[5G] 전보와 교환 전화에서 4G LTE 스마트 시대로

[IT동아 권명관 기자] 대한민국의 통신 역사는 언제부터일까. 기준을 무엇에 두고 잡느냐에 따라 조금씩 의견이 다를 수 있지만, 보통 우리는 1885년 9월 28일 한성(서울)과 인천간 전선(경인전신선)을 개설하고 운영을 담당한 '한성전보총국' 설립부터라고 이야기한다. 지금은 광화문 세종로 공원에 기념비와 함께 터만 남아 있는 상황. 그리고 대한민국의 근대 통신 역사는 작년 9월 28일을 기해 130년의 역사를 맞았다.

한성전보총국 개국 이후 통신관청은 1887년 조선전보총국, 1893년 전우총국, 1895년 통신국을 거쳐 1900년 통신원으로 변화했다. 통신 서비스도 발전을 거듭해 1896년 궁내부에 전화를 설치하면서 전화사업을 시작했고, 1902년 3월 한성과 인천간 전화를 개통해 일반인도 전화를 사용할 수 있었다.

본격적인 통신 산업 성장은 1960년대부터다. 1961년 12월 30일, '전기통신법'을 제정하고, 1962년부터 통신사업 5개년 계획을 추진하면서 '전화채권법' 제정과 공중전화업무를 시작했다. 1963년에는 자동전화 도수제 실시 등 통신 산업의 이용 제도와 서비스 향상으로 가입자가 증가, 1969년 7월에는 가입자 50만 명을 넘어섰다. 1981년까지 총 4차에 걸쳐 진행한 통신사업 5개년 계획으로 농어촌, 도서 지역까지 통신 서비스를 확충했고, 국제통신 2원화와 위성통신기지국 설치 등 통신 산업 발전의 계기를 마련했다.

무선통신은 1980년대 무선호출 서비스, 이동통신 서비스로 시작했다. 1984년 한국이동통신을 설립해 이동통신 시대 개막을 알렸으며, 1986년 세계에서 10번째이자 순수 우리 기술로 만든 전전자교환기 'TDX-1'을 상용화했다. 이후 전화 가입자는 빠르게 증가했으며, 1988년 1,000만 가입자를 돌파하며 1가구 1전화 시대를 열었다.

1990년대로 접어들면서, 인터넷 서비스 보급과 함께 정보화 시대를 맞이한다. 1994년 한국통신이 'KORNET' 서비스를 개시하며 최초로 인터넷 서비스를 상용화했다. 이후 1998년 두루넷이 서비스를, 1999년 한국통신과 하나로텔레콤이 ADSL 방식의 초고속 인터넷 서비스를 시작했다. 또한, 1990년대 초반 지금은 추억 속에 사라져 버린 '삐삐'를 시작으로. 1990년대 후반 CDMA와 PCS 서비스 상용화로 무선 이동통신 서비스의 대중화의 시작을 함께 했다.

무선 이동통신의 대중화는 이후 많은 것을 바꿨다. 2000년대 후반 아이폰과 함께 시작한 스마트 시대의 시작을 알린 것. 사실 통신의 발전이 있었기에, 국내 최초의 유선 전화기가 있었고, 국내 최초의 무선 휴대폰이 있었으며, 국내 최초의 스마트폰이 등장할 수 있었던 셈이다. 서로 떼려야 뗄 수 없는 관계인 것. 그리고 이러한 통신의 발전은 이제 초연결시대라 일컫는 5G 시대를 앞두고 있다.

유선에서 무선으로, 1세대부터 4세대까지

대한민국에 살면서 이제 휴대폰을 사용하지 않는 사람은 없다고 봐도 무방하다. 미래창조과학부가 발표한 '무선통신 가입자 현황'에 따르면, 2015년 11월 기준 국내 무선통신 가입자는 SKT 2,625만 5,270명, KT 1,526만 2,796명, LGU+ 1,142만 249명, 알뜰폰(MVNO) 584만 8,344명으로 총 5,876만 6,659명에 이른다. 이중 스마트폰 사용자는 4,305만 8,008명이며, LTE 가입자는 4,123만 4,796명. 그래서 우리는 지금을 스마트 시대라고 일컫는다.

그리고 스마트 시대, 스마트폰의 등장은 이동통신의 발전과 궤를 같이 한다. 1세대 이동통신(1G)은 '아날로그 통신'으로 음성을 다른 신호로 변환하지 않고 그대로 전송했다. 때문에 데이터 용량이 컸고, 전송속도의 한계가 명확했으며, 이용자가 많은 경우 주파수가 부족해 연결 자체가 안되는 단점이 존재했다. 전송속도 역시 9.6~14.4Kbps에 불과했다. 우리나라에 도입된 시기는 1988~1996년까지로, 당시 휴대폰은… 글쎄. 휴대폰이라기 보다 무전기에 더 가까웠다.

2세대 이동통신(2G)은 이런 단점을 보완해 기존의 음성을 디지털 신호로 변환해 사용하는 '디지털 통신'이었다. 음성을 아날로그가 아닌 디지털로 전환해 전달하면 보다 적은 데이터 용량으로 이전보다 깨끗한 통화품질을 제공할 수 있다. 전송속도는 14.4~64Kbps 수준. 우리나라에 도입된 시기는 1996년부터 현재까지 사용하고 있다(참고로 KT는 2G 서비스를 2012년 3월 19일자로 종료했다). 흑백화면의 플립형 휴대폰을 기억하면 된다. 이때부터 문자(SMS)전송을 할 수 있었다.

참고로 2세대 이동통신은 다양한 방식으로 개발됐다. 북미 지역의 IS-54 TDMA 방식, 유럽의 GSM 방식, 미국 퀄컴이 개발한 CDMA 방식, 일본의 PDC 방식 등이 경쟁했으며, 결과적으로 유럽의 GSM 방식이 시장을 주름잡았다. 우리나라의 경우 CDMA(부호분할다중접속, code division multiple access) 기술을 도입했으며, 1991년부터 국책연구과제로 지정해 1995년 연구개발에 성공, 1996년 세계에서 최초로 상용화한 바 있다.

3세대 이동통신(3G)은 범세계적인 이동통신 기술로 전송속도는 144K~2.4Mbps에 달하며, 2002년 12월부터 현재에 이르기까지 사용되고 있다. 이때부터 동영상 등 멀티미디어 전송을 할 수 있을 정도로 서비스 고도화가 진행됐다. 1세대 이동통신은 아날로그, 2세대 이동통신은 디지털이었다면, 3세대 이동통신은 디지털 전환 이후 멀티미디어 콘텐츠 전송을 시작한 셈이다. 참고로 3세대 이동통신을 언급하며 'IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)'이야기를 빼놓을 수 없다.

당시 국제전기통신연합(International Telecommunication Union, 이하 ITU)이 전세계 어디에서나 언제든지 하나의 단말기로 음성과 데이터 등 다양한 통신을 할 수 있도록 표준화 작업을 실시했는데, 이를 지칭하는 프로젝트를 IMT-2000이라고 제안했던 것. 표준화로 사용할 세계 공통 주파수대가 2,000MHz 전후(1,800~2,200MHz)였고, 실현 목표 연도가 2000년경이었으며, 발음하기 쉬운 점 등을 이유로 선정했다. 2세대 이동통신을 전세계에서 다양한 기술 방식으로 개발하고, 특정 주파수대로만 사용해 해외로밍 등의 서비스를 보다 원활하게 제공하고자 시행한 것이라 이해하면 된다. 당시 TV 광고로 해외 출장 중인 아버지와 아들의 국제 영상통화가 사용된 이유이기도 하다. 다만, IMT-2000은 결국 실패했다. 미국식 CDMA가 CDMA 2000으로 유럽식 GSM이 WCDMA로 각각 발전했기 때문이다.

• 참고기사: 요즘 자주 말하는 3G, 4G가 뜻하는 바는? - http://it.donga.com/1926/

이후 3세대 이동통신은 각자의 방식대로 지속적인 발전을 거듭했다. 미국식 CDMA 2000은 CDMA 2000 EV-DO, 리비전(Rev.) A/B 등으로, 유럽식 WCDMA는 HSPA(HSDPA/HSUPA), HSPA+ 등으로 발전하며 데이터 전송속도를 향상했다. 전세계적으로 보면 WCDMA 방식이 70%이상 차지하고 있으며, 현재 국내에는 SK텔레콤과 KT가 HSPA, HSPA+ 방식으로, LG U+는 CDMA 2000 EV-DO 리비전 A 방식으로 서비스 중이다.

4세대 이동통신(4G)은 우리나라 4,000만 명 이상이 이용 중인, 바로 그 'LTE(Long Term Evolution)'부터 시작됐다. 다만, LTE 초기에는 엄밀히 말해 4G로 인정받지 못했다. 지난 2008년 ITU가 4세대 이동통신 규격을 정의하며, 저속 이동 시 1Gbps, 고속 이동 시 100Mbps 속도로 데이터를 전송할 수 있어야 한다고 규정했기 때문. 하지만, 2010년 12월 ITU가 LTE와 와이브로, 다른 진화한 3G 망(예: HSPA+) 등도 4G라고 부를 수 있다고 공표하면서 이 같은 논란은 사라졌다. LTE의 최대 전송속도는 주파수 10MHz 대역폭을 이용할 때 최대 75Mbps이다.

LTE는 이후 서로 다른 2개의 주파수를 묶어 마치 1개의 주파수처럼 사용해 전송속도를 2배로 늘리는 CA(Carrier Aggregation) 기술 등을 더한 'LTE-A(LTE-Advanced)'로 발전했다. 이후, 10MHz 대역폭을 20MHz 대역폭으로 늘린 '광대역 LTE', 20MHz 대역폭에 다른 10MHz 대역폭을 더한 '광대역 LTE-A', 서로 다른 3개의 주파수 대역을 더해 마치 1개의 주파수처럼 사용하는 '3밴드 LTE-A'로 발전했다. 전송속도도 늘어나는 주파수만큼 빠르게 늘어나 최대 450Mbps까지 빨라졌다. 이외에도 LTE 이동통신망에 기존 와이파이 망을 더하는 기술 등을 적용, 이제는 전송속도 1Gbps 상용화를 눈앞에 두고 있다.

• 참고기사

[IT강의실] 4세대 이동통신을 향하여 'LTE' - http://it.donga.com/21082/
LTE-A가 뭐길래, 사용자를 위한 길라잡이 5가지 - http://it.donga.com/15174/
2배, 3배, 4배 빠른 LTE... 어디까지? LTE 길라잡이 - http://it.donga.com/17144/
[MWC2014] 이동통신 3사, "6배 빠른 LTE, 스마트 ICT 구축 나서" - http://it.donga.com/17439/

글 / IT동아 권명관(tornadosn@itdonga.com)