[U+Tech Story] 무선통신의 필수! 통신사에게 주파수란?

우리는 매일 휴대폰 메신저로 대화를 나누고, 영상을 보는 등 언제 어디서든 무선통신의 혜택을 누리며 살아가고 있습니다. 그렇다면 혹시 통신사에게 주파수가 어떤 의미를 가지는지 생각해 본 적 있으신가요?

이해를 돕기 위해 무선통신 서비스를 자동차 운전에 빗대어 이야기해 보겠습니다.

만약 여러분이 스포츠카를 타고 서울에서 부산까지 간다고 생각해 보세요. 도로가 좁고 구불구불하다면 차의 성능이 아무리 좋아도 제 속도를 낼 수 없겠죠? 반대로 도로가 넓고 쭉 뻗어 있다면 더 빨리 목적지에 도착할 수 있을 겁니다.

여기서 자동차는 데이터를, 자동차의 성능은 무선통신 기술을(5G, LTE 등), 도로는 주파수를 의미합니다. 자동차가 제 성능을 제대로 발휘하려면 도로의 상태가 중요하듯, 무선통신을 제대로 활용하려면 좋은 주파수가 필수적입니다.

이번 테크스토리에서는 무선통신의 필수 요소인 주파수에 관해 이야기하려고 합니다. 통신사에게 있어 주파수의 가치는 무엇이며, 고객들에게 양질의 무선통신을 제공하기 위한 주파수 확보 방안 등을 상세히 알려 드리겠습니다.

주파수의 경제적 가치는 얼마일까?

우리나라에서 가장 비싼 아파트는 어디일까요? 서울시 강남에 위치한 ‘더 펜트하우스 청담’입니다. 2023년 공동주택 공시가 기준, 약 169억이라고 하는데요. 국민 평수라 불리는 85㎡(25평) 아파트 실거래가가 평균 4억 8천여만 원이라는 것을 감안한다면 정말 놀랄만한 가격이죠. 그렇다면 왜 이렇게 가격 차이가 생기는 걸까요? 토지는 한정적인데 수요는 많기 때문입니다.

주파수 얘기를 한다더니 왜 갑자기 아파트 얘기를 하는지 궁금하시죠? 주택 시장이 주파수와 비슷한 면이 많기 때문입니다. 건물을 지으려면 땅이 있어야 하듯, 무선통신 서비스를 제공하려면 주파수가 있어야 합니다. 즉, 통신 사업자에게 주파수는 반드시 갖춰야 할 필수 자산인 동시에 사업의 방향을 결정하는 중요한 요소예요.

그러면 주파수의 가격은 얼마일까요?

우리나라의 경우, 주파수는 정해진 가격이 없습니다. 경매를 통해 할당하기 때문이에요. 주파수 할당 방식은 각 나라마다 다릅니다. 우리나라를 포함해 대부분의 나라가 경매 방식을 택하고 있지만, 중국과 일본 등 일부 나라는 정부에서 직접 할당을 하고 있습니다.

주파수는 기간 한정 구독 서비스

그럼, 최근 5G 주파수 경매 결과를 한번 살펴볼까요? 위의 표는 2018년도에 있었던 3.5GHz와 28GHz 주파수에 대한 경매 결과입니다. 이동통신 3사가 참여했고, 낙찰받은 총액은 약 3조 6천원입니다. 앞서 얘기한 더 펜트하우스 청담 가격의 214배나 되네요.

아파트와 다른 점이 있다면, 이렇게 엄청난 가격에 낙찰받은 주파수는 사용 기한이 정해져 있다는 점입니다.

주파수는 세수를 확보할 수 있는 국가의 주요 자원이기 때문에 정부는 주파수를 할당할 때 소유권을 주지 않습니다. 일정 기간 쓸 수 있는 이용 권한을 주는 거죠. 이용 기간은 주파수 대역별에 따라 다른데, 이동 통신 주파수의 경우 보통 5~10년으로 한정되어 있습니다.

이용 기간이 끝나면 정부는 해당 주파수를 계속 쓰게 할지, 회수할 지를 판단합니다. 회수된 주파수는 용도에 맞게 재배치해 다시 경매에 부치고 있습니다.

주파수 오늘 만석! 내일도 그럴 예정

무형의 주파수가 이처럼 비싼 이유는 수요에 비해 공급이 한정되어 있기 때문입니다.

아래 그림은 우리나라 주파수를 대역 별로 어떻게 사용하고 있는지를 정리한 <주파수 분배 도표>예요. 한눈에 봐도 남는 곳 하나 없이 빼곡하게 모두 사용 중이라는 걸 알 수 있죠?

주파수는 이미 빽빽하게 사용 중이라 추가로 분배하는 게 어렵습니다. 그래서 기존 사용자의 사용기간이 끝나면 주파수를 회수해 재할당하는 식으로 공급하다 보니 새로운 주파수 공급 주기가 길 수밖에 없습니다. 5G만 봐도 2018년도에 할당한 이후, 주파수 추가 공급을 하지 못하고 있어요.

반면에 주파수에 대한 수요는 나날이 커지고 있습니다. 주파수를 사용하고자 하는 곳이 늘어나기도 했지만, 각 사용자들이 기술 발달과 새로운 서비스 공급을 위해 더 많은 주파수를 필요로 하기 때문이에요.

상황이 이렇다 보니 경매를 통해 주파수를 낙찰 받으려면 갈수록 점점 더 큰돈이 필요하게 돼요. 그러면, 주파수를 확보하기 위해 어떤 노력을 하고 있을까요?

이제 새로운 주파수는 없어, 같이 쓰자!

앞서 말했듯이 주파수는 이미 빽빽하게 사용 중이에요. 하지만 6G같은 새로운 통신 기술은 계속 개발 중이고, 이를 이용해 다양한 서비스를 제공하려면 더 많은 주파수가 필요합니다.

주파수 공유(Spectrum Sharing)가 대역 확보를 위한 하나의 방법으로 논의되고 있는데요. 주파수 공유는 하나의 주파수를 여러 사용자가 함께 나눠 쓰는 방식을 말합니다. 하지만 주파수도 사용자가 많아지면 전송 속도가 느려집니다. 기존 사용자에게 피해를 준다면 합리적인 대안이 아니겠죠? 때문에 주파수 공유는 기존 사용자가 사용하지 않을 때만, 새로운 사용자가 공유하는 방식으로 활용 논의되고 있습니다.

미국은 이미 CBRS (Citizens Broadband Radio Service)라는 방식으로 주파수를 공유하고 있는데요, 사용 우선순위(티어)를 3단계로 나눠 우선순위가 높은 사용자가 주파수를 이용하지 않을 때 나중 순위의 사용자가 공유하는 방식이에요.

우리나라는 아직 논의 초기 단계여서 어떤 식으로 주파수를 공유할지 정해지지 않았지만, 미국의 사례를 참고로 할 수 있을 것 같습니다.

6G 주파수의 주인공은 누구?

사실은 모든 주파수가 사용 중인 건 아닙니다. 275GHz 이상의 높은 대역의 주파수는 주인이 없습니다. 아직까지 높은 주파수를 사용할 기술이 부족하기 때문인데요, 6G 통신이 상용화되면 이 중 일부 대역을 사용할 것으로 논의되고 있습니다.

5G에서는 100GHz까지를 사용했다면 6G 초기에는 300GHz (sub-THz)까지, 나아가 1,000GHz (THz)까지 사용이 가능하리라 생각합니다. 하지만 높은 대역의 주파수는 스마트폰에서는 쓰기가 어렵기 때문에, 이동통신이 아닌 다른 용도로 쓰일 가능성이 커 보입니다. 예를 들어, 6G의 주요 기술 중에는 주파수를 활용한 센싱(감지)이 있는데, 높은 주파수일수록 정확도가 올라갑니다. 서브 테라헤르츠 이상은 이러한 곳에 사용될 것으로 보입니다.