[글 위즈코어 김홍석 5G사업부 수석연구원] 4차 산업혁명과 디지털 전환(DX)이 가속되면서 ‘5G 특화망’이 주목받고 있다. 5G 특화망은 기존 네트워크 인프라 대비 기술적으로 뛰어나 산업 혁신에 필요한 핵심 기술 요소로 평가받고 있다. 한국은 과학기술정보통신부를 통해 민간 기업에 기간통신사업자 허가 및 5G 특화망 주파수를 할당하는 방식으로 국가적 인프라 전환을 추진하고 있다.

인프라 구축에 앞서 ‘목표 설정’ 중요

5G 특화망은 기술적 측면에서 △초고속·대용량(eMBB·enhanced Mobile BroadBand) △초저지연(URLLC·Ultra-Reliable Low Latency Communications) △초다수연결(mMTC·massive Machine Type Communications)이라는 특징을 갖고 있다.

초고속은 지능형 CCTV와 머신비전, AR·VR 등 산업 현장 설비 내 대용량 데이터를 실시간으로 처리할 수 있다. 또 초저지연은 AMR·Stacker Crane 및 조종 설비 등 실시간 제어가 필요한 영역을 안정적으로 지원하며, 초다수연결은 산업 현장에서 운용하는 다양한 설비를 5G 특화망으로 연결해 IoT 형태로 통합 관리할 수 있는 환경을 조성한다.

최근에는 협동로봇과 AI, 지능형 CCTV 등 관련 산업 기술 발전에 따라 관련 기술을 안정적으로 지원할 수 있는 네트워크 인프라에 대한 중요성이 커지고 있다. 이에 실시간 데이터 효율을 보장하는 5G 특화망은 제조 패러다임 전환에 있어 핵심요소가 될 것이다.

다만 국내 산업 현장은 아직 5G 특화망 운영에 대한 전문적인 지식이나 노하우가 부족해 기업 내 도입을 망설이고 있다. 이때 사용자는 5G 특화망 구축에 대한 궁극적인 목적이 단순 인프라 업그레이드가 아니라는 점을 주목해야 한다. 기업 차원에서 실질적으로 도달하고자 하는 목표를 먼저 설정하는 것이 중요하다는 뜻이다. 목표 달성을 위해 DX 서비스 범위를 산정하고, 적합한 네트워크를 구축하는 방식이 가장 현실적이고 효과적인 5G 특화망 구축 프로세스라고 할 수 있다.

설계 단계부터 체계적인 구축 필요

사용자가 5G 특화망을 실제 산업 현장에 적용하기 위해서는 몇 가지 프로세스를 거쳐야 한다. 먼저 5G 특화망을 적용하고자 하는 건물 및 토지 등 특정 지역 범위에 대해 기간통신사업자를 통한 주파수 할당 신청 및 무선국 개설 허가를 진행해야 한다. 또 현장에 필요한 DX 서비스를 검토하고, 필요한 특화망 장비와 RU(안테나) 위치를 선정해 전파 시뮬레이션을 진행한다. 네트워크가 구축된 이후에는 전파 최적화 작업과 함께 무선국 준공검사 등을 통과하고 현장 구축 프로세스를 마무리한다.

실제 구축되는 인프라 구조는 현장에 필요한 DX 서비스 구성 및 종류에 따라 다르게 설계되기에 첫 번째 프로세스인 현장 DX 서비스 검토 단계는 현장에 최적화된 네트워크 설계를 위해 필수적이다.

인프라는 특정 장소에 모든 기능을 다 구현할 수 있도록 구성하는 것도 가능하지만, 특정 구역에는 일부 기능만 구현하고 나머지 기능은 다른 현장과 함께 사용할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다. 예시로 저지연·고용량 서비스 및 보안 등급이 높은 산업 현장에서는 특정 구역에 모든 DX 서비스가 원활하게 수행될 수 있도록 인프라를 설계하는 경우가 있다.

아울러 네트워크 인프라 설계 시에는 전파 시뮬레이션을 통해 안테나 종류와 위치를 선정해야 한다. 전파에 대한 음영지역이 발생하지 않는 안테나 설치로 서비스 QoS를 확보할 수 있도록 설계해야 한다는 것이다. 이후 5G 특화망 환경 조성에 필요한 장비를 구축한다.

특화망 구축에는 △Core △CU(Centralized Unit) △DU(Distributed Unit) △RU(Radio Unit) △단말(모뎀) 기능을 수행하는 장비 등 크게 5가지가 필요하며, 각 기능을 장비에 구현하는 방식은 장비 제조사별로 차이가 존재한다. Core는 단말 접속 및 연결 관리 등을 하는 제어부와 사용자 패킷 데이터 처리, 전달 상태 데이터부 기능을 수행한다. 또 CU는 패킷 데이터 분할과 결합, 무선 자원 제어 메시지 및 인터페이스 기능을 담당한다. DU는 무선 자원 스케줄링 및 재전송 기능을 지원하며, RU(안테나)는 전파를 송수신하는 역할을 한다. 단말은 전파 송수신 및 사용자 패킷 처리 기능을 맡는다.

기본적인 인프라가 구축되면 전파 시뮬레이션을 통한 예상 결과값과 함께 실제 전파 환경에서 측정한 RSRP 및 Throughput 결과값 등을 비교한다. 차이가 발생하는 경우 안테나 스윙 틸트 같은 최적화 작업을 진행한다. 최종적으로는 무선국 준공검사 등을 거쳐 구축을 끝마친다.

기술 역량 바탕 포괄적인 5G 서비스 지원

위즈코어는 지난해 10월 스마트제조 분야 중소기업 최초로 주파수를 할당받은 기간통신사업자로 인프라 구축 초기 컨설팅부터 설계·구축, 유지보수까지 5G 특화망 관련 전반적인 서비스를 제공한다. 현재 4.7GHz 대역 주파수 중 100MHz 대역폭을 사용해 5G 특화망을 구축하고 있다.

특히 5G 특화망 네트워크에 대한 단순 구축 서비스뿐만 아니라, 현장에 필요한 DX 서비스 및 원활한 연계성 확보를 돕는 △C(Contents) △P(Platform) △N(Network) △D(Device) 등 4가지 기술적 역량을 기반으로 안정적인 서비스를 제공 중이다.

우선 디바이스(D) 측면에서는 세계 최초 OPC-UA(산업용 표준 프로토콜) 데이터 수집 장치 NEXPOMer를 통해 현장 데이터 수집단의 안정성을 확보하고, 이기종 설비 및 다양한 시스템에서 발생하는 데이터 간 상호운용성을 극대화해 현장 운영 효율 증진에 핵심적인 기술을 제공하고 있다. 올해 중으로 NEXPOMer에 5G 특화망 모듈을 결합한 단말을 출시, 5G 특화망 고사양 네트워크에 최적화된 데이터 송수신 기능을 지원할 계획이다.

네트워크(N) 측면에서는 인프라 장비가 가진 특장점을 활용해 산업 현장에 적합한 5G 인프라를 선별 공급하고 있다. 또 플랫폼(P) 측면에서는 AI 기반 현장 통합 모니터링 플랫폼 NEXPOM을 통해 5G 특화망을 바탕으로 수집된 데이터에 대한 실시간 분석 및 시각화 서비스를 지원한다. 이에 MES나 FEMS 등 플랫폼 내 모듈화된 시스템에 수집된 데이터를 가공하고, 생산·설비·품질 및 에너지 같이 기업에서 필요로 하는 KPI를 기반으로 유의미한 인사이트를 제공한다.

아울러 콘텐츠(C) 측면에서는 NEXPOM 내 AI 모듈 적용을 통해 현장 니즈에 적합한 알고리즘을 선정해 예측 결과를 도출하며 공정 및 현장 운영 최적화뿐만 아니라 품질 혁신 및 ESG 지수 개선 등 다양한 인사이트를 제공하고 있다. 위즈코어는 올해 안으로 용인 교육장(WI Lab)에 5G 특화망 인프라 구축, 자체 테스트베드를 통한 DX 서비스 사전 검증 쳬계를 바탕으로 보다 활용도 높은 서비스를 제공할 방침이다.

조창현 기자 다른기사 보기