5G 시장 및 career에 대한 생각과 6G 연구

 시장조사 기관인 Allied Market Research의 자료에 따르면, 5G의 HW/SW/Service 전체 시장규모가 2020년 55억 달러에서 2026년 6,679억 달러로 성장할 것으로 보인다. 전체 시장 중 48%는 서비스가, 41%는 HW가, 나머지 11%는 SW가 차지할 것으로 예상했다. 6,679억 달러(약 810조원)가 너무 큰 수치라 감이 안 오지만, 2020년 기준의 반도체 시장이 400조 원인 것과 비교해 봤을 때 거의 2배에 달한다. 그러면 810조원을 벌어들이기 위해서 5G 스마트 폰을 열심히 팔아야하는 것일까? 사실, 5G의 진정한 가치는 우리가 들고다니는 스마트 폰을 사용하는 일반 소비자를 대상으로 하는 B2C보다 다른 기업을 대상으로 하는 B2B에서 나온다. 여러 5G 표준 기술과 논문을 리뷰했던 이전 글들과 다르게, 조금 가벼운 느낌으로 5G 시장에 대한 개인적인 생각을 정리해보고자 한다.

 

5G B2B 시장

 사실 5G는 B2B가 중요하다는 얘기는 5G에 조금이라도 관심있는 사람이라면 많이 들어봤을 것이다. 5G를 전망하는 대부분의 글들에서 우리는 자율주행차를 타고, 드론도 띄울 수 있고, 원격진료도 받고, VR/AR도 즐길 것으로 묘사된다. 물론, 5G의 표준화에서는 이런 시나리오, Use case를 위한 Requirement들을 정의하고 있으며, 이를 만족하기 위한 다양한 기술들을 다루고 있다. 하지만, 이런 Use case들은 아직까지 상용화 단계까지 이루어지지는 못했다. 구글과 테슬라의 기술력을 믿기 때문에 자율주행차를 기다렸지만, 자율주행차는 아직까지도 구할 수 없었고, 결국 나는 이 글을 쓰고 오후에, 자동차면허 연수를 받기 위해 경기도까지 2시간 거리를 가야한다. 

 그러면, 5G 시장이 본격적으로 활성화되는 시기는 언제쯤일까? 여기서 말하는 5G 시장은 스마트폰이 아닌, 진짜 5G의 Use case들이 언제쯤 나올지에 대한 얘기를 하고자 한다. 사실 이에 대한 답을 확실하게 알 수 있는 사람은 없다. 2019년 한국에서 처음으로 5G가 상용화된 이후, 5G의 시대가 도래했구나! 라고 느낄만한 일은 통신사 요금제 가격이 오른 것 빼고는 거의 없었을 것이다. 나는 그 이유가 부족한 5G 기지국과 아직 완성되지 않은 5G 비즈니스 모델 때문이라고 생각한다.

 5G에는 크게 3.5 GHz 대역과 mmWave로 불리는 28GHz 대역이 있다. 그 중에 28GHz 대역이 본격적으로 상용화 되어야 부족한 주파수 자원을 해결하면서 다양한 서비스가 가능해질 것으로 보인다. 하지만, 다른 글들에서 언급했듯이, 28GHz 대역은 장애물이 많은 경우 사용하기가 힘들고, 큰 Path-loss로 인해 전송 범위도 짧지만 큰 대역폭을 이용해 전송속도를 높일 수 있다. 따라서, 전국망 단위가 아닌 Hot-spot을 중심으로 우선 구축될 것이고, 데이터량이 많은 기기에 우선 적용될 것으로 보인다. 결국 아직은 5G를 위한 기지국이 더 필요할 것으로 보인다.

 또한, 논문의 시스템 모델링을 읽어보면, User 주변에는 알맞는 위치에 기지국이 있고, 적당한 수의 User가 있다. 이런 이상적인 상황에서 그들의 QoS를 아슬아슬하게 만족시켜주는 최적화를 진행한다. 2020년 7월 3일 3GPP의 Release 16이 Frozen되었지만, 관련된 실용성 있는 제품이 상용화되려면 앞으로 적어도 3~5년은 더 걸리지 않을까라고 조심스럽게 생각해본다.

 또한, Release 16이 URLLC 위주로 이뤄진 표준화였기 때문에, 자율주행차에 이와 관련된 내용들이 탑재되어 2026년 이후에는 5G를 적용한 Level 4, 5의 자율주행차를 직접 탈 수 있지 않을까라는 생각을 해본다. 그리고 이후에 진행되는 Release 17에서는 많은 User에게 통신 서비스를 제공하는 massive Machine Type Communication (mMTC)를 표준화하기 때문에 이를 이용한 스마트 팩토리도 더 널리 상용화될 수 있지 않을까라고 생각한다. 하지만, mMTC에 대한 논의는 솔직히 아직까지 스마트팩토리 외에는 대표적인 Use case가 적다고 생각하기 때문에...? URLLC에 대한 논의를 먼저한 것이 아닌가 라는 생각을 해본다.

 

자율주행차와 URLLC

 국제자동차기술협회인 SAE의 기준에 따르면, 자율주행차량은 손을 떼고 운전하는 Level 2, 상황을 눈으로 뚫어지게 보고있지 않아도 되는 Level 3, 거의 알아서 운전하지만 운전자가 필요하긴 한 Level 4, 운전자도 앉아있을 필요없이 혼자 운전하는 Level 5가 있다. 이 중에 Level 4이상은 V2X(차량통신)을 필요로 한다. Release 15, 16에서 군집주행과 5G V2X 관련 논의를 시작하고, 신뢰성있고 낮은 지연속도를 목표로하는 Ultra-Reliable Low Latency (URLLC)에 관련된 표준화가 이루어졌다.

 5G V2X는 다양한 5G 기술들이 융합되어야 한다. 빠르게 이동하는 차량특성을 고려해서, 물리적인 신호처리를 어떻게 할지에 대한 Issue, 기지국의 범위를 넘어가는 빈도가 높기 때문에 이를 위한 Handover, 짧은 지연시간과 높은 신뢰성을 만족하는 URLLC를 위한 자원할당 기술 등 다양한 기술들이 모두 필요하다. 이를 위해 RSRP값을 Input으로 받아서 Deep Learning을 통해 Handover할 최적의 기지국을 미리 선정해서 빠르게 Switching해주는 논문 [1]도 최근에 나왔다. 물론, 최신 V2X 통신모듈이 없는 자동차가 훨씬 많을 것이기 때문에, 이런 상황에 대비하기 위한 Computer Vision이나 Sensor를 통한 충돌방지 기술 등의 발전도 필요할 것으로 보인다.

 

그러면 이 커다란 시장을 누가 선점할까?

 지난 몇 년간, 5G에 대한 발전과 더불어 이와 융합할 수 있는 VR기술, AI기술 등 다양한 분야의 발전도 두드러졌기 때문에, 이를 기반으로 다양한 B2B application시장이 3~5년 내에 활성화되기 시작하지 않을까라는 생각을 해본다. 예를 들면, 5G 모듈을 장착한 VR/AR 기기나, 드론 시장도 크게 성장할 것이고, 이 밖에도 2026년 기준 약 870조 원의 시장이 형성될 것으로 기대한다. 지금은 코로나 때문에 잠잠하지만 이렇게 5G를 활용한 기술에 대한 관심이 쏠리면서 시장이 활성화되면, 후속 기술들도 투자를 받아 5년 후에는 5G 시장이 어느 정도 본 궤도에 올라서지 않을까라는 생각을 해본다.

 

  그러면, 870조원 규모의 이 커다란 시장을 누가 주도할 수 있을까? 사실 이 큰 규모의 시장은 세분화된 여러 시장으로 나눠져 있기 때문에 간단히 말하기가 힘들다. 5G 신호를 처리하기 위한 Chip을 만드는 기업, 5G의 네트워크 장비를 만드는 기업, 5G를 필요로 하는 자율주행차, AR/VR 등 End-Equipment를 만드는 기업, AR/VR에서 돌아갈 소프트웨어를 만드는 기업 등 매우 다양한 기업들이 이 시장을 나눠 먹을 것이다. 각 기업들별로 정리하면 너무 양이 많아지고 시장도 세분화되기 때문에 화웨이로 대표되는 중국, 삼성으로 대표되는 한국, 퀄컴/인텔 등으로 대표되는 미국, 노키아로 대표되는 핀란드 및 유럽으로 나눠서 생각해보자.

 일단, 가장 강한 미국과 중국에서 서로를 공격하며, 제재를 이어가고 있다. 혹자는 트럼프가 재선에 실패하면 중국과의 사이가 좋아질 것이라 하지만, 공화당과 민주당 모두 중국 견제의 필요성에 동의하고 있기 때문에 획기적인 관계 회복이 이루어지지는 않을 것으로 보인다. 최근 트럼프는 미국 기술이 들어간 Chip을 화웨이에 팔지 못하도록 명령했는데, Chip에 있어서 대표적인 선두주자인 퀄컴, 인텔 모두 미국 기업이기 때문에 이를 회피하여 5G 장비를 만들어내기는 사실상 불가능에 가까워보인다.

 2018년 기준, 네트워크 장비 시장 점유율이 5%였던 삼성전자가 2019년 기준 23.33%로 폭풍 성장하며 3위로 1위 화웨이와 2위 에릭슨을 바짝 추격하고 있다. 물론 앞으로 미중 갈등이 어떻게 마무리될지는 지켜봐야겠지만, 양쪽에서 줄타기를 하고 있고, 네트워크 장비, 반도체, 스마트폰 등을 모두 생산할 수 있는 삼성의 강점은 크게 부각될 것으로 보인다. 사업부가 모두 분리되어 있지만, 3가지 사업부 모두 큰 점유율을 바탕으로 서로에게 시너지를 일으킬 수 있는 강점을 통해 여러 방면에서 표준화에 기여하고 협력을 할 수 있기 때문이다.

 최근 논문를 보면 중국 저자들이 쓴 논문이 매우 많고, 표준에 기여하는 지표도 매우 높은 것에서 알 수 있듯이 화웨이를 필두로 하는 중국의 저력을 무시할 수 없다. 하지만, 변동성이 큰 세계 정세에서 관련 시장을 잘 타겟팅 하면 삼성전자를 필두로 한국이 5G 시장의 주도권을 갖고 올 수 있을 것이라고 생각한다.

 

5G 전공자로서의 Career에 대한 생각

 사실 우리나라에서 5G를 전공했다면, 기업명으로 나눴을 때는 Career의 선택 폭이 넓지 않다. 보통 삼성전자/LG/현대자동차 같은 제조사로 가거나 SKT/KT/LG U+같은 통신사로 Career를 선택할 수 있다. 삼성전자에서는 스마트폰을 만드는 무선사업부, 네트워크 장비를 만드는 네트워크 사업부, 비메모리 Chip을 만드는 LSI 사업부, 연구와 표준화를 담당하는 리서치센터 등 다양한 부서에서 커리어를 시작할 수 있다. 즉, 좋게 말하면, 삼성전자에 들어가면 5G기기와 관련된 대부분의 연구 커리어를 쌓을 수 있고, 거꾸로 얘기하면, 대우를 잘 받으면서 5G 연구를 할 수 있는 곳이 정부출연연구소를 제외하면 삼성전자/LG 전자 등의 대기업 외에는 찾기 힘들다는 얘기다.

 SKT/KT/LG U+로 통신사를 갈 수도 있지만, SKT가 복지나 급여면에서 다른 기업에 비해 대우가 압도적으로 좋다고 알려져있기 때문에(카더라), 사실 통신사의 선택지도 그렇게 넓지는 않은 편이다. 또한, 제조사와 다르게 통신사는 뽑는 인원이 많지는 않다. 딱 필요한 연구인력을 뽑는 것도 있지만, 마케팅/기획 등의 문과 쪽 직무를 많이 뽑기도 하거니와, 경력직 위주로 뽑는 경향이 있는 것 같다.

 Career를 시작하기 위해 처음에 어떤 공부를 해야하는지, 고민하는 학부생은 자신이 관심있는 분야의 채용공고를 보면 조금 더 구체적으로 준비할 수 있다. 예를 들어서, 삼성전자의 상반기/하반기 공채의 직무소개 pdf파일을 보면 어떤 job이 열려있고, 어떤 역할을 수행할 것이며, 어떤 Requirement를 필요로 하며, 어떤 기술이 직무에 도움이 되는지 Recommend skill 들을 기술하고 있다. 이처럼 국내의 경우에는 공채 시즌의 채용공고, 해외 기업의 경우에는 glassdoor나 LinkedIn의 채용공고를 보면 대게 비슷한 구조로 Job에 대해 소개를 하고 있기 때문에 이를 보고 Career를 준비하면 될 것 같다.

 보통 1 세대를 10년이라 잡았을 때, 2015년 ITU의 IMT-2020 승인으로 시작된 5G 표준화는 어느 정도 큰 틀이 잡혔다고 생각한다. 공부하는 입장에서는 배울 범위가 정해져 있으면 좋긴하지만, 실제로 학부생이 공부를 하고, 필드에 나갈 때가 되면 5G는 마무리 단계에 들어설 가능성이 높다. (하지만 5G가 4G의 기술에서 업그레이드를 시켰듯이, 6G도 5G를 알아야 어느 부분이 바뀌었다는 것을 비교하며 공부할 수 있을 것으로 생각된다.) 연구하는 입장에서는 앞으로 유망해질 분야의 커리어를 쌓기 시작해야 한다. 나는 그 분야의 답을 5G/6G와 AI의 융합에서 찾게 되었다.

 

6G 연구전망

 아직 5G에 대한 논의도 진행중이지만, 벌써 6G에 대한 기술의 밑그림이 나오고 있다. 최근 삼성전자 리서치에서는 White Paper [2]를 발간하여 6G 시대에 어떤 기술들을 Targeting하여 어떤 Requirement들이 필요할지를 제시하고 있다. 5G에서 주로 요구했던 Latency, Reliability, Throughput 등의 지표들이 더욱 높은 성능을 요구로 한다. 5G 기준 1 ms의 Latency Requirement가 0.1 ms까지 줄어야 하는 등 현재 5G 기술로는 불가능한 성능지표를 달성해야 한다.

 그 이유는 한 차원 높은 Application들을 제공하기 위해서다. AR/VR 기존 시스템이 5G로 구현가능 했다면, 직접 XR과 실시간 소통을 하는 Truly Immersive XR은 그 이상의 Throughput을 필요로 한다. 이를 위해, 6G에서는 GHz 대역을 넘어서는 THz 대역의 주파수를 사용하고, AI를 사용해서 기지국의 위치나, Protocol의 parameter값을 조절하는 기술들이 논의될 것으로 보인다. 각 Layer별로 매우 다양한 기술들이 필요하지만 내가 주의깊게 보고 있는 부분은 AI를 어떤 방식으로 적용할지에 대한 내용이다.

 5G의 표준화를 시작하고, 기지국을 설치할 때는 AI의 활용도가 다소 떨어졌다. 하지만, 6G를 본격적으로 논의해야 하는 지금, AI에 대한 연구는 이미 활발하게 되어있고, 이를 뒷받침할 Hardware 연구도 꾸준히 진행되었다. 이를 기반으로, 최적의 6G 환경을 구축하기 위해서는 AI를 어떤 방식으로 사용하고, 이 때 주고받아야하는 Input, Output은 무엇일지를 고려해야할 것으로 보인다.

 따라서, 5G, 6G 등의 통신을 공부하더라도, PHY Layer, MAC Layer 등 한 가지만을 공부하는 것이 아니라, AI에 대한 지식도 있어야한다고 생각한다. XGboost, LightGBM 등의 머신러닝 알고리즘, LSTM, GRU 등의 시계열 딥러닝 알고리즘, 여러 User들을 각각 하나의 Agent로 보고 시스템을 설계하여 Policy를 최적화하는 Multi-Agent Reinforcement Learning 등 다양한 알고리즘의 개념을 알아야 할 필요가 있을 것으로 보인다. 아직 6G에 관련된 논문은 Concept 단계에 머물러있지만, 위의 알고리즘을 5G에 적용한 논문들은 많기 때문에 이를 기반으로 성능을 향상시키는 논문들이 이어져 나올 것이라 생각한다.

 

Conclusion

 이번 글에서는 가볍게 5G 시장의 규모와 어떤 시장 환경이 있는지에 대한 개인적인 견해를 써보았다. 또한, 이런 시장환경에서 통신을 공부하는 우리는 어떤 기업에서 어떤 커리어를 쌓을 수 있으며, 6G를 연구하기 시작하는 시대에 AI가 필요하다는 개인적인 생각도 담았다.

 사실, 가벼운 마음으로 쓴 글이기 때문에, 기업들의 장단점을 하나하나 분석하면서 미래를 제시하는 글이라고 볼 수는 없다. 국내외 상황이 급변하기 때문에, 각각의 상황이 어떻게 한국에게 적용될지는 예측하기 힘들다. 예를 들어, 화웨이가 제재를 받으면 5G 장비를 파는 네트워크 사업부는 좋겠지만, 화웨이에 수출하던 반도체 부문은 타격을 받는 등 여러 요소가 복합적으로 고려되어야 하기 때문이다. 하지만, 삼성전자와 SK를 필두로 하는 한국 기업들은 5G 기술력과 반도체 등에 있어서 충분히 경쟁력 있는 상황이기 때문에, 이를 바탕으로 5G의 B2B 시장이 활성화될 것이라 생각하는 3~5년 내에 급속도로 성장할 5G 시장을 선점해야 할 수 있을 것이라고 믿는다.

 

Reference

[1] C. Lee, H. Cho, S. Song and J. Chung, "Prediction-Based Conditional Handover for 5G mm-Wave Networks: A Deep-Learning Approach," in IEEE Vehicular Technology Magazine, vol. 15, no. 1, pp. 54-62, March 2020, doi: 10.1109/MVT.2019.2959065.

[2] 6G White Paper-"The Next Hyper-Connected Experience for All", Samsung Research, July 2020.