3G폰~ 4G폰

이동통신 시장에서 스마트폰 강세가 매섭다. ‘아이폰’ 도입으로 열리기 시작한 스마트폰 시장은 2010년 11월 초 이미 전체 이동통신 가입자 수의 10%를 넘어서면서 다양한 스마트폰 단말기들의 각축장이 되고 있다.

스마트 폰의 등장은 단순히 필요한 애플리케이션(application)을 설치해 자신만의 맞춤 휴대폰을 갖는다는 의미를 넘어선다. 스마트폰이 손안의 컴퓨터로 인식될수록 새로운 이동통신 서비스에 대한 요구로 발전하게 될 전망이 크기 때문이다. 현재 이동통신 네트워크 기술은 2세대(Generation)에서 3세대를 거쳐, 이제 4세대로의 전환을 눈앞에 두고 있다. 서비스의 중심도 음성에서 데이터로 확연히 바뀌는 추세다.

이런 와중에 2010년 9월 KT에서 출시한 ‘아이폰4’에 대해 일부 언론들이 ‘아이폰4G 라고 부르는 경우가 종종 있었다. 엄밀히 말하면 ’아이폰4’는 애플사 자체의 단말기 브랜드일 뿐, 4세대(G) 이동통신은 아니다. 따라서 이름에서 G를 빼는 것이 맞다. 이번 기회에 이동통신의 세대별 특징은 무엇인지, 다가올 4세대 이동통신은 어떤 모습이 될지 정확히 알아보자.

이동통신에서 3세대(또는 3G)니 4세대(또는 4G)니 하는 세대구분은 국제기구인 ‘국제전기통신연합(International Telecommunication Union, ITU)’이 주관한다. 이 때 기준이 되는 것은 모바일 네트워크의 전송속도다. 네트워크의 전송속도에 따라 음성, 문자, 영상, 동영상 등의 통신서비스 내용이 크게 달라질 수밖에 없다. 때문에 자연스럽게 1G-2G-3G-4G 등으로 세대 구분이 이뤄지는 것이다. 물론 각 세대별로 좀 더 개선된 정도에 따라 2.5G, 3.5G 등의 명칭을 부여하기도 한다.

초기 1G 이동통신은 전송속도가 10kbps(bps는 bit per second, 즉 1초당 보낼 수 있는 bit 수)에 불과한 아날로그 통신이었다. 당시 주파수변조(FM: frequency modulation) 방식으로 아날로그방식을 사용했는데, 속도가 느려 음성통화만 가능했다. 우리나라에서는 1984년 SK텔레콤의 전신인 한국이동통신이 처음으로 1G 서비스를 시작했다. 하지만 아날로그 방식은 통화에 혼선이 생기고 주파수도 효율적으로 관리하지 못한다는 단점이 있다. 때문에 2G로 넘어가면서 자연스럽게 디지털 방식으로 바뀌게 된다.

2G 이동통신은 800MHz대의 주파수를 이용, 14.4~64kbps의 전송속도를 지원했다. 이 세대는 디지털 방식이라 음성통화가 깨끗하고 한층 보안이 강화됐다. 뿐만 아니라 문자메시지 전송, 벨소리 다운로드와 같은 저속의 데이터 서비스가 도입됐다. 이러한 2G 이동통신 방식으로는 유럽식 GSM(범유럽이동통신)과 북미식 CDMA(CDMA, Code Division Multiple Access, 부호분할다중접속)가 시장을 양분했다. 특히 CDMA는 우리나라가 지난 1996년 미국 퀄컴사의 원천기술을 세계 최초로 상용화시켰고, 이는 통신기술이 급격히 발전하게 되는 계기가 됐다.

2G 이동통신이 1G보다 빨라졌다고는 하지만 영화 한 편(800mb 기준)을 내려 받으려면 여전히 6시간이 넘게 소요됐다. 때문에 서비스 영역이 음성이나 문자를 주고받는 수준에 머물렀을 뿐, 동영상 서비스로 넘어가지는 못했다.

이동통신의 3세대(G)는 흔히 말하는 IMT2000이다. ITU는 144K~2Mbps 전송속도를 3G 이동통신으로 규정했는데, 2G 때보다 데이터 전송속도가 최대 10배가량 빨라진 것이다. 즉 2G에서 영화 한 편 내려 받는데 6시간이 걸렸다면, 3G에서는 9분대로 단축된다는 것을 의미한다. 때문에 3G에서는 휴대폰을 통해 음성, 문자는 물론이고 무선인터넷을 통해 주문형 비디오, 양방향 통신, MP3 등을 다운로드 받는 시대가 열리게 됐다.

우리나라에서는 2007년부터 3G서비스가 시작됐다. 영상통화 기능을 강조한 KT의 ‘SHOW’ 서비스나 SK 텔레콤의 ‘T’ 서비스, 인터넷 접속을 강조한 LG의 ‘OZ’ 서비스가 바로 대표적인 3G 서비스다. 이들은 똑같이 3G 서비스를 내세우고 있지만, 기술적 기반은 같지 않다. LG는 CDMA에서 파생된 ‘CDMA2000 1x’, ‘CDMA2000 1x EVDO’ 등 동기식 방식을 고수하며 1.7GHz 의 주파수를 그대로 사용하고 있다.

반면 SK텔레콤과 KT는 3G로 접어들면서 유럽의 GSM 방식에서 진화한 WCDMA(광대역부호분할다중접속)와 HSDPA(초고속데이터전송) 기술로 방향을 바꾸었다. 특히 WCDMA는 전 세계적으로 2.1GHz대의 주파수를 사용하고 있기 때문에, 한국에서 쓰던 단말기를 세계 어디로 가져가더라도 로밍서비스를 이용해 사용할 수 있다는 것이 특징이다. 게다가 얼굴을 보며 통화가 가능한 HSDPA는 이론적으로 최대 14.4Mbps 전송 속도를 낼 수 있어 WCDMA보다 한 단계 진화한 3.5세대로 불리고 있다.

조만간 도입될 4G는 IMT2000을 넘어선(beyond IMT2000) 기술을 말한다. 정지 중에는 최소한 1Gbps, 이동 중에는 100Mbps의 속도를 낼 수 있어야 ITU가 규정한 4G 서비스로 인정을 받게 된다.

3G보다 전송속도가 10배 이상 빨라지면서, 영상통화가 끊기고 화소수가 적은 단점을 가진 3.x세대인 HSDPA 기술의 단점을 완전히 보완하게 되는 것이다. 이 기술이 실현되면 영상통화 카메라 화소 수가 현재의 30만 화소에서 100만~300만 화소로 높아져 화질이 급격히 개선될 것이다. 또 고속철도(KTX)를 타고 시속 300km로 달리면서도 끊기지 않고 통화와 인터넷을 즐길 수 있게 된다. 4G에서는 특히 하나의 단말기를 통해 위성망, 무선랜, 인터넷 등을 모두 사용할 수 있기 때문에 음성, 화상, 멀티미디어, 인터넷, 음성메일, 인스턴트메시지 등의 모든 서비스를 해결하는 완벽한 손안의 통신장치가 된다.

하지만 아직까지 데이터 전송 속도가 최대 약 1Gbps이어야 한다는 ITU-R의 4G에 대한 요구조건을 충족한 서비스는 등장하지 않고 있다.

다만 WCDMA에서 진화한 3G LTE(Long Term Evolution)의 초기 버전과 국내기술로 개발된 와이브로(WiBro, Wireless Broadband) 등이 4G 이동통신 기술의 유력한 후보로 꼽히고 있다. LTE는 현재 스웨덴에서 상용화가 진행되고 있는데, 다운로드 속도가 최대 173Mbps로 3G 이동통신의 HSDPA보다 12배 이상 빠르게 통신할 수 있다. 이는 700MB 용량의 영화 1편을 1분 안에 내려 받을 수 있고, 고화질 영상과 네트워크 게임 등을 이동 중에도 편리하게 이용할 수 있는 수준이다. 때문에 3.9세대 이동통신(3.9G)으로 분류되기도 한다.

삼성전자와 한국전자통신연구원이 개발한 와이브로는 60~100km의 고속으로 이동하면서도 무선으로 인터넷을 이용할 수 있고 전송속도도 HSDPA보다 빠른 최대 20Mbps에 이른다. 최근에는 전송 속도가 30~50Mbps로 향상되고 있어 좀 더 기술적인 진보가 이뤄지면(Wibro-Evolusion, Wibro 진화기술) 향후 4G 이동통신 기술로 인정을 받을 수도 있을 것으로 기대된다.

글 : 유상연 과학칼럼니스트