켜 나가기 위해 협력할 것을 약속하였다.
- 2021년 6월, 한국의 '과학기술정보통신부'와 '유럽연합 집행위원회(European Commission)'는 차세대 이동통신 네트워크 협력 촉진을 주제로 '한-유럽 B5G 워크숍(EU-Korea Cooperation Workshop on the Vision Beyond 5G)'을 개최하였다. 양국의 디지털 정책 동향, '이동통신 기술 개발·표준화' 동향 소개 및 향후 협력 방안 등을 논의하였다. 6G 이동통신 연구개발 추진 및 국제표준화 리더십 확보 노력 등 6G 기술·표준 경쟁력 확보를 위한 양국의 준비상황을 소개하고, 향후 협력의 필요성을 강조하였다.
8-5-1. 핀란드와의 6G 공동 개발 MOU 체결
2019년에는 핀란드와 6G 공동 개발을 위한 MOU를 체결하였다. 한국은 핀란드와 6G 이동통신 기술 공동 개발을 추진하여 '5G', '인공지능(AI)', '빅데이터(Big Data)' 등 4차 산업혁명 분야에서 포괄적 협력을 강화하기로 하였다. 양국은 '6G 무선접속·네트워크 기술', '5G와 비욘드5G 이동통신 기술', '6G 이동통신 기술 홍보', 이 외 합의된 다른 통신 기술 영역에서 R&D 협력을 추진하기로 하였다.
6G 연구를 세계에서 가장 먼저 시작한 양국은 서비스 기본 개념과 연구과제를 공동 도출하기로 하였다. 세계적으로 초기 단계인 6G 연구성과를 공유하는 정기 교류회를 개최하고, '한국전자통신연구원(ETRI: Electronics and Telecommunications Research Institute)'이 시작한 6G 사업과 오울루대 '6Genesis' 프로젝트 간 공동 참여 기회를 모색하기로 하였다.
8-5-2. 6G 시대를 선도하기 위한 미래이동통신 R&D 추진전략
한국 정부는 2020년 8월 6일에 '6G 시대를 선도하기 위한 미래 이동통신 R&D 추진전략'을 발표하며, 본격적인 6G 연구개발을 시작하였다. '6G 시대를 선도하기 위한 미래 이동통신 R&D 추진전략'에서는 6G 관련 국제표준화 착수 전부터 핵심 원천기술 확보를 위한 6대 분야 10대 과제에 집중 투자하여, 상용화 시점에서 6G 통신의 핵심 장비·부품 경쟁력을 가질 수 있도록 기틀을 마련하고 있다. 선정된 6G 통신의 핵심 6대 분야 10대 과제는 아래의 표와 같다.
| 중점분야 | 전략과제 | 주요성과물 |
| 초성능 | Tbps 무선통신 | Tbps급 무선통신 기술 |
| Tbps 광통신 | Tbps급 광통신 기술 | |
| 초대역 | THz RF부품 | 고출력 전력증폭기, 저잡음 증폭기, Sub-THz 송수신기 |
| THz 주파수 | 대역별 전파모델 | |
| 초정밀 | 종단간 초정밀 네트워크 | 초저지연 고정밀 패킷 포워딩 H/W 모듈 |
| 초공간 | 공간 이동통신 | 3D 이동체 프로토콜 S/W |
| 공간 위성통신 | 위성·지상 통합 액세스 및 탑재체 기술 | |
| 초지능 | 지능형 무선 엑세스 | 자동화 및 지능형 시스템 |
| 지능형 네트워크 | ||
| 초신뢰 | 6G 품질 상시보장 보안기술 | 6G 품질을 보장하는 내재화된 보안기술 |
9. '6G 통신' 관련 기업
이동통신 산업 분야의 주요 업체로는 해외의 '애플(Apple)', '화웨이(HUAWEI)', 'ZTE', '노키아(Nokia)' 등 통신기기 제조사를 비롯하여, 'AT&T', 'T-Mobile', '버라이즌(Verizon)' 등 통신사 등이 있다. 한국에서는 'SK텔레콤', 'KT', 'LGU+' 등 통신사를 비롯하여, '삼성전자', 'LG전자' 등 통신기기 제조사들이 대표적 기업이다.
9-1. 에이스테크(AceTech)
- 국적: 한국
- 설립: 1980년
'에이스테크(AceTech)'는 'RF 부품', 'Radio System', '기지국용 안테나', '모바일 안테나', '차량용 안테나' 등의 무선통신 사업을 영위하고 있다. 국내 '기지국용 안테나' 시장의 선도 기업이며, 기지국 'Radio Unit', '안테나', '필터' 등을 일체형으로 구현한 '대량 다중 입출력(Massive MIMO: massive Multi Input Multi Output)' 기술을 2017년에 개발 완료하여 2019년 5G 통신 '기지국용 안테나'를 상용화하였다. 국내 시장을 비롯하여 '인도', '베트남', '북미' 시장에도 진출하여 고객 다변화를 통해 매출을 확대하고 있다.
9-1. 쏠리드(Solid)
- 국적: 한국
- 설립: 1998년
'쏠리드(Solid)'는 이동통신 및 유선통신 관련 네트워크 장비를 제작하고 있다. 이동 통신망에서 사용되는 무선통신중계기를 국내 주요 이동통신 3사인 'SK텔레콤', 'KT', 'LGU+'에 모두 납품하고 있으며, 해외 시장 진출에 노력한 결과, '미국', '일본', '유럽' 등으로 사업 매출처를 확보하였다. 'PON(Passive Optical Network)' 기술을 적용한 5G-PON 및 5G-MUX 장비 개발을 완료하여, 2019년부터 5G 통신장비를 납품하는 등 다양한 솔루션을 제공하고 있다.
9-1. AP위성
- 국적: 한국
- 설립: 2011년
'AP 위성'은 '위성통신 단말기'를 제작하고 있다. 국가우주개발사업에 참여함에 따라, '인공위성 본체 및 탑재체', '위성용 지상 시험 지원 장비' 등을 국산화하였고, 위성체에 부분품을 조립해서 시험하는 기술 서비스도 제공하고 있다. 개발한 '위성통신 단말기'를 '두바이(Dubai)'의 '투라야 텔레커뮤니케이션 컴퍼니(THURAYA Telecommunication Company)'에 판매하였고, 2대의 정지궤도 위성을 이용하여 '유럽', '아프리카', '호주', '아시아' 등 여러 국가를 대상으로 이동 위성통신 서비스를 제공하고 있다.