美中 6G 선점 경쟁, 국내 통신장비 기업 기술 고도화 성과

[테크월드뉴스=김승훈 기자] 6세대 통신(6G) 시장 주도권을 잡기 위한 국가간 경쟁이 치열하게 전개되고 있다. 6G는 초거대 AI기반 만물인터넷(IoE) 서비스를 비롯하여 자율주행, 도심항공교통(UAM) 등 미래산업의 핵심 인프라가 되는 만큼 누가 시장을 주도하느냐에 따라 향후 국가 경쟁력을 좌우할 수 있기 때문이다.

이에 미국과 중국이 6G를 두고 패권 경쟁을 벌이는 가운데 일본과 유럽연합(EU)도 정부 주도로 6G 기술 선점과 상용화를 위한 연구개발(R&D) 투자에 속도를 내고 있다.

우리 정부는 당초 목표보다 2년 빠른 2028년을 6G 상용화 원년으로 삼기 위해 역량을 집중하고 있으며 국내 통신장비 기업들도 R&D를 확대하며 6G 시대를 준비하고 있다.

▶ 4G 선점한 미국, 5G 시장에서는 중국과 간신히 무승부

그간 이동통신 기술의 발전은 미국과 유럽, 한국이 주도해 왔다. 1980년대 초반 미국에서 음성 통화가 가능한 1세대 이동통신이 나왔고, 1996년에는 미국과 한국, 유럽을 중심으로 문자와 사진 등 데이터 전송이 가능한 2G 시대가 열렸다.

2000년대 초반에는 3G가 등장해 스마트폰으로 인터넷을 이용할 수 있게 됐고, 2010년에는 유선 인터넷 수준으로 속도가 빨라진 4G(LTE) 기술이 상용화됐다. 미국이 4G 시대를 선도한 덕분에 페이스북(현 메타), 애플, 아마존, 넷플릭스, 구글 등 여러 기업들이 빠르게 성장하며 글로벌 빅테크 시장을 장악하게 됐다.

이런 가운데 2G 시대부터 미국과 유럽 주도의 통신 기술에 종속되어 있던 중국이 조금씩 존재감을 드러내기 시작했다. 전 세계의 공장 역할을 하며 기술력을 축적해오다 세계 통신 시장을 지배하겠다는 야심을 갖게 된 것이다.

2014년에야 4G 상용화를 선언한 중국은 14억 내수 시장과 정부의 전폭적인 지원을 등에 업은 화웨이와 ZTE 등의 급성장으로 한때 글로벌 통신 장비 시장에서 50%에 육박하는 점유율을 기록하기도 했다.

그러자 중국의 독주를 견제하기 위해 미국을 중심으로 한 서방 세계가 각종 제재를 가하면서 미중 패권 전쟁이 본격화됐다.

트럼프 대통령 재임 당시인 2019년 5월 미국 정부는 국가안보를 이유로 화웨이와 114개 계열사를 '거래제한 기업 리스트'에 올리고 인텔, 퀄컴, 브로드컴 등 미국 반도체 기업들과 거래를 금지하는 제재 조치를 내렸다.

지난 2020년에는 미 연방통신위원회(FCC)가 화웨이와 ZTE 등을 국가 안보 위협으로 공식 지정했다. 영국도 차세대 통신기술인 5G 이동통신망 구축 사업에서 화웨이를 사실상 배제했다.

이로 인해 중국은 5G 시장에서 영향력을 조금씩 잃게 된다. 화웨이의 매출만 보더라도 어느 정도 가늠이 된다. 미국의 제재에 직격탄을 맞은 화웨이의 2021년 매출은 6369억 위안(약 117조 원)으로 전년(8914억 위안) 대비 약 30% 감소했다.

통신 패권 전쟁은 미국의 승리로 끝날 것 같았으나 중국이 가진 힘은 예상을 뛰어 넘었다. 중국 정부가 화웨이를 살리기 위해 막대한 자금을 지원하고, 중국 소비자들도 애국 소비를 펼친 덕분이다. 중국 정부가 2022년 화웨이에 보조금으로 지급한 액수만 65억5000만 위안(약 1조2000억 원)이다.

이에 힘입어 화웨이는 지난해 매출 7000억 위안(약 127조6000억 원)을 기록하면서 3년 전 매출(2020)의 78.5%까지 회복했다. 화웨이는 지난해 기준 5G 표준 필수특허도 가장 많이 출원했다. 특허 출원 점유율은 15%로 1위를 차지했으며 2위가 퀄컴(11%), 3위가 삼성전자(8.8%)다.

중국 통신장비 기업의 시장 점유율은 지금도 40%가 넘는다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 화웨이의 기지국 장비 점유율은 31.6%(2022년 기준)로 1위를 달리고 있다. 에릭슨과 노키아가 각각 25.3%, 17.5%의 점유율로 화웨이를 뒤쫓고 있다. 4위는 중국 통신장비 업체 ZTE(12.3%), 5위는 삼성전자(7.5%)다. 

미국의 제재로 휘청거리던 중국이 다시 정신을 차리고 있다는 점에서 양국은 5G 시장에서 무승부를 기록했다고 볼 수 있다. 이제 미국과 중국은 6G 시장에서 다시 한번 맞대결을 펼치게 됐다.

▶ 미국·중국·일본·EU, 조단위 투자로 6G 경쟁 나서

① 누구보다도 빨리 6G를 준비한 미국

미국은 글로벌 국가 중 가장 빨리 6G 연구개발에 돌입했다. 그 중심에는 넥스트 G 얼라이언스(Next G Alliance)가 있다.

이 협의체는 미국통신사업자연합(ATIS)이 출범한 단체로 미국 3대 이통사(AT&T, 버라이즌, T모바일)와 함께 에릭슨, 노키아 등 통신 장비 기업과 인텔, 퀄컴 등 반도체 기업, 마이크로소프트 등 소프트웨어 기업, 시스코 등 하드웨어 기업 등 IT 기업 대다수가 참여해 있다.

미 연방 정부도 차세대 네트워크 리더십 회복에 발벗고 나섰다. 2021년 하원에서 6G 경쟁력 강화를 위한 미래 네트워크 법안을 통과시켰는데 6년간 약 30조원을 투자하겠다는 계획이 포함됐다. 또, 2022년 6월에는 6G 비전을 담은 백서 및 6G 기술 보고서(National 6G Roadmap)를 발표하기도 했다.

같은 해 6G 선도를 위한 기술자문위원회도 출범했으며 G7과는 6G 인프라 개발 확대·보급 등을 내용으로 한 '글로벌 인프라 투자 파트너십'도 발표했다.

② 특허 수 등 여전히 6G 경쟁력 탄탄한 중국

출발은 미국이 앞섰지만 현재 6G 통신 기술 개발에 가장 앞서 있는 국가는 중국이라는 평가다. 일본 시장조사기관 사이버 크리에이티브 인스티튜트에 따르면 2021년 말 기준 6G 관련 특허 출원 건은 중국이 40.3%로 가장 많았다. 미국이 35.5%로 2위를 기록했으며 일본 9.9%, 유럽연합(EU), 8.9%, 한국 4.2% 순으로 집계됐다.

중국은 지난 2019년 정부 주도 아래 6G 기술연구조직인 IMT-2030가 출범한 가운데 다음 해인 2020년 11월 테라헤르츠(㎔) 칩을 탑재한 6G 인공위성(텐옌-5호)을 세계 최초로 쏘아 올렸다.

2021년에는 우주기반 5G·6G 통신개발을 우선순위로 한다는 내용의 제14차 5개년 계획과 '6G 복합 네트워크 및 통신 특화 프로젝트 계획'을 발표했다.

6G 등 차세대 기술에 대한 자금 지원도 대폭 확대했다. 2021년 제13차 전국인민대표대회에서 기초연구비를 10.6% 늘렸고, 제14차 5개년 계획에서도 2021년부터 5년간 매년 7% 이상 R&D 예산을 늘리겠다고 밝혔다.

③ 일본, EU도 주변부 아닌 중심부로...

3G 시대를 이끈 일본과 세계 최초로 4G 서비스를 상용화한 유럽연합(EU)도 과거 영광을 되찾고자 6G R&D에 집중하고 있다.

일본은 2020년 1월 총무성을 중심으로 토요타·파나소닉(Panasonic)·NTT도코모(NTT Docomo)·라쿠텐모바일(RakutenMobile) 등으로 구성된 '6G 연구회'를 발족하며 6G 도전을 선언했고, 같은 해 7월 일본 통신 기업 NTT가 자국 기업 100여곳과 함께 6G 통신장비 개발에 도전하겠다고 발표했다.

정부 차원에서는 통신업계 선진국과의 공조를 이어가고 있다. 2021년 미국과의 정상회담에서 45억 달러(당시 약 6조4000억원) 규모의 차세대 통신 개발 공동투자하기로 했으며, 2022년에는 영국과도 6G 개발을 위한 산·학·연 공동 노력 촉진에 합의했다.

EU는 2020년 민간 중심 6G 이동통신 R&D 그룹 '헥사 X(Hexa-X)'를 출범시켰다. 또 2021년부터는 스마트 네트워크 및 서비스 공동 사업(SNS JU)을 시작했는데 올해의 경우 6G 관련 연구 27개에 총 1억3000만 유로(약 1850억원)를 지원한다.

2022년 10월에는 유럽연합 집행위원회(EC) 주도로 6G 플래그십 이니셔티브의 두 번째 단계인 'Hexa-X-II'가 공개됐다. Hexa-X-II는 44개 조직의 작업을 결합해 미래의 6G 표준화에 대한 입력기초를 형성할 사전 표준화된 플랫폼 및 시스템을 생성하는 것을 목표로 한다.

조 단위 투자도 이어지고 있다. 핀란드가 2018년 3359억원 규모의 6G 플래그십 프로젝트를 발표한 이후 EU는 2021년 1조2000억원을 6G에 투자하겠다는 계획을 발표했다. 독일도 6G 이니셔티브를 위해 9300억원을 2025년까지 투입한다. 유럽 전체로 따지면 2조4600억원 규모가 6G에 투자되는 셈이다.

우리 정부도 6G 상용화 시점을 예정보다 앞당기기 위해 올해부터 6G R&D를 본격화할 계획이다. 하지만, 6G 기술개발을 위한 투자규모는 다른 나라에 비해 초라한 수준이다. 정부는 일단 2025년까지 1917억원을 6G 원천기술개발에 투자하고, 여기에 더해 지난해 예비타당성조사를 통과한 6G 상용화·표준화 R&D에 4797억원을 투입키로 했다. 7천억원이 안되는 투자로 미래를 대비하는 것은 역부족이라는 지적이 나올 수 밖에 없는 지점이다.

송철 한국통신사업자연합회 대외협력실장은 “화웨이는 정부의 막대한 지원을 입어 성장한 만큼 한국도 든든한 지원이 필요하다”며 “통신사들의 투자 비용에 대한 세액공제 등이 이뤄져야 한다”고 말했다.

▶ 국내 기업, 중국 견제 위한 오픈랜 시장 정조준

정부 지원이 다소 부족한 감은 있으나 6G 기술개발을 위한 국내 기업들의 노력은 속속 성과를 내고 있다. 특히, 미국이 주도하는 오픈랜(OpenRAN·개방형무선접속망) 기술에서 국내 기업들이 충분한 경쟁력을 보이고 있다.

오픈랜은 무선접속망(RAN)을 구축하는 새로운 방식이다. 통신장비 간 연결에 필요한 인터페이스(API) 등 소프트웨어 요소를 하나의 통일된 기준으로 규정해 서로 다른 제조사의 장비를 연동할 수 있도록 하는 기술이다.

이는 기존 4G 및 5G 시장에서 절대적인 영향력을 보이고 있는 중국을 견제하기 위한 미국의 고육책이다.

예를 들어 화웨이의 4G 안테나를 쓰려면 기지국과 소프트웨어 등 모든 기지국 관련 장비를 화웨이 제품으로만 사용해야 한다. 때문에 통신사 입장에서는 특정 장비 업체가 제공하는 모든 장비와 서비스를 패키지 형태로 구입해야 했다. 더 큰 문제는 기존 4G망을 활용해 5G 기지국을 설치하면 5G 기지국 역시 화웨이 장비를 쓸 수밖에 없다는데 있다.

이에 미국을 주축으로 한국, 일본, 스페인, 독일 등 33개 국 50여개 통신사가 오픈랜 개발을 진행하고 있는데 우리 기업들이 일정 부분 수혜를 입을 것으로 기대된다.

그동안 통신장비 시장에서 부진했던 삼성전자는 오픈랜 기술에서는 한발 앞서 있다는 평가를 받고 있다. 삼성전자는 지난해 세계 통신장비 시장에서 점유율 7.5%(옴디아 기준)로 화웨이, ZTE, 에릭슨, 노키아에 이어 5위에 올랐다. 하지만 오픈랜 장비 시장에서는 일본 NEC, 후지쯔와 상위권 다툼을 벌이고 있다.

이달 중순에는 캐나다 주요 이동통신 사업자인 '텔러스'(TELUS)에 오픈랜 장비를 공급하기로 했다고 밝혔다. 캐나다에서 오픈랜이 도입되는 것은 이번이 처음이다.

삼성전자는 26일(현지시각) 스페인 바르셀로나에서 개막하는 세계 최대 모바일 전시회 '모바일월드콩그레스(MWC) 2024'에서 영국 통신사 보다폰과 함께 구축한 오픈랜 기술을 전시한다.

앞서 보다폰과 오픈랜 기술을 활용한 통신 테스트를 한 결과 데이터 다운로드 속도를 1Gbps(초당 기가비트)까지 높였다. AMD의 플랫폼을 활용해 오픈랜 소프트웨어 성능을 개선할 수 있었기 때문이다. 삼성전자는 이달부터 해당 기술을 활용해 루마니아 전역 20개 도시에 오픈랜을 활용한 통신망을 구축하고 있다.

KT도 오픈랜 연구 개발에 주력하고 있다. KT는 최근 국제 오픈랜 표준화 기구 '오픈랜 얼라이언스(O-RAN Alliance)'의 글로벌 오픈랜 실증 행사 플러그페스트 Spring 2023에 주관사 자격으로 참여해 오픈랜 가상화 기지국의 멀티 벤더 연동에 성공할 만큼 기술력을 확보한 상태다.

우리 정부도 오픈랜 기술 확보를 위해 민관 협력 기구인 '오픈랜 인더스트리 얼라이언스'(ORIA)를 출범하는 등 오픈랜 시장 선점에 총력을 기울이고 있다. 과학기술정보통신부는 오픈랜 활성화 정책 추진방안을 통해 오픈랜 생태계 조성을 지원하고 동시에 미국, 일본과의 국제적 협력을 통해 오픈랜 기술 개발을 돕는다는 계획이다.

▶ 6G 환경 뒷받침하는 신기술도 속속 등장

이통사들과 통신장비 기업들은 6G 기술 경쟁력을 높이기 위한 노력을 이어가고 있다.

SK텔레콤은 '이동통신의 모세혈관'이라고 불리는 프론트홀(Fronthaul)의 효율 저하를 해결하기 위해 오이솔루션, 포인투테크놀로지와 광신호의 폭이 넓어지는 현상을 바로잡는 광트랜시버 솔루션을 개발했다.

프론트홀은 5G 기지국의 중앙 장치(Digital Unit·DU)와 분산된 무선 장치(Radio Unit·RU)들을 연결하는 유선망이다. 문제는 25Gbps 이상의 속도로 광신호를 전송할 경우 광신호의 폭이 퍼져 효율이 떨어지는 현상이 나타난다.

이번에 개발된 광트랜시버는 광통신망을 연결하는 광케이블과 데이터전송을 담당하는 전송장비 사이에서 전기신호를 빛의 신호로, 빛의 신호는 전기신호로 변환시켜주는 역할을 한다. 이 기술 개발로 5G는 물론 추후 개발될 6G 네트워크 전송속도 증가에도 선제적으로 대응할 수 있게 됐다.

LG유플러스는 홍원빈 포항공과대학교 교수 연구팀과 함께 개발한 주파수 음영지대를 해소할 수 있는 차세대 기술을 공개했다. 재구성 가능한 지능형 표면(RIS·Reconfigurable Intelligent Surface)으로 다양한 주파수를 반사·흡수·투과해 제어하는 기술이다. 실제 사용환경과 유사한 100GHz(기가헤르츠) 이상의 THz(테라헤르츠) 대역에서 전력소모 없이 작동하는 것도 확인했다.

THz는 가용 대역폭이 넓어 초고속·대용량 데이터 서비스에 적합한 전송속도를 낼 수 있으나 파장이 매우 짧아 전파가 가는 길에 장애물이 있으면 전송효율이 떨어지는데 RIS를 부착하면 전파를 임의대로 통과시키거나 차단할 수 있어 향후 THz 기반의 차세대 통신서비스 제공이 가능해졌다는 평가다.

통신장비 기업 가운데 인텔리안테크의 행보가 눈길을 끈다. 인텔리안테크는 이동체 위성통신 안테나를 개발·생산·판매하는 회사로 향후 6G 등 차세대 통신 시장에서 필수적인 안테나 기술을 보유하고 있다. 해상용 위성통신 안테나 시장에서 선두주자이며 최근에는 중‧저궤도 인공위성 안테나 시장으로 사업을 확장하고 있다.

또, 지난해 말 인텔리안테크는 스테이지파이브의 주식을 사들여 5.52%의 지분을 확보했다. 스테이지파이브를 주축으로 한 스테이지엑스 컨소시엄은 지난 1월 31일 과학기술정보통신부로부터 5G 28㎓ 주파수 대역을 4301억원에 낙찰받았다. 스테이지엑스는 제4이동통신사로서 5G 28㎓ 서비스는 물론 차세대 주파수 서비스도 준비하고 있는데 여기서 인텔리안테크와의 시너지가 예상된다.

센서뷰는 지난해 말 말레이시아 쿠알라룸프르에서 진행된 행사에서 퀄컴, 에릭슨, 노키아, 화웨이 등 글로벌 통신 부품·장비 기업 연구진과 석학들의 많은 관심 속에 6G 전이중 기술을 세계 최초로 시연했다. 또 6G 기반 자율협력주행 서비스 핵심 기술을 개발해 상위 1% 저널에 결과를 선보이는 등 6G 핵심 기술을 선점했다는 평가를 받는다.