[이코노믹리뷰=전현수 기자] 24GHz 이상의 고주파로 분류되는 밀리미터파(mmWave)가 미국 통신 시장을 중심으로 급물살을 타고 있다. 버라이즌, AT&T, T모바일 등 미국의 주요 통신사들은 밀리미터파 확보에 수 조원의 자금을 투입하는 한편 5G 상용화 서비스에 밀리미터파를 활용하고 있다. 이미 전쟁은 시작됐다.

밀리미터파, 남다른 속도

주파수는 크게 1GHz 이하의 저대역(Low bans)과 6GHz이하의 중대역(Mid bands), 밀리미터파로 불리는 24GHz 이상의 고대역(High bands)으로 분류된다. 또한 60GHz 이상 비면허 대역이 있다.

밀리미터파는 파장이 1cm 이하인 고대역으로 저대역과 중대역 대비 넓은 대역폭을 활용할 수 있고 빠른 데이터 전송 속도과 응답성, 전력 고효율을 구현하는 것이 특징이다. 밀리미터파는 4G 대비 20배 이상 빠른 속도를 지원하며 6GHz 이하 중·저대역 보다 약 47% 빠른 것으로 알려졌다. 때문에 4K 비디오, 높은 해상도와 프레임 레이트 영상 재생에 유리하다.

영국 모바일 시장 분석 업체 오픈시그널이 지난해 12월부터 올해 1월까지 조사한 결과에 따르면 밀리미터파 5G는 2.5GHz 이하 중·저대역 5G보다 최대 15배 빠른 것으로 나타났다.

성과는 속속 나오고 있다. 버라이즌, T모바일, 스프린트, AT&T 등 미국 통신사가 밀리미터파 및 2.5GHz, 850MHz, 600MHz 등 다양한 주파수에서의 5G 다운로드 속도 테스트를 진행한 결과 밀리미터파를 사용한 버라이즌과 T모바일은 각각 722.9Mbps, 243.1Mbps 속도를 기록했다. 반면 중대역인 2.5GHz 5G를 사용한 스프린트는 183Mbps, 저대역인 850MHz 5G를 사용한 AT&T는 59.3Mbps, 600MHz 5G인 T모바일은 다운로드 속도가 47.5Mbps에 그쳤다.

밀리미터파의 빠른 속도는 여러 테스트에서 증명되고 있다. 지난 2월 27일 삼성전자의 미국 뉴스룸에 따르면 삼성전자 네트워크사업부는 버라이즌, 퀄컴, 모토로라와 함께 텍사스 주에서 28GHz 밀리미터파 주파수 8개를 하나로 묶는 기술로 4.2Gbps 속도를 구현하는 시험에 성공했다.

이에 앞서 지난해 5월 미국 IT매체 씨넷은 갤럭시S10을 통해 밀리미터파 5G로 시카고 길거리에서 약 2시간 짜리 영화를 10초만에 다운로드하는 테스트를 공개한 바 있다. 총합 10시간의 4K 비디오를 다운 받는데 걸리는 시간은 5분 이하로 나타났다.

장애물에 약한 ‘밀리미터파’…한계 돌파 중

압도적인 속도를 자랑하는 밀리미터파에도 약점이 있다. 바로 장애물에 취약하고 멀리 이동하지 못한다는 점이다. 장애물이 있어도 쉽게 전달되고 멀리 도달하는 저·중대역 주파수와의 차이점이다. 실제로 앞서 언급한 오픈시그널의 테스트에서 밀리미터파 5G는 속도에 강점을 보인 반면 연결 시간에서는 약점을 보였다. 테스트 기간 동안 600MHz와 2.5GHz의 5G는 약 47%~53%의 연결 시간을 기록했지만 밀리미터파 5G는 6%~10%에 그쳤다. 그만큼 연결 성공률이 상대적으로 떨어진다는 의미다.

이 같은 특성 때문에 과거에 밀리미터파는 모바일 이동통신에 사용되지 않고 송신자와 수신자간 장애물이 없는 LOS(Line of Sight) 통신에서 사용됐다.

그러나 5G 상용화 이후 밀리미터파의 활용 가능성이 높아지고 있는 양상이다. 가령 퀄컴은 밀리미터파의 단점을 보완하기 위해 스마트폰처럼 작은 기계에도 탑재할 수 있는 밀리미터파 안테나 모듈을 개발했고 이동을 하면 빠르게 통신을 제공하는 기지국의 위치를 바꿔 최적화 해주는 방법을 도입하는 등 방법으로 한계 극복에 나서고 있다. 밀리미터파를 모바일 통신에 활용하는 것에 회의적인 사람들이 여전히 많지만, 기술적 발전을 통한 극복 가능성도 나오고 있다.

밀리미터파 5G 주도하는 미국

밀리미터파의 활용 가능성이 점쳐지는 가운데 미국이 밀리미터파 5G 시장을 주도하고 있는 양상이다. 버라이즌, AT&T, T모바일 등 주요 통신사들이 밀리미터파 5G 서비스에 의지를 보이고 있다.

버라이즌은 현재 밀리미터파 주파수를 가장 많이 확보한 업체로 파악된다. 버라이즌은 30여개 도시에서 28GHz 대역을 활용한 서비스를 제공하고 있으며, 올해까지 밀리미터파 5G 서비스를 제공하는 도시를 60개로 두 배 가량 대폭 늘리겠다고 밝혔다. 버라이즌은 지난달 진행한 미국연방통신위원회(FCC) 5G 밀리미터파 경매에서 주파수 확보에 16억달러(한화 약 2조원)을 사용했다.

상대적으로 밀리미터파 활용이 용이한 스포츠 경기장에서의 활용도 시도하고 있다. 버라이즌은 내셔널 풋볼 리그(NFL)와 함께 슈퍼볼 5G 앱을 공동 개발했다. 이 앱은 스트리밍으로 다양한 카메라 각도의 경기 영상을 실시간 제공한다. 버라이즌은 지난 1월 마이애미에서 열린 슈퍼볼 경기에서 데모 버전을 시연했다.

AT&T는 39GHz 밀리미터파를 활용한 5G 서비스를 35개 도시에서 제공하고 있다. AT&T는 밀리미터파 5G를 5G ‘플러스’로 표기한다.

AT&T의 경우 버라이즌처럼 밀리미터파 5G 서비스의 도시 수를 늘리겠다는 구체적인 계획을 밝히지는 않았지만 업계는 AT&T의 밀리미터파 5G 사업 확장을 점치고 있다. 회사가 지난해부터 고대역 주파수 확보에 적극적으로 투자하고 있기 때문이다. AT&T는 지난해부터 올해 초까지 FCC 경매를 통해 고대역 주파수를 확보하는데 약 22억달러(한화 약 2조4600억원)를 사용했다.

AT&T 측은 지난달 31일 “FCC 밀리미터파 경매에서 얻은 스펙트럼은 우리가 산업에서 5G를 주도하는데 중요한 역할을 할 것”이라고 밝혔다. 

T모바일 역시 28GHz 대역에서 5G 서비스를 제공하고 있으며, 회사는 지난 3월 FCC 5G 밀리미터파 경매에서 8억7300만달러(한화 약 1조824억원)를 투입했다.

5G 기술과 직접적 연관이 있는 자율주행 영역에서도 밀리미터파 활용 시도가 포착된다. 테슬라는 최근 에릭슨, 퀄컴과 함께 26GHz 대역의 상용 네트워크 상에서 라이브 모바일 기지국 테스트에 성공했다. 테슬라는 올해 중순까지 일부 고객들에게 밀리미터 5G 서비스를 시범 제공할 계획이다.