2020년 상용화를 목표로 5G 기술과 서비스 개발을 진행하면서 5G 통신용 화학소재 개발 경쟁이 예고되고 있다.
5G 관련 글로벌 표준화 작업은 양대 표준기관인 ITU와 3GPP에서 진행하고 있고 2020년 스펙 확정을 목표로 하고 있다.
글로벌 표준화 목표 일정과 국내 상용화 목표시점 모두 2020년으로 시스템 구축 및 서비스를 선제적으로 구현하는 작업이 요구된다.
국내 통신기업 및 장비기업들은 글로벌 표준화 활동에 적극적으로 참여함과 동시에 개별 로드맵에 따라 5G 관련기술과 서비스를 개발하고 있다.
SK·KT·LG, 5G 시범서비스 경쟁
SK텔레콤은 사물 인터넷에 특화된 LoRa(Long Range) 망 상용화 구축을 필두로 자체 플랫폼 기반 생태계 구축을 5G 전략의 골자로 하고 있다. LoRa 망은 초연결, 저전력 통신을 지원하는 저대역폭 무선 통신망으로 각종 센서와 기기들이 상시 연결될 수 있는 네트워크 인프라를 제공한다.
5G의 킬러서비스인 VR 및 AR 서비스 개발을 위해 벤처기업들과의 협업을 추진하고 있고, MWC 2017에도 스타트업 8사와 동반 참가해 생태계 구축을 통한 5G 기반 서비스 리더십을 추구하고 있다.
네트워크 인프라 기술 분야에서는 삼성전자, 에릭슨과 함께 LTE-A 프로 시연을 통해 5G에서 요구하는 초고용량 전송속도를 달성하고 유망 파트너들과 함께 추진하는 서비스의 테스트베드로 활용하겠다는 전략이며 5G 브랜드로 퀀텀을 내세워 데이터요금제, 사물인터넷망, 커넥티드 자동차 등 5G 기반 인프라 전반에 대한 서비스를 제공할 방침이다.
LG유플러스는 중국의 글로벌 장비기업 화웨이와 협력해 초고용량 통신을 위한 네트워크 기술을 2016년 11월 성공적으로 테스트했고, MWC 2017에서는 노키와와 공동 개발한 5G 핵심장비를 공개했다. 5G에 대비한 인프라 구축 기반을 다져나가겠다는 전략이다.
KT는 평창 동계올림픽 후원사 자격으로 5G 시범서비스에 많은 역량을 집중했다. 삼성전자, 인텔, 노키아 등 글로벌기업들과 함께 KT 5G-SIG를 만들어 5G 규격을 만들었으며 평창 시범서비스에 적용함으로써 표준을 주도해 나가겠다는 전략이다.
5G는 이전 세대와는 달리 다양한 사용자 가치를 표방하는 여러 분야의 서비스를 통해 확산될 것으로 전망된다.
이전 세대의 모바일 네트워크가 휴대폰·스마트폰을 중심으로 한 사용자 편의성 중심으로 발전해온 것과는 확연히 대조되는 부분으로, 5G를 주도하는 통신 사업자들도 서비스-퍼스트 전략으로 인프라와 동시에 서비스 생태계 구축에 많은 노력을 기울이고 있다.
MEC, 고주파 GaN 집중육성
Mitsubishi Electric(MEC)은 고주파·광 디바이스 사업에서 차세대 고속통신 5G 시장을 개척하고 있다.
고주파 디바이스는 5G 대응이 가능한 질화갈륨(GaN) 디바이스 개발을 추진하고 있으며 수요처에 대한 제안작업도 진행하고 있다.
2018년 말부터 2019년 사이 시장이 본격적으로 형성될 것으로 기대하고 있다.
광디바이스는 트랜시버 생산기업에게 공급할 400Gbps 사양제품을 개발하고 있으며 2019년 투입이 가능할 것으로 예상하고 있다.
MEC는 유선통신 광 디바이스와 무선통신 고주바 디바이스를 생산·판매하고 있다.
2가지 디바이스 사업은 2016년까지 성장세를 지속했으나 2017년에는 4G 투자 정체, 중국 FTTH(Fiber to the Home) 수요 감소로 마이너스 성장이 불가피했고 중국 재고조정이 장기간 진행됨으로써 2018년 후반 호전이 가능할 것으로 예측되고 있다.
하지만, 2019년 이후에는 큰 폭의 성장세를 나타낼 것으로 예상된다.
2020년경 통신환경이 5G 시대를 맞이하면서 고속통신, 저지연, 동시다발접속 등의 특징을 살려 각종 디바이스들이 모든 휴대용 전자기기의 인터넷, 클라우드에 대량 투입될 것으로 기대되고 있기 때문이다.
다만, 아직 5G 뿐만 아니라 초스마트사회(Society 5.0), 스마트팩토리, 스마트의료, 자동차의 ADAS(첨단운전지원시스템) 및 자율주행도 본격 실현되지 않은 상태여서 상용화가 시작되는 2019년 이후 관련시장이 본격 형성될 것으로 판단된다.
MEC는 5G 시장에서 고주파 GaN 디바이스를 전략제품으로 내세우고 있다.
5G에서 고주파대 이용 급증이 예상되기 때문으로, 그동안 4G용으로도 고주파 디바이스를 공급했으나 후발주자여서 고전했던 만큼 선제적으로 공세를 강화할 방침이다. 이르면 2018년 하반기에 본격 투입이 가능할 것으로 예상하고 있다.
광 디바이스 사업에서도 5G 대응을 강화하고 있다.
5G 시대에는 대용량 데이터를 고속으로 전송해야 하기 때문에 5G 사양에 맞추어 고속·저지연, 대용량 통신이 가능한 400Gbps 신제품을 개발하고 있다.
이미 100Gbps 그레이드는 갖추고 있으나 5G에 반드시 필요할 것으로 판단되는 400Gbps 신제품을 2020년 이전에 투입할 수 있도록 개발함으로써 시장 개척에 박차를 가할 예정이다.
데이터센터, 기지국, 기지국과 전송처를 연결하는 연결계 시장을 공략할 계획이다.
SCC, 고주파 대응 LCP 제안 본격화
Sumitomo Chemical(SCC)은 LCP(Liquid Crystal Polymer) 사업에서 차세대 고속통신 대응을 검토하고 있다.
고주파 환경에서도 고투과성을 발휘할 수 있다는 점을 활용해 전송속도 단축 등에 기여할 수 있고 뛰어난 성형성을 활용해 커넥터, 필름기판의 소형화에도 기여가 가능할 것으로 기대하고 있다.
첨단운전지원시스템(ADAS), 자율주행 등 채용분야 확장에도 주력하고 있다.
5G는 자동차 외에 의료, 공장, 초스마트사회 등에도 반드시 필요한 기술로 LCP가 5G용 수요를 확보한다면 성장세에 탄력이 붙을 것으로 예상되고 있다.
5G는 고속통신, 저지연, 동시다접속 등이 특징으로 모든 전자기기, 가전제품, 모바일 단말기, 자동차 등 인터넷과 클라우드에 연결할 수 있다.
2020년 상용화가 시작될 것으로 예상되나 5G는 고주파 영역에서 통신을 실시해 커넥터, 기판에 기존 PI(Polyimide)로는 전송속도 대응이 어려울 것으로 파악되고 있다.
이에 따라 GHz대 고주파 영역에서 유전율, 유전정접 모두 낮은 수치를 나타내는 LCP가 5G에 적합한 소재로 주목되고 있다.
SCC는 글로벌 LCP 시장점유율이 30%에 달하는 메이저로, 최근 자동차소재의 수지화 흐름을 타고 매출이 급증하고 있는 가운데 5G까지 본격화된다면 성장세가 더욱 가속화될 것으로 기대하고 있다.
SCC가 공급하는 LCP는 고투과성을 갖추고 있어 5G 고속통신을 실현할 수 있다.
또 경쟁기업의 LCP와 달리 세계에서 유일하게 일반적인 용제로 녹여 성형이 가능하기 때문에 소형 커넥터, 기판 등으로 가공할 때에도 용이할 것으로 기대된다.
특히, 자동차에 5G를 적용하기 위해 LCP 수요가 급증할 것으로 예상된다. 자동차를 스마트폰처럼 IoT(사물인터넷)화하기 위해 커넥터 개발이 활발히 이루어지고 있기 때문이다.
밀리파 레이더에 따른 ADAS 채용 및 개발도 진행되고 있다. 밀리파 신호를 송수신함으로써 전방의 자동차, 장애물, 사람을 감지해 사고를 피할 수 있다.
자율주행이 가능해진다면 인터넷을 추가하는 것만으로 인공위성과 통신을 실시하는 것도 가능할 것으로 기대된다.
5G 본격화를 타고 다양한 기능이 더욱 고도화될 것으로 기대되고 있으며 자동차 탑재 기기의 고속통신을 실현하는 LCP 수요가 급증할 것으로 예상되고 있다.
일본에서는 JXTG에너지, 폴리플래스틱(Polyplastics), 구라레(Kuraray) 등 LCP 생산기업 뿐만 아니라 다른 화학소재 생산기업들도 시장 개척을 서두르고 있다.
SCC는 고주파 대응, 성형성을 앞세워 월등한 위상을 드러내고 있으며 생산설비도 풀가동을 앞두고 있다.
Chukoh, 금속과 불소수지 복합기술 개발 박차
Chukoh Chemical은 불소수지 사업에서 최첨단 기술 개발에 주력하고 있다.
5G 도입 본격화를 앞두고 불소수지 기판 제안을 강화하고 있으며 고기능화를 위해 불소수지와 금속을 복합화해 다양한 조합을 만들어낼 수 있는 기술을 갖추는데 총력을 기울이고 있다.
Chukoh Chemical은 불소수지를 가공하는 다양한 방법을 확보하고 있으며, 특히 프린트 배선판 분야에서 존재감이 큰 것으로 평가된다.
유리섬유와 에폭시수지(Epoxy Resin)를 조합한 볼륨존 기판 시장에는 저유전율, 저유전정접 등 불소수지의 특징을 살린 최고품질 CCL 소재를 공급하고 있다.
중국에서는 2012년 완공한 지앙수(Jiangsu) 공장에서 불소수지 분산제를 유리섬유 크로스에 합침시킨 소재를 생산하고 있으며, CCL(동장적층판) 메이저 Guangdong Shengyi Technology와 제휴해 마찬가지로 2012년부터 자사기술 베이스 CCL도 위탁 생산하고 있다.
최근에는 차세대 통신 5G 시장이 형성되고 있는 가운데 가격대가 높음에도 불구하고 고기능 유리·불소수지 소재 수요가 해외를 중심으로 신장하고 있다.
에폭시 등 다른 소재와 경쟁이 치열해질 것으로 예상되고 있으나 Chukoh Chemical은 위탁생산 등으로 코스트 절감을 실현하고 더욱 기능이 뛰어난 신제품을 잇따라 개발함으로써 시장점유율을 확대해나갈 계획이다.
CGD-500 시리즈는 기존의 불소수지 기판보다 뛰어난 저전도손실을 실현한 것으로 밀리파 대역에서의 전송손실은 세계 최고 수준을 달성한 것으로 알려졌다.
자동차 탑재용 레이더, 충격방지용 레이더, 고도의 도로교통 시스템 등으로 제안할 계획이며 제휴기업에게 판매를 위탁하는 방안도 검토하고 있다.
또 기판 주변부품 분야를 더욱 확장하기 위해 불소수지와 금속을 복합시킨 기술도 제안하고 있다.
PTFE(Polytetrafluoroethylene) 필름에 180나노미터 정도의 초박막 동층을 부여하는 기술을 정립했다. 한쪽 면은 불소수지의 내열성, 절연특성을 보유하고 있으며 다른 한쪽 면은 금속 도전성을 보유한 소재로 전자부품, 전자파 씰 소재 등의 용도로 제안할 예정이다.
다른 기술도 활용해 불소수지층을 최대한 얇게 만들고 있으며 층별 두께를 유연하게 설계하는 것도 가능한 것으로 알려졌다.
시장 개척을 위해 4월 마케팅, 개발 체제를 일원화함으로써 니즈에 즉각 대응이 가능한 시스템을 구축했다.
Chukoh Chemical은 나가사키(Nagasaki)에 건설한 고청정 신규공장을 활용해 최첨단 분야를 개척하는데 주력할 방침이다.
5G란 무엇인가?
모바일 네트워크의 진화과정은 1세대부터 4세대(LTE)까지 진화했고 곧 5G 시대가 열릴 것으로 예상되고 있다.
통신은 디지털 방식 전환을 특징으로 하는 2세대, 본격적인 모바일 데이터 시대로 접어드는 3세대, 초고속 데이터 및 IP 기반 서비스 확산을 목표로 하는 4세대 등 세대별로 차별화되고 있다.
LTE 기반의 4세대 모바일 네트워크는 확산이 빠르게 진행되고 있다. LTE가 사실상 4세대 이동통신 표준으로 자리잡기 이전 모바일 와이맥스가 또다른 4세대 대안으로 거론됐으나 국내에서는 이동통신기업들이 한때 와이브로(Wibro) 서비스를 적극 추진했을 뿐 3GPP 계열의 LTE에 밀려 흔적만 남아있다.
LTE의 실제 전송속도는 와이파이 성능에 버금가며 고화질 비디오 스트리밍 등 광대역 인터넷 환경에서 제공이 가능한 서비스 대부분을 이용하는데 무리가 없기 때문이다.
5G 통신에서는 IoT를 위한 M2M 통신이 주요 토픽으로 부상하고 있다.
100%에 가까운 커버리지, 가용성, 수없이 많이 연결된 기기들로 북적대는 초고밀도 네트워크 환경, 초소형 기기에 필수적인 저전력 소모 등 새로운 무선통신 요구사항들이 곧 4G의 약점이자 5G에서 충족시켜야 할 핵심 요소이다.
전송속도 및 트래픽 용량도 5G가 4G의 한계를 넘어서야 한다.
1만배의 트래픽, 100배 많은 연결기기, 10년 이상 연결상태를 지속할 수 있는 저전력 기술, 언제 어디서든지 보장되는 초당 100Mbit 전송속도 등 5G는 고용량 콘텐츠 이용을 가능케 하며, 수많은 IoT 기기들이 무리 없이 연결될 수 있는 모바일 네트워크 인프라를 전제조건으로 하고 있다.
5G에서 해결해야 할 또다른 중요한 과제는 이용자가 관여되지 않는 기기, 즉 종단 간(end-to-end) 통신으로 MTC라 부르고 있다.
MTC는 매시브(Massive) MTC와 크리티컬(Critical) MTC로 구분된다.
매시브 MTC는 센서와 같은 엄청나게 많은 초소형 기기들이 연결될 수 있는 기반을 제공하며, 저전력 통신이 매우 중요한 요구사항이다. 반면, 교통제어, 공장 자동화 제어 등 높은 신뢰도가 요구될 때는 크리티컬 MTC가 필요하다. 끊어지지 않는 안정된 연결, 높은 가용성, 그리고 실시간에 가까운 전송이 요구된다.
5G는 흔히 대용량 콘텐츠와 이를 전달하기 위한 초고속 전송속도를 제일 먼저 떠올리나, IoT 기반이 되는 M2M 통신 혹은 MCT와 같은 많은 기기의 고밀도, 저전력, 신뢰도 및 가용성이 담보되는 인프라의 기반기술이 핵심이다.
