개요

현재 6G 작업은 연구단계가 주를 이루고 있지만, 향후 2년 동안은 연구에서 실제 개발로 중심축이 이동할 것입니다. 업계에서는 6G의 첫 번째 구현 가능한 표준이 2029년 3월 이후에 완성될 것으로 예상하고 있으므로 아직 갈 길이 멀었습니다. 몇 년 전 많은 관심을 받았던 핵심 기술 목록은 어느 정도 발전 과정을 거쳤습니다. 2025년의 ‘가장 주목 받는’ 기술 목록은 추가 연구, 초기 개발, 일부 기초적인 실험을 통해 기술의 실행 가능성이 입증되거나 경우에 따라 입증되지 않음에 따라 변화할 것입니다.  



2025년까지 ‘트렌드’가 될 6G 지원 기술 목록은 다음과 같습니다. 

첫째, 6G 핵심 기술 목록에서 제외될 가능성이 낮은 몇 가지 기술입니다:

• 7-16GHz 모바일 지상파 라디오 시스템

무선 기술은 무엇보다도 스펙트럼 자원의 가용성에 의존합니다. 데이터 소비와 무선 연결의 증가로 인해 스펙트럼에 대한 수요는 계속 증가하고 있으며 앞으로도 계속 증가할 것입니다. 모바일 사업자에게 이상적인(경우에 따라서는 유일하게 허용되는) 시나리오는 고용량 및 고신뢰성 네트워크를 유지하기에 충분한 무선 전력 수준을 전송할 수 있는 지리적 영역의 스펙트럼을 독점적으로 사용하는 것입니다. 이러한 용량 수요가 증가함에 따라 7~24GHz 사이의 무선 스펙트럼의 용도를 변경하는 방안이 모색되고 있으며, 특히 7~16GHz 사이의 주파수에 주목하고 있습니다. 이 스펙트럼은 무선 내비게이션, 무선 위치 추적 및 위성 애플리케이션에 많이 사용됩니다. 

전 세계 정부 기관(특히 국방부)이 이 대역을 집중적으로 독점적으로 사용하기 때문에 문제가 복잡합니다. 또한 이 높은 주파수 대역은 3~5GHz 대역에 비해 무선 전파 손실이 증가합니다. 후자는 5G에서 사용되지만 4G에서 많이 사용되는 저주파수(대부분 2.5GHz 이하)보다 손실이 더 크기 때문에 고유한 기술적 과제를 안고 있습니다.
 
모바일 무선이 7~16GHz에서 작동하려면 스펙트럼의 일부를 어떻게 공유할 수 있는지에 대한 심도 있는 고려가 필요합니다. 주파수 공유 메커니즘에는 복잡한 정책과 기술이 모두 포함되므로 두 가지 모두 주목받고 있습니다. 이 범위 중 일부가 상업용 무선에서 독점적으로 사용되도록 설정되어 있더라도 전파 손실이 추가되면 상당한 기술 연구가 필요합니다.

수신기에서 신호 대 잡음비가 낮아지는 문제에 대한 가장 확실한 해결책은 셀 크기를 작게 만드는 것입니다. 그러나 이는 부지 확보 비용과 더 많은 셀에 매우 조밀하게 백홀 상호 연결을 추가해야 하는 문제로 인해 모바일 사업자에게는 재정적으로 실현 가능하지 않습니다. 따라서 첨단 통합 무선 및 안테나 시스템으로 이러한 문제를 극복하는 방법에 대한 연구가 중요합니다(아래 '차세대 MIMO' 참조).

• 인공 지능(AI) 

머신러닝(ML)으로 알려진 AI의 형태는 대중이 사용할 수 있는 여러 강력한 대규모 언어 모델(LLM)의 등장으로 인해 매우 인기가 있습니다. 하지만 통신 엔지니어들은 매우 다른 유형의 모델을 탐색하고 있습니다. LLM은 웹에서 방대한 양의 인간 언어 교환 데이터를 바탕으로 훈련된 반면, 이동 통신 업계에서는 네트워크 성능 최적화, 무선 빔 관리의 복잡성 해결, 회로 설계 최적화, 보다 효율적인 트래픽 흐름 촉진, 전반적인 전력 소비 감소를 위해 AI를 개발하고 있습니다.

이러한 작업에는 LLM이 아닌 네트워크, 회로의 기술 데이터, 심지어 시뮬레이션 및 에뮬레이션 도구에서 합성된 데이터로 학습된 ML 모델이 사용됩니다. 주요 기술적 과제는 기존 방식보다 성능이 일관되고 신뢰할 수 있는 모델을 확보해야 한다는 필요성에서 비롯되며, 이는 1)모델을 개발, 개선 및 훈련하는 방법(개발자가 신뢰할 수 있는 많은 데이터가 필요함), 2)모델이 대부분의 상황에서 작동하는지 검증하는 방법으로 요약할 수 있습니다. 
 
• 차세대 MIMO 

다중 입출력(MIMO)은 전파가 송신기와 수신기 사이의 여러 경로(예: 직접 경로, 하나 이상의 반사 경로)를 따라 전파될 수 있다는 사실을 활용하기 위해 개발되었습니다.  MIMO 이전에는 다중 경로가 무선 통신에 문제가 되어 '다중 경로 간섭'이 발생했습니다(안테나 기반 방송 시스템을 통해서만 접속할 수 있었던 시절, 텔레비전의 '고스트' 이미지를 기억하는 분들도 계실 겁니다). 셀룰러의 MIMO는 이제 4세대(th)에 접어들었습니다. 5G에 할당된 3.5GHz 스펙트럼의 손실 증가를 극복하기 위해 최신 기술이 필요했습니다.

근본적인 접근 방식은 1)많은 안테나 소자와 복잡한 디지털 신호 처리(DSP)를 사용하여 안테나 소자가 함께 작동하여 수신기에서 효과적으로 신호 대 잡음비를 개선하고, 2)송신기와 수신기 사이의 무선 채널 상태를 지속적으로 측정하여(모바일 무선 채널은 지속적으로 변화하는 상태이므로) DSP가 채널의 지속적인 변화를 극복하기 위해 여러 안테나 소자를 사용하는 방법에 대해 지속적인 조작을 수행하도록 하는 것이 핵심입니다.

셀 크기를 동일하게 유지하면서(예: 송신과 수신 사이의 최대 거리를 3.5GHz와 동일하게 유지) 7-16GHz로 이동하면 MIMO 시스템에서 더 많은, 심지어 분산된 안테나 요소와 더 강력한 DSP 등 훨씬 더 복잡한 기술적 문제가 발생합니다.  이러한 복잡성을 고려할 때 ML을 활용하기 좋은 영역입니다.

• Open RAN 

무선 액세스 네트워크(RAN)는 모바일 사용자 장비(예: 스마트폰)와 인터페이스하는 데 필요한 무선 기지국 네트워크에 사용되는 용어입니다. 5G 이전에는 RAN이 폐쇄적인 아키텍처였으며 몇몇 대형 네트워크 장비 제조업체가 각각 독자적인 접근 방식을 사용했습니다. 그러나 RAN의 디지털 부분(고성능 범용 서버에서 실행되는 소프트웨어 개체)을 가상화한다는 아이디어로 인해 업계는 결과적으로 분리(무선 장치, 디지털 장치, 중앙 집중 장치)를 표준화하고 이러한 아키텍처 구성 요소 간의 인터페이스 표준화를 위해 노력하게 되었습니다.

이러한 오픈 RAN 접근 방식은 이미 ML이 어느 정도 사용되고 있는 RAN 기능의 지능형 컨트롤러(RAN 지능형 컨트롤러 또는 RIC)를 비롯한 새로운 개념으로 이어졌습니다. 오픈 RAN(및 기타 개방형 표준)은 많은 사람들이 6G를 위한 필수 단계로 간주하고 있으며, 따라서 이 분야에서 다음 세대로의 개념 전환을 위한 추가 작업이 진행되고 있습니다.
 
둘째, 올해 많은 관심을 받고 있지만 6G에서 상용화 가능성이 상대적으로 낮은 분야는 다음과 같습니다.

• 밀리미터파 기술(5G시대의 24-71GHz주파수 대역) 

3GPP가 이 대역을 지칭하는 주파수 범위 2(FR2)는 이미 5G에서 사용되고 있지만, 업계에서는 이 서비스를 수익성 있게 만드는 데 어려움을 겪어왔습니다. 이 기술은 사용량과 규모를 늘리고 규모의 경제를 통해 비용을 절감할 수 있는 뚜렷한 '킬러 앱'이 없는 상태에서 여전히 고가입니다.

또한 무선 링크의 신뢰성을 개선하기 위해 표준과 구현에 필요한 작업이 필요합니다(특히 스마트 빔 관리는 정확한 실시간 채널 상태 정보에 의존하고 ML의 이점을 누릴 수 있다는 점에서 MIMO와 유사합니다). 그러나 용량과 스펙트럼 자원에 대한 수요는 엄청나며 7~17GHz 대역에서 확보할 수 있는 자원은 충분하지 않습니다. 따라서 대부분 할당되었지만 아직 활용도가 낮은 FR2가 필수적 요소가 될 수 있습니다.

• 통합 지상 및 비지상 네트워크 

최근 위성 및 고고도 플랫폼(HAPS-풍선, 준궤도 성층권 항공기 등)을 활용한 지상 및 비지상 무선 네트워크(NTN)의 통합에 관한 뉴스가 많이 나오고 있습니다. 이는 특히 자연재해나 해상 조난 시 더 나은 커버리지와 신뢰성 향상을 위한 것입니다. 이러한 기술은 다음과 같은 도전 과제를 안고 있습니다:

o 수백 미터가 아닌 수백 킬로미터의 송신-수신 거리를 지원합니다,
o 서로 다른 여러 네트워크 간의 데이터 트래픽 관리
o 전송 방향에 대한 추가 차원을 고려한 간섭 관리(신호를 위나 아래로 똑바로 향하게 하는 휴대전화 타워는 거의 없으며, 모든 표준화된 무선 채널 모델은 2차원으로만 구성됨)

이 분야는 매우 흥미로운 영역이지만, 위성 사업자의 경우, 기존 인프라를 활용해 더 많은 사용자를 확보한다는 비즈니스 모델이 비교적 명확한 반면, 지상 이동통신 사업자에게는 그 모델이 다소 불분명합니다. 

• 통합 감지 및 통신(ISAC) 

통신 신호를 사용하여 환경을 감지하는 것도 큰 주목을 받고 있는 또 다른 분야입니다. 교통 관리, 드론 관리, 군중 관리 및 기타 무수히 많은 애플리케이션이 고려되고 있습니다. 문제는 1)무선 주파수, 파장 및 신호 대역폭과 2)용량 관리와 관련이 있습니다. 신호의 주파수, 파장 및 대역폭은 센싱의 물리적 및 시간적 정밀도와 직접적인 관계가 있습니다. 용량 또한 매우 중요한데, 센싱 전용으로 무선 리소스를 따로 설정하면 위에서 설명한 통신 및 용량 수요에 사용할 수 없게 됩니다.

그러나 통신에 이상적인 신호가 반드시 센싱에 이상적인 것은 아닙니다. 또한 센싱과 통신을 정확히 동일한 신호로 수행할 수 있다면, 센싱 요구 사항의 원하는 방향과 시스템이 필요한 무선 신호를 전송해야 하는 방향이 동일하다는 보장도 없습니다. 따라서 기술 작업은 여러 기지국 및 모바일 디바이스에서 발생하는 감지 간섭의 복잡성을 해결하는 것 외에도 이러한 여러 과제를 해결해야 합니다. 아직 비즈니스 모델이 명확하지 않기 때문에 이 기술의 궁극적인 효용성은 아직 미지수입니다.
 
셋째, 이러한 주제는 여전히 연구 단계에서 주목을 받고 있지만, 상용화 가능성은 더욱 불투명합니다.

• 반사형 인텔리전트 표면(RIS):  
 
실내 전파 및 실외에서 실내로의 전파는 많은 무선 시스템에서 문제가 됩니다. 예를 들어 주차장, 대형 상업용 건물, 쇼핑몰, 실내 경기장 등은 분산 안테나 시스템과 무선 중계기, 때로는 추가적인 독립 기지국을 통해 해결해야 하는 경우도 있습니다. 지능형 반사를 사용하는 대형 벽걸이형 '표면'을 사용하는 저렴한 접근 방식이 실내 수신에 큰 차이를 만들 수 있다는 이론이 있습니다.

이러한 방식은 변화하는 조건(사람, 가구 교체, 실내 기계의 재배치 등)에 적응할 수 있을 만큼 스마트할 것입니다. 문제는 어떻게 하면 저렴하고 안정적이며 유연하게 만들 수 있을 뿐만 아니라 성능도 보장할 수 있을 것인가 하는 것입니다. 아직 해결해야 할 과제가 많이 남아 있으며, 특히 저렴하게 만드는 것이 중요합니다.

• SubTHz 기술(>100GHz) 

100GHz 이상의 주파수에서 사용할 수 있는 매우 넓은 대역폭의 매력은 위에서 설명한 비교적 낮은 FR2 대역에서의 상업적 성공 부족으로 인해 약화되었습니다. SubTHz는 24-71GHz보다 훨씬 더 비싸고 관리가 어렵다는 사실로 인해 더욱 악화되었습니다. 업계와 학계에서 SubTHz에 대한 연구는 여전히 활발히 진행되고 있으나, 주요한 6G 무선 액세스 기술로서의 사용은 더 이상 고려되지 않고 있습니다.

하지만 D-대역 기술(110-170GHz)을 사용하는 지점 간 "마이크로파" 링크에 대한 중요하고 성공적인 시연이 있었습니다. 백홀 데이터 용량에 대한 상당한 수요로 인해 이 분야와 특정 틈새 애플리케이션에서 이러한 더 높은 주파수에 대한 투자가 더욱 증가할 수 있습니다. 예상대로 반도체, 안테나, 빔 관리, 고속 DSP, 심지어 대역 내 전이중(Tx와 Rx가 동시에 데이터 속도를 두 배로 증가) 기술도 조사 대상에 포함되며, 모든 것이 그렇듯 경제적인 제약의 맥락 속에서 진행되고 있습니다.