투과율 높아 매몰지역 통신 가능
2020년까지 500억개의 사물인터넷(IoT) 기기들이 연결되고 와이파이를 통한 트래픽이 100엑사바이트(EB)를 기록하게 될 것으로 예측되는 가운데, 아직도 전세계 인구 75억명 중 40억명이 인터넷 서비스를 이용하고 있지 못한 것으로 나타났다.
더불어 최근 5G를 비롯해 사물인터넷(IoT), 드론 등 새로운 무선통신 서비스의 급증으로 주파수 수요가 부족해짐에 따라, 기존에 사용하고 있는 주파수를 공유해 저비용·저위험도로 데이터를 주고 받을 수 있는 주파수 공동사용 기술이 중요성을 더해가고 있다. 현재 국내에서는 TV대역 가용주파수(TVWS) 활용 서비스가 상용화돼 2016년부터 지자체별 시범사업이 진행 중이다.
24일 서울 드래곤시티에서는 2019 전파방송산업진흥주간 행사로 주파수 공동사용 활성화 워크숍이 열렸다.
■TV전용 대역 비사용 주파수 활용
TVWS란 TV 방송용으로 할당된 54㎒(채널 2번)~698㎒(채널 51번)의 주파수 대역 중 현재 지역적으로 사용하지 않고 비어 있는 주파수 대역을 말한다. 국내에서는 470㎒~687㎒ 사이의 비어있는 주파수 대역을 의미한다.
미국이 세계 최초로 2013년 도입한 이래, 2016년 상용화된 우리나라를 비롯, 7개국이 상용서비스 중이다. 2016년부터 표준칩셋이 공급되기 시작하면서 저전력에 가볍고 저렴한 TVWS 기기들이 보급돼 가격경쟁력이 높아졌다. 아직도 전세계 75억명 중 40억명이 인터넷 서비스를 이용하고 있지 못하기 때문에 행후 TVWS 고도화에 따라 서비스 확산이 예상되고 있다.
■지하·고층빌딩도 투과
TVWS는 저주파 대역으로 전파 특성이 우수해 전파 도달거리가 길고, 지하나 고층 빌딩 장애물이 있어도 굴절·회절·통과 등을 통해 잘 투과한다. 현재 와이파이(Wi-Fi) 대역으로 활용되고 있는 2.4㎓ 대역에 비해 도달거리는 약 3배에 달하고 투과율은 9배, 커버리지는 16배에 달한다.
이러한 특성들로 인해 인터넷 활용이 어려운 도서산간 지역의 무선인터넷망 구축이나 고궁, 박물관 경기장 등의 소규모 특정 지역에서 자가망을 구축해 기존 이통망 등 유료망 사용 없이 정보 전송을 할 수 있다.
전파 투과율이 좋은 장점을 이용해 지하 재난 발생 시 지하 현장 영상을 실시간으로 전달할 수 있다. 수질 및 대기오염 등 환경 정보를 수집할 때도 센싱 정보 전송 시 이통망을 이용하지 않고 관제센터까지 전달할 수 있다.
지역별로 비어있는 채널이 상이하고 비어 있더라도 TV 방송서비스 보호를 위해 소규모 지역에 한해 사용이 가능하다. 따라서 TV방송국이 밀집된 수도권이나 대도시보다는 교외지역에서 활용이 용이하다는 특징이 있다.
■DB 접속해 사용가능 주파수 확보
TVWS의 가용채널(주파수) 확보 방법에는 DB 이용방식과 스펙트럼 센싱 방식이 있다. 이 중 현재 이용되는 방법은 DB 이용방식으로 가용채널 정보를 매시간 확인해 DB에 저장하고, 시스템에 접속해 가용채널을 검색 후 신청하는 방식이다. 스펙트럼 센싱 방식은 사용하고자 하는 지역에서 직접 가용채널을 탐색해 사용하는 방식이나, 현재 기술 구현에 어려움을 겪고 있다.
DB 가용채널에 접속하기 위해서는 TVWS 데이터통신용 무선기기의 채널당 점유주파수 대역폭이 6㎒(1채널) 이내여야 하고, 자동측위 기능이 있어야 한다. 100미터 이상 위치 변경 시 가용채널 재탐색 기능이 있어야 하고, DB 정보 보호를 위한 보안 기능도 있어야 한다.
현재 TVWS를 통해 자가망을 구축하는 경우 지자체 등 자가망 구축 주체는 자신의 통신을 위한 목적이 아닌 타 목적으로 이용할 수 없고, 자가망 연계 또는 활용 서비스를 직접 운용할 수 없다. 그러나 기간통신사업자에게 자가망을 임대·제공하면서 서비스 운용을 위임하면 사업화가 가능하다. 손종화 한국전파진흥협회 대리는 "기간통신사업자와 지자체가 윈윈할 수 있는 방향으로 관련 법령 개정이 요구된다"고 말했다.
■통신료 없이 등하교길 영상관제
국내에서는 TVWS를 활용한 다양한 제품을 선보이고 있다. 이노넷은 스마트팜의 핵심인 CCTV 정보 전송을 위해 마을 단위로 자가통신망을 구축해 통신요금을 절감할 수 있는 극초단파(UHF) 고정형 및 이동형 게이트웨이를 선보였다. 서초구와 합동으로 TVWS를 활용한 버스 내 공공와이파이 시범사업도 추진했다. 특히 배낭형 이동기지국과 릴레이(Relay)를 통한 긴급 통신망 구축 기술도 전세계적인 관심을 받고 있다.
비케이씨앤에프(BKC&F)는 경북 교육청과 연계해 TVWS를 활용한 학교 안전플랫폼 구축을 추진하고 있다. 별도 통신비 없이 학교 관제센터에서 학교와 등하굣길 2~3㎞ 전역의 CCTV 영상 관제가 실시간으로 가능해진다. 이외에도 지능형 영상분석을 접목한 재래시장 사물인터넷 CCTV 플랫폼, 스마트 가로등을 통한 CCTV, 환경 IoT 관제, TVWS의 투과 특성을 활용한 지중선로와 가공선로 영상관제 시스템 등을 개발 중이다.
■미국, 군전용 주파수 공동사용 추진
한편, 미국은 2015년부터 시민 광대역 무선서비스(CBRS)도 추진 중이다. CBRS는 고정위성과 선박 레이다 전용으로 사용 중인 3.55㎓~3.7㎓(150㎒폭)을 산업용으로 개방, 기업들이 자체 LTE 네트워크를 구축하거나 5G 등 이동통신망으로 활용할 수 있도록 하는 프로젝트다. 사용 우선순위는 기존 공공 사용자가 1계층(Incumbent)으로 배타적 구역 설정을 통해 우선적으로 보호받고, 경매 등을 통해 면허가 부여된 2계층(우선접속)은 1계층이 사용하지 않는 지역 및 대역에서 3계층(일반허가접속) 사용자의 간섭으로부터 보호받는다. 3계층은 1·2계층 이용자가 이용하지 않을 경우 무료로 사용할 수 있으나 간섭 보호는 받지 못한다.
