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6G 위성통신의 미래를 묻다
이문식 위성통신연구본부 본부장
Vol.253 July
ETRI는 오지나 산간뿐 아니라 공중, 해양까지도 통신이 터지는
미래를 만들기 위해 우주로 시선을 돌려 연구를 진행 중이다.
그 연구의 중심에는 위성통신연구본부가 있다.
‘연결의 한계를 극복하는 입체통신 실현을 위한 6G 초공간 기술 선도’라는 비전으로 다각도의 연구개발을 추진 중이다.
이에 이번 ETRI 콘퍼런스장에서 본부를 이끄는 이문식 본부장을 만나
6G 위성통신의 미래를 물었다.
6G 초공간 기술은 지상 이동통신과 위성통신을 유기적으로 통합해요. 도서·산간·해양·공중 등 기존의 지상 통신망이 미치지 못하는 지역까지 연결하는 차세대 네트워크 핵심기술이죠. 특히 이 기술은 고속으로 이동하는 항공기 내 인터넷, 원격 해양시설, 자율비행 드론, 스마트 선박 등과 같은 차세대 스마트 모빌리티 환경에서 끊김 없는 통신을 제공하기 위한 기반 인프라로 주목받고 있어요. 6G 초공간 기술은 글로벌 커버리지 한계를 뛰어넘는 통신망 확장의 핵심이자, 미래 사회의 연결성과 기술 주권 확보를 위한 전략적 기술로 그 필요성이 매우 커요.
기존 이동통신 기술은 약 고도 300m 이하의 지상 환경에 최적화돼 있어요. 그래서 도서·산간·해양·공중 등 통신 인프라 구축이 어려운 지역에서는 커버리지 한계가 분명했죠. 이런 한계로 인해 기존 지상 기반 네트워크만으로는 전 지구적 3차원 네트워크 구현이 사실상 불가능했어요. 그리고 기존의 위성통신은 주로 고도 36,000km에 있는 정지궤도(GEO) 위성을 기반으로 해요. 하지만, 이 방식은 전송지연(latency)이 수백 ms 이상으로 크고 통신비용도 높은 한계가 있어요. 반면, 6G 초공간 통신 기술은 저궤도(LEO) 통신위성을 활용해 고도 300~1,500km 범위에서 운영되 초저지연·초고속 통신이 가능해요. 이를 통해 대역폭 확대, 비용 절감, 실시간 연결성과 같은 기술적 이점을 제공하죠. 나아가, 지상과 위성 네트워크를 유기적으로 통합해 사용자는 네트워크 경계 없이 언제 어디서나 끊김 없는 서비스 품질을 경험할 수 있어요. 이는 기존 통신 기술과 가장 큰 차별점이자 6G 시대의 핵심 가치예요.
저궤도 위성통신 기반의 6G 초공간 기술이 상용화될 경우, 다양한 분야에서 눈에 띄는 변화를 경험할 수 있을 거예요. 이를테면 광대역 글로벌 인터넷 서비스, 도심항공모빌리티(UAM) 및 드론 통신 서비스, 해양 및 항공 통신 서비스, 자율주행차 및 스마트 교통 인프라, 군사 및 국방 통신 시스템 분야 등을 예로 들 수 있겠네요. 언제 어디서나 끊김 없는 연결을 통해 단일 산업군을 넘어 전 산업과 공공안전 영역 전반에 구조적인 혁신을 일으킬 것으로 기대하고 있어요.
위성통신연구본부 연구진들과 함께
6G 초공간 네트워크의 최종 목표는 지상과 위성이 완전하게 통합된 3차원 입체 네트워크 구현이에요. 인터넷 사용 가능 범위가 단순한 지상 환경을 넘어, 하늘·바다·우주까지 확장되며, 언제 어디서나 영상통화, 실시간 스트리밍, SNS 등 디지털 서비스에 접속 가능한 ‘초공간 연결 사회’로의 전환이 이뤄지는 것이죠.
이런 통합 네트워크 실현을 위해 현재 ▲ 3차원 공간용 이동통신 및 위성통신 기술 ▲ 3GPP 5G-Advanced NTN 기반의 지상국 및 단말 기술 ▲ 저궤도 군집 위성 간 광통신 기술 ▲ Pre-6G IoT-NTN 위성 기술(올해 말 누리호 발사 예정) ▲ 정지궤도 공공복합통신위성(천리안 3호) 탑재체 기술 등 다양한 핵심기술을 병렬적이면서도 유기적으로 개발 중에 있어요.
다양한 기술이 하나의 네트워크로 통합되기 위해서는 ▲ 다중 기술 간 인터페이스 정합 ▲ 표준화 연계 ▲ 시스템 간 타이밍 동기화 ▲ 위성-지상 간 신뢰도 높은 핸드오버 기술▲ 보안성 강화 등이 핵심 고려 사항으로 작용해요. 기술뿐 아니라 운용 전략, 주파수 관리, 국제 공조 체계까지 통합된 접근이 필요하죠.
위성통신 기술은 다양한 측면에서 중요한 역할을 수행하고 있어요. 가장 대표적인 게 광대역 통신 서비스인데요, 고도 300~1,500km에 있는 저궤도 위성은 지연 시간도 짧고 속도도 빠르기 때문에 기존 위성보다 훨씬 더 효율적으로 전 세계를 커버할 수 있어요. 그리고 요즘 많이 이야기되는 D2C, 즉 Direct-to-Cell 기술도 있어요. 이건 쉽게 말해 위성과 휴대폰이 바로 연결되는 기술인데요, 지상에 통신망이 없는 오지나 바다 한가운데서도 휴대폰으로 직접 통신이 가능해지는 거예요. 통신 사각지대가 크게 줄어드는 거죠.
또 하나 주목할 부분이 IoT 위성통신이에요. 초소형 위성을 이용하면 해양 기후 예측부터 산업용 센서 네트워크, 물류나 농업 데이터까지 아주 다양한 정보를 수집하고 제어할 수 있어요. 이런 초소형 위성은 개발하고 발사하는 데 비용이 비교적 낮기 때문에, 중소기업이나 스타트업도 쉽게 참여할 수 있는 개방형 생태계가 되는 장점이 있죠.
우리 ETRI도 올해 말 누리호 4차 발사에 맞춰 Pre-6G IoT-NTN 통신위성을 함께 실어 보낼 예정인데요, 이걸 통해 핵심기술을 실제로 실증하고, 실질적인 서비스 가능성까지 보여줄 계획이에요.
더불어 개발 중인 천리안 3호 탑재체인 정지궤도(GEO) 기반의 공공복합통신위성은 2027년 발사를 목표로 하고 있어요. 이 위성은 단순히 통신을 넘어서 여러 공공안전 서비스를 지원하게 될 거예요. 예를 들면, 과기정통부와 함께 재난 시 비상통신 서비스를 구축해서 지상망이 끊겨도 긴급 상황 대응이 가능하게 하고, 해양경찰청과는 불법 어선 감시나 해양 작전 통신을, 환경부와는 홍수 예방이나 수자원 관리, 국토부와는 정밀 위치 기반 서비스를 통해 항공기 착륙, 자율 운행, 물류 운송 등을 지원하게 됩니다.
정지궤도 위성은 한 번 띄우면 넓은 지역을 안정적으로 커버할 수 있고, 오랜 시간 동안 지속적으로 운용할 수 있는 게 장점이라서요. 국가 기반 인프라를 지키고, 공공 서비스를 디지털화하는 데 꼭 필요한 역할을 하게 될 거예요.
이번 사업의 핵심 목표는 3GPP에서 정한 6G 표준을 바탕으로 저궤도 위성통신 시스템을 개발하는 것이에요. 쉽게 말해서, 앞으로 다가올 6G 시대에 우리나라가 위성통신 분야에서도 기술적으로 주도권을 가질 수 있도록, 기반을 제대로 마련하자는 거죠.
전체 사업은 크게 세 개의 세부 과제로 나뉘어 있어요. 먼저, ETRI가 총괄 기관이자 주관 기관으로 맡고 있는 세부 1과제는 위성 탑재체와 지상국 개발이고요, 세부 2과제는 사용자 단말, 세부 3과제는 위성 본체와 전체 시스템 종합을 담당해요. ETRI는 이 중에서 전체 기술 구조를 조율하는 역할을 하고 있고, 국가 차원에서 전략적으로 필요한 연구개발을 이끌고 있다고 보시면 됩니다.
이 사업이 중요한 이유는 몇 가지가 있는데요, 첫 번째는 기술 주권 확보입니다. 위성통신 기술을 우리 손으로 개발하게 되면 외산 기술에 대한 의존도가 줄어들고, 동시에 산업적으로도 훨씬 더 자립할 수 있게 되죠. 두 번째는 미래 산업 경쟁력 강화예요. 저궤도 위성 기반의 6G 네트워크는 앞으로 스마트시티, 자율주행, UAM, 국방, 재난 대응 등 다양한 분야에서 핵심 인프라 역할을 하게 될 거거든요. 그리고 마지막으로, 우리가 개발하는 시스템이 3GPP 표준 기반이기 때문에, 그만큼 국제 경쟁력도 높아지고, 나아가 글로벌 시장으로 나아갈 수 있는 발판도 마련할 수 있어요. 결국 이 사업은 단순히 기술 하나 개발하는 데서 끝나는 게 아니라, 대한민국이 6G 시대의 우주-지상 통합 네트워크를 주도하는 데 꼭 필요한 국가 전략 사업이라고 생각합니다.
먼저 표준 기반의 지상국 핵심기술을 확보하고 있다는 점입니다. 3GPP 기반으로 다양한 위성 시스템을 지원할 수 있는 지상국 기술을 국내에서 선도적으로 개발해 왔고, 이게 6G 국제표준 정합 기술을 개발하는 데 굉장히 중요한 기반이 되고 있어요.
또한, 위성통신용 단말과 칩셋 기술도 저희가 직접 보유하고 있다는 점도 큰 강점입니다. 모뎀부터 빔포밍 IC 같은 핵심 부품까지 자립화해 놓은 상태라, 단말기랑 기지국 간에 고속·고정밀 통신이 가능한 국산 솔루션을 갖추고 있어요.
그리고 요즘 주목받고 있는 위성 간 광통신 기술도 저희가 독자적으로 확보하고 있어요. LEO 군집 위성 간에 초고속으로 데이터를 주고받을 수 있게 하는 기술인데요, 이걸 위해 탑재체 설계부터 제작, 그리고 위성 간의 광링크 기술까지 직접 개발하고 있어요.
무엇보다 ETRI는 통신 시스템 전반에 대한 기술력이 세계 최고 수준입니다. 천리안 위성 1호나 3호처럼 국내 최초 통신위성 개발 경험도 갖고 있고, 지상에서 우주까지 전체 통신 시스템을 설계할 수 있는 몇 안 되는 기관이에요. 이런 기술력과 경험이 바탕이 돼서, 표준 개발부터 상용화까지 아우르는 6G 위성통신 기술의 전주기 개발을 저희가 통합적으로 추진할 수 있다는 점이 결국 ETRI만의 가장 큰 경쟁력이라고 생각해요.
개인적으로는 산·학·연이 긴밀히 협력하는 위성통신 생태계의 중심에서, 경쟁력 있는 6G 저궤도 위성통신 기술을 확보하는 데 기여하고 싶어요. 그래서 국내 기술이 해외에서도 실질적인 영향력을 발휘하고, 우리 기업들이 글로벌 시장에 보다 안정적으로 진출할 수 있도록 기반을 만드는 게 저의 큰 목표입니다. 결국엔 ‘어디서든 누구나 끊김 없이 연결되는 사회’를 현실로 만들기 위해, 기술과 사람, 산업과 미래를 잘 이어주는 역할을 해내고 싶습니다.
