이 보고서는 2014년도 방송통신위원회 방송통신발전기금 방송통신 융합 정책연구사업의 연구결과로서 보고서 내용은 연구자의 견해 이며,방송통신위원회의 공식입장과 다를 수 있습니다.

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1 방통융합정책연구 KCC 미활용 주파수 활용방안 수립을 위한 1GHz이하 대역 이용 동향 연구 A study on usage status of frequency band below 1GHz - to make plans to utilize unused frequency bands 연구기관 : 한국전파진흥협회 - i -

2 이 보고서는 2014년도 방송통신위원회 방송통신발전기금 방송통신 융합 정책연구사업의 연구결과로서 보고서 내용은 연구자의 견해 이며,방송통신위원회의 공식입장과 다를 수 있습니다.

3 제 출 문 방송통신위원회 위원장 귀하 본 보고서를 미활용 주파수 활용방안 수립을 위한 1GHz이 하 대역 이용 동향 연구 의 연구결과보고서로 제출합니다. 2014년 11월 연구기관 :한국전파진흥협회 총괄책임자 :남원모 참여연구원 :정찬형 박희수 - i -

4 목 차 요약문 ⅷ 제 1 장 서 론 1 제 2 장 국내 1GHz이하 주파수 이용 현황 3 제 1절 470MHz 미만 주파수 5 제 2절 470MHz 698MHz 주파수 7 제 3절 698MHz 806MHz 주파수 10 1.음성 및 음향신호 전송용 특정소출력 무선기기 이용 현황 11 2.재난안전통신용 주파수 이용 현황 12 가.국가재난안전통신망 개요 12 나.국가재난안전통신망 700MHz 이용 계획 15 3.방송용 주파수 이용 현황 17 4.이동통신용 주파수 이용 현황 19 5.해외동향 23 가. ITU 23 나. ATP 25 다. 유럽 26 라. 영국 27 마. 미국 27 바. 일본 28 제 4절 806MHz 초과 주파수 30 1.전기통신사업용 주파수 이용 현황 30 2.비면허 주파수 이용 현황 32 - ii -

5 제 3 장 이동통신 기술 동향 36 제 1절 이동통신 기술 현황 36 제 2절 미래 이동통신 기술 동향 38 제 3절 미래 데이터 트래픽 발생 전망 40 제 4절 이동통신 주파수 소요량 44 제 4 장 방송 기술 동향 48 제 1절 방송 기술 현황 방송서비스 UHDTV 방송 개념 및 특징 50 제 2절 미래 방송 기술 동향 UHDTV 방송 표준화 52 가. ATSC표준 동향 53 나. DVB 표준 동향 54 다. FOBTV 동향 UHDTV 시장 UHDTV 발전 로드맵 국내외 UHDTV 방송 동향 58 제 5 장 결론 62 참고문헌 63 - iii -

6 표 목 차 <표 2-1> 주파수 대역별 명칭 및 용도 3 <표 2-2> 300MHz 이하 주파수 이용 현황 6 <표 2-3> TV 방송사별 송신소 현황 8 <표 2-4> 최근 5년간 인증 현황 9 <표 2-5> MHz 대역에서 운용중인 방송제작 및 공연지원용 무선국 현황 9 <표 2-6> 국내 무선마이크 주파수 이용 현황 1 1 <표 2-7> 기관별 무선통신 이용현황 1 3 <표 2-8> 안전망 이용기관 1 4 <표 2-9> 700MHz 방송 채널 번호표(안) 8 1 <표 2-10> 주파수 트래픽 및 소요량 2 1 <표 2-11> 모바일 광개토 플랜 단계 별 주파수 확보 계획 2 2 <표 2-12> 이동통신 기술별 특성 3 0 <표 2-13> 국내 이동통신 주파수 할당 현황 3 1 <표 3-1> 이동통신 기술 특징 3 7 <표 3-2> 단계별 서비스 추진 전략 3 8 <표 3-3> 주요 국가별 이동통신 연구 동향 3 9 <표 3-4> 모바일 네트워크 기술방식별 트래픽 전망 4 2 <표 3-5> 이동통신 서비스 유형 4 4 <표 3-6> 주파수 소요량 산출 단계 4 5 <표 4-1> 디스플레이 별 한계해상도 4 9 <표 4-2> HDTV와 UHDTV 주요 특징 비교 1 5 <표 4-3> DVB-T, DVB-T2 비교 5 5 <표 4-4> 국내 UHD 등 실감미디어 산업육성 정책 iv -

7 <표 4-5> 지상파 방송사의 UHDTV 추진 경과 7 5 <표 4-6> 단계별 UHDTV 추진 계획 8 5 <표 4-7> NHK 지상파 실험방송 기술규격 v -

8 그 림 목 차 [그림 2-1] 대한민국 주파수 분배도표(300MHz미만) 5 [그림 2-2] 470MHz 미만 주파수 분배 현황 6 [그림 2-3] DTV 전환 채널 현황 7 [그림 2-4] 국내 470MHz 대역 주파수 분배 현황 8 [그림 2-5] MHz 대역 주파수 이용 현황 0 1 [그림 2-6] 국가재난안전통신망 구축 개념도 16 [그림 2-7] 국가재난안전통신망 구축 계획(안) 1 7 [그림 2-8] 700MHz 대역 활용방안 1 9 [그림 2-9] 국내 밴드 플랜( MHz 대역) 3 2 [그림 2-10] ITU-R MHz 대역 채널배치(안) 4 2 [그림 2-11] 세계 주요국 DTV 전환 일정 4 2 [그림 2-12] APT의 아태지역 공통 700MHz 대역의 밴드 플랜 5 2 [그림 2-13] ATP 밴드 플랜( MHz 대역) 5 2 [그림 2-14] 유럽 700/800MHz대역 이용 플랜(예) 6 2 [그림 2-15] DTV 전환 전 유럽 6 2 [그림 2-16] DTV 전환 후 유럽 6 2 [그림 2-17] 전환 전 영국 27 [그림 2-18] 전환 후 영국 27 [그림 2-19] 미국 MHz 대역 이용 현황 8 2 [그림 2-20] 전환 전 미국 28 [그림 2-21] 전환 후 미국 28 [그림 2-22] 일본 700MHz대역 이용 현황 2 9 [그림 2-23] 전환 전 일본 29 [그림 2-24] 전환 후 일본 29 - vi -

9 [그림 2-25] 국내 이동통신 주파수 할당 현황 32 [그림 2-26] RFID/USN 기술 개요 3 3 [그림 2-27] 선진형 원격검침 인프라 개념도 34 [그림 2-28] 국내 무선마이크 주파수 이용 현황 35 [그림 2-29] 국내 무선전화기 주파수 이용 현황 35 [그림 3-1] 이동통신 표준화 진화 과정 36 [그림 3-2] 주요 국가별 이동통신 연구 동향 41 [그림 3-3] 국내 무선데이터 트래픽 통계(2013년 6월) 3 4 [그림 3-4] ITU-R Rec. M.1768의 주파수 소요량 예측 방법 6 4 [그림 4-1] 방송 서비스 발전 방향 48 [그림 4-2] 지상파 디지털방송 표준화 일정 52 [그림 4-3] ATSC 3.0 전체 표준화 로드맵 3 5 [그림 4-4] NHK의 8k UHDTV 전송실험 0 6 [그림 4-5] KBS의 4k UHDTV 실험방송 vii -

10 요 약 문 1.제목 o 미활용 주파수 활용방안 수립을 위한 1GHz이하 대역 이용 동향 연구 2.연구 목적 및 필요성 o 최근 방송, 교통, 교육, 의료, 통신, 에너지 등 사회 전 분야에서 주파수 활용 기술을 이용한 서비스가 확대되고 있는 상황 - 방송, 이동통신 뿐만 아니라 사물인터넷을 필두로 다양한 신규 서비스를 제공하기 위해 주파수는 필수 인프라로 인식되며 분배 수요가 꾸준히 발생 - 특히, HDTV 서비스의 시험방송 이후, 차세대 UHDTV 방송으로의 전환 준비를 서두 르고 있는 상황에서 지상파 방송을 위한 주파수 확보 필요성 대두 o 최근 지상파 방송의 디지털 전환 완료와 방송채널 재배치에 따라 미활용 대역으로 남게 된 MHz 대역은 전파특성이 우수해 활용도가 높은 대역으로 인식되며 방 송, 통신, 재난안전, 그리고 기타 소출력 무선기기 등의 용도로 분배 수요가 발생하 고 있음 - 활용가치가 높은 MHz 대역 주파수의 국내 이용현황과 국제전기통신연합 (ITU)을 비롯한 해외 주요국 동향을 수집하여 국내 차세대 방송 주파수 확보 정책 추진을 위한 기초 자료로 활용하기 위한 연구 필요 - viii -

11 3.연구의 구성 및 범위 o 1GHz 이하의 주파수 대역의 이용현황 - 1GHz 이하의 주파수 대역을 470MHz이하, MHz, MHz, 806MHz 이상의 네 개 구간으로 나누어 국내 이용현황을 조사하고, 미활용 주파수 현황을 파악 - DTV 전환 이후 미활용 대역인 MHz 대역에 대해서는 주파수 이용 현황과 방송, 통신, 재난 등 분야별 주파수 분배 수요와 관련 연구 및 정책 동향을 조사 o 통신 기술과 표준화 동향, 통신 주파수 소요량 연구 사례와 주파수 확보를 위한 정책 동향 조사 o 방송 기술과 표준화 동향, 방송 주파수 소요량 연구 결과와 관련 정책 동향 정리 4.연구 내용 및 결과 o 470MHz이하 대역의 이용 현황 조사 정책 동향 - 주로 해상 통신, 선박 레이더, 항공업무, 음성 통신, 표준시보, 위성통신, 우주연구 등 공공업무에 사용 중 o MHz 대역의 이용 현황 및 정책 동향 - 이동,고정,방송 업무에 분배되어 주로 방송업무용으로 사용되고 있음 년 MHz 대역을 이용하던 아날로그 방송을 종료하였고,기존 채널을 재 - ix -

12 배치하여 MHz대역(228MHz폭)에서 38개 채널을 디지털 지상파 방송용으로 사 용하고 있음 o MHz 대역의 이용 현황 및 정책 동향 - (재난) 미래창조과학부는 LTE 기술방식에 재난안전 요구사항을 수용하는 기능을 갖고 있는 PS-LTE 방식으로 결정하고, 700MHz대역 내 20MHz폭 분배(안) 확정 - (방송) 향후 지상파 방송은 UHD 로 진화할 것이므로 지상파 UHD 전국방송 실시와 이를 위해 MHz 대역에서 UHD 방송용으로 총 9개의 채널 확보 요구 - (통신) 모바일 트래픽 증가에 대처하기 위한 연차별 주파수 확보 계획(모바일 광개 토 플랜)을 마련하고 700MHz 주파수 대역에서 우선 40MHz폭 배치 계획(안) 발표 o 806MHz 이상 이용 현황 조사 정책 동향 - 무선 마이크, 무선전화기, RFID/USN용으로 사용 중에 있고, 최근 사물인터넷 활성 화에 따른 선진형 원격검침(AMI)에 활용되고 있음 o (통신기술 표준화 동향) 세계 각국은 2016년부터 5G 표준화를 본격적으로 추진하여 주도권 확보를 위해 초기 단계부터 정부와 민간기업의 협력을 기반으로 경쟁적으로 투자하고 있음 o (방송기술 표준화 동향) ATSC와 DVB에서 지상파 디지털방송 표준화 진행 중이고, DVB에서는 HEVC 기술을 UHDTV Phase 1 표준으로 승인 - x -

13 5.정책적 활용 내용 o 1GHz 이하 대역의 미활용 및 미할당 주파수를 발굴하여 추가적인 신규 주파수 확보 방안 마련에 대한 기초 자료로 활용 예상 o 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 정책 방안 마련에 활용 6.기대효과 o 본 연구를 통해 희소한 국가자원인 주파수를 효율적으로 활용함으로써, 1GHz 이하 주 파수 대역의 효율적 이용 활용 기대 o 주파수 자원을 적기 공급할 수 있도록 하여 관련 산업 활성화와 고용 창출 등에 기 여할 것으로 예상 - xi -

14 SUMMARY 1.A studyonusagestatusoffrequencybandbelow 1GHz -tomakeplanstoutilizeunusedfrequencybands- 2.PurposeandNecessityoftheResearch o Using the latest broadcasting frequency utilization technology, transportation, education, healthcare, communications, energy, and the situation is being extended to all sectors of society The services using frequency utilization technology are being currently extended to all sectors of society, such as broadcasting, transportation, education, healthcare, communications and energy - Broadcasting, mobile communication, as well as the frequency in order to provide a variety of new services, led by the object is recognized as an essential Internet infrastructure allocation demand is consistently generated The radio frequency is considered as an essential resource in providing various new services such as broadcasting, mobile communications and IoT, and it leads to continuous demands for allocating frequency bands. - In particular, since the test broadcast of HDTV services, the needs to secure frequencies for terrestrial broadcasting service has been emerged, under the circumstance that it is in a hurry to transition to the next-generation UHDTV broadcasting. - xii -

15 o Recent terrestrial broadcasting of digital conversion has been completed and broadcast MHz bands remain unutilized bandwidth according to the channel relocation is recognized as a high bandwidth utilization by excellent propagation characteristics broadcasting, communications, disaster safety, and other low power wireless devices, such as with the purpose distributed generation and demand that Following digital TV transition and completion of broadcasting channel relocation, unused MHz band is recognized as highly used frequency bands because of excellent propagation characteristics. Also, demands for allocating this bandwidth for various usage, such as broadcasting, communications, disaster safety and other low power wireless devices. - Research necessary to take advantage of valuable collection of domestic and foreign usage, including major trends International Telecommunication Union (ITU) to take advantage of the high frequency band MHz as the basis for the next generation of broadcast frequencies to secure domestic policy implementation The study on the current usage status of highly valuable MHz bands in Korea and the world, including ITU is needed to implement the policy for securing the next generation broadcasting frequencies. 3.ContentsandScopeoftheResearch o Usage status of the frequency band below 1GHz - 1GHz the following frequency bands below 470MHz, MHz, MHz, divided into four sections over 806MHz investigate domestic usage, and determine the frequency Status unutilized The frequency band below 1GHz is divided into four sections, 470MHz, MHz, MHz, and over 806MHz, usage status of each frequency band is investigated, and then the - xiii -

16 unutilized frequency band is identified. - DTV transition for unutilized since the 698~806MHz band frequency band usage and broadcasting, communications, disaster, including frequency distribution sector demand and the Research and Policy Trends Survey As for unutilized MHz band after DTV transition, current usage status, frequency demands in the sectors like broadcasting, communications and disaster and related policy are investigated. o communication technology, standardization trends, examples of studies on communication frequency requirements and policy trend for frequency securing are investigated. o The results of research on broadcasting technology, standardization trends, and related policy trends are summarized 4.ResearchResults o The current policy and usage status of the band below 470MHz - These frequency bands are mainly used in public affairs such as maritime communications, marine radar, air service, voice communications, standard time signal, and satellite communications. o The current policy and usage status of MHz band - It is allocated to mobile, fixed and broadcasting uses being mainly utilized for broadcasting service - xiv -

17 - Analog broadcasting was completely turned off in 2012, 37 channels over MHz band are used for digital terrestrial broadcasting service after relocating the existing channels. o The current policy and usage status of MHz band - (Disaster) The Ministry of Science, ICT and future Planning(MSIP) decided PS-LTE that has the ability to accommodate a disaster safety requirements in LTE technology, and confirmed allocating 20MHz bandwidth in 700MHz. - (Broadcast) because it will evolve into future terrestrial broadcasting terrestrial UHD UHD UHD national television broadcast in MHz conducted with a total of nine bands for this channel allocation request. (Broadcast) Because it is expected that the current terrestrial broadcasting will evolve into UHD, securing 9 channels in MHz band for UHD broadcasting is required. - (Communication) provided annual frequency securing planning (mobile Gwanggaeto plan) to cope with the increase in mobile traffic and priority 40MHz 700MHz band width layout plan (plan) announced o The current policy and usage status of over 806MHz band - It is used for wireless microphone, a wireless telephone and RFID/USN and, also utilized in automatic meter reading (AMI), in accordance with IoT reactivation o (Communication Technology Standardization), the world is based on the cooperation between the government and private companies from early stage to ensure the initiative - xv -

18 to promote standardization in earnest, the 5G 2016 and that competitive investment Foreign countries are competitively investing based on the cooperation between the Government and Industry from the early stage, in order for reserving o (Broadcast Technology Standardization) is underway in ATSC terrestrial digital broadcasting standards and DVB, DVB approve the HEVC technology UHDTV Phase 1 standard The terrestrial digital broadcasting standards is underway by ATSC and DVB, and DVB approved HEVC as an UHDTV Phase 1 standards. 5.PolicySuggestionsforPracticalUse o 1GHz to identify unutilized and unassigned frequencies below the expected range used as basic data for additional ways to secure new frequencies provided It is expected to be used for basic source to secure new additional frequencies by identifying unutilized and unassigned frequencies below 1GHz band o policy scheme utilized in a limited frequency resources provided that can be used effectively Itisusedforpreparingthepolicyschemethatefectivelyutilizethescarcespectrum resources. 6.Expectations o By leveraging scarce national resources effectively through this study, it is expected to take advantage of the efficient use of the frequencies below 1GHz band o It is expected to supply spectrum resource needed at the right time leading to - xvi -

19 contribution contribute to industry revitalization and job creation. - xvii -

20 CONTENTS Summary Chapter1.Introduction Chapter2.Usagestatusoffrequencybandbelow 1GHz Section1 frequenciesbelow 470MHz band Section2 frequencyrange470mhz 698MHz Section3 frequencyrange698mhz 806MHz 1.Usagestatusoffrequenciesfor 2.Usagestatusoffrequenciesfordisastersafetycommunications a.conceptofpublicsafetycommunicationnetwork b.plantouse700mhz PublicSafetyCommunicationNetwork 3.Usagestatusofbroadcastingfrequencies 4.Usagestatusofmobilecommunicationsfrequencies 5.Globaltrend a.itu b.apt c.eu d.uk e.us f.japan Section4 frequenciesabove806mhz band - xviii -

21 1.Usagestatusofelectroniccommunicationsfrequencies 2.Usagestatusofunlicensed frequencies Chapter3.Mobilecommunicationstechnologytrend Section1mobilecommunicationstechnologytrend Section2futuremobilecommunicationstechnologytrend Section3Predictionoffuturemobiledatatrafic Section4mobilecommunicationsfrequencyrequirement Chapter4.Broadcasting technology trend Section1Broadcastingtechnologytrend 1.Broadcastingservice 2.Conceptand characteristicsofuhdtv broadcasting Section2 futurebroadcastingtechnologytrend 1.UHDTV broadcastingstandardization a.atsc standardizationstatus b.dvb standardizationstatus c.fobtv standardizationstatus 2.UHDTV market 3.Roadmap foruhdtv development 4.UHDTV broadcastingtrend Chapter5.Conclusion References - xix -

22 제 1장 서 론 전파는 국가의 소중한 유한자원으로 통신 기술의 발전과 함께 전파 자원의 가치가 중요 하게 생각되고 있다. 최근 전파 이용 기술의 활용이 방송, 교통, 교육, 의료, 통신, 에너지 등 사회 전분야로 확대되고 있는 상황이다. 전파산업의 두 축으로 인식되는 방송과 통신은 전통적이고 대표적인 전파이용 서비스이다. 지상파 방송의 디지털 전환으로 방송기술의 진화가 가속화 되면서 HDTV와 3DTV 시대가 시작되었고, 차세대 방송기술에 대한 논의가 이미 활성화되어 UHDTV 도입을 위한 준비 필 요성이 제기되고 있으며, 이러한 준비 과정의 하나인 채널(주파수) 확보는 최우선적으로 해 결되어야 하는 과제로 인식되고 있다. IT분야 시장조사 업체인 가트너는 2014년 10대 IT 트렌드로 모바일 기기의 다양성과 관 리, 만물인터넷(IoE 1) ) 등을 선정한 바 있다. 2007년 애플 社 는 스마트폰인 아이폰을 출시하 면서 스마트폰에 대한 수요가 급격하게 증가하게 되는 촉진제 역할을 하였고, 이로 인해 아날로그방식의 음성통화 중심 서비스에서 동영상, SNS 2) 등과 같은 데이터 사용 중심으로 사용자 패턴이 변화되었다. 최근 아이워치나 갤럭시 기어 같은 새로운 형태의 모바일 스 마트 기기들이 출시되는 등 데이터 중심의 어플리케이션 및 서비스가 활성화 되고, 이러 한 현상은 무선트래픽의 증가로 이어져 이를 해결하기 위한 방안의 하나로 주파수 자원 확보의 중요성이 대두되고 있는 현실이다. 이와 같이 방송, 이동통신 뿐 아니라 사물인터넷을 필두로 다양한 신규 서비스를 제공 하기 위해 주파수는 필수 인프라로 인식되며 분배 수요가 꾸준히 발생하고 있으며, 유한 자원인 주파수의 효율적 활용을 위해 현재 이용 중인 대역의 회수 재배치, 주파수 공동 사용 등 많은 노력이 진행 중에 있다. 1) IoE : Internet of Everything 2) SNS : Social Networking Service - 1 -

23 이러한 관점에서 지상파 방송의 디지털 전환 추진은 방송기술의 진화의 의미에 주파수 의 효율적 활용이라는 의미를 더할 수 있다. 국내에서는 디지털 방송의 시작과 방송채널 재배치로 MHz대역 총 108MHz폭의 주파수가 미활용 대역으로 남게 되었다. 이 주파 수 대역은 전파특성이 우수해 활용도가 높은 대역으로 인식되며 방송, 통신, 재난안전, 그 리고 기타 소출력 무선기기 등의 용도로 분배 수요가 발생하며, 주파수 확보를 위한 보이 지 않는 전쟁이 진행되고 있다 해도 과언이 아닐 것이다. 이와 같이 1GHz이하 주파수 대역의 포화와 DTV 전환 대역 등 미활용 또는 미할당된 주파 수 대역의 효율적 관리의 중요성이 대두되는 현실에서, 본 연구에서는 방송용으로 활용가 치가 높은 1GHz 이하의 주파수 대역의 국내 이용현황과 국제전기통신연합(ITU)을 비롯한 해외 주요국 동향을 살펴보았다. 먼저 2장에서는 1GHz 이하의 주파수 대역을 470MHz이하, 470MHz 698MHz, 698MHz 806MHz, 806 MHz 이상의 네 개 구간으로 나누어 국내 이용현황을 조사하고, 미활용 주파수 현황을 파악 하였고, 특히 DTV 전환 이후 미활용 대역인 698MHz 806MHz 대역에 대해서는 주파수 이용 현황과 방송, 통신, 재난 등 분야별 주파수 분배 수요와 관련 연구 및 정책 동향을 조사해 정리하였다. 본 연구에서는 방송과 통신 두 가지 측면에서의 동향을 정리하는데 많은 지 면을 할애하여 3장에서는 통신 기술과 표준화 동향, 통신 주파수 소요량 연구 사례와 주파 수 확보를 위한 정책 동향을, 4장에서는 방송 기술과 표준화 동향, 방송 주파수 소요량 연 구 결과와 관련 정책 동향을 정리하였다. 5장에는 2013년 12월 31일로 지상파 아날로그 방 송 종료에 따라 발생하는 잔여대역( MHz, 108MHz폭)에 대한 방송분야와 이동통신 분 야의 국내외 정책 및 이용 현황을 사실 위주로 요약해 정리함으로써 국내 차세대 방송 주 파수 확보 정책 추진을 위한 기초 자료로 제시하였다

24 제 2장 국내 1GHz이하 주파수 이용 동향 전파는 빛의 속도로 진행을 하여 직진, 반사, 굴절, 간섭, 회절의 성질을 가지고 있다. 고 주파 대역으로 갈수록 직진성이 강하고, 대역폭이 넓어 고속전송이 유리하지만 대기감쇄 가 큰 특성이 있다. 전파의 주파수는 3kHz를 기점으로 10배마다 구분하여 각각 명칭을 부여하였고, 파장도 10배 마다 구분하고 있다. <표 2-1> 주파수 대역별 명칭 및 용도 파장 주파수 명칭 용도 100km 10km 3kHz 30kHz VLF 극초파 선박통신용 10km 1km 30kHz 300kHz LF 장파 선박통신용 1km 100m 300kHz 3000kHz MF 중파 AM 라디오 방송, 교통정보 100m 10m 3MHz 30MHz HF 단파 단파방송, 아마추어무선, 군용통신 10m 1m 30MHz 300MHz VHF 초단파 TV, FM방송, 이동전화, 군용통신 1m 10cm 300MHz 3000MHz UHF 극초단파 10cm 1cm 3GHz 30GHz SHF 마이크로파 TV, 우주통신, 이동전화, 군용통신 기상항공용, 선박용 레이더 1cm 1mm 30GHz 300GHz EHF 밀리미터파 VLF(Very Low Frequency)는 3kHz부터 30kHz 대역이고, 파장은 100km 10km로서 극초파라 고 칭하며, 지구의 표면에 따라 안정성 있게 전파하는 성질을 이용하며, 대양의 선박이 위 - 3 -

25 치를 알기 위한 원거리 무선항행 원조 시스템에 사용되고 있다. LF(Low Frequency)는 30kHz부터 300kHz 대역이고, 파장은 10km 1km로 긴 편이며 장파라 라고도 하며, 간단한 장치로 멀리까지 교신할 수 있으므로 1930년대 까지는 많이 이용되 었으며, 현재는 일부의 선박이나 항공기의 항로 위치 안내용으로 사용되고 있다. MF(Midium Frequency)는 30kHz부터 3000kHz 대역이고, 파장은 1km 100m의 중간정도로 중파라고도 하며, 수백 kw에 이르는 대 전력 송신기를 간단하게 제작할 수 있기 때문에 라 디오 방송용으로 세계 각국에서 사용되고 있다. HF(High Frequency)는 3MHz부터 30MHz 대역이고, 파장은 100m 10m로 짧으며, 단파라고 도 하며, 단파 대역의 전파는 지표로부터 약 200km의 전리층에서 반사되어 되돌아오기 때 문에 낮은 전력으로도 효율적으로 장거리까지 보낼 수 있는 이점이 있다. VHF(Very High Frequency)는 30MHz부터 300MHz 대역이고, 파장은 10m 1m로 아주 짧으 며, 초단파라고 한다. 파장이 짧기 때문에 안테나도 소형이고 복사효율이 양호하며, 송수 신 전파에 상한 방향 선택성을 가진다. UHF(Ultra High Frequency)는 300MHz부터 3000MHz 대역이고, 파장은 1m 100cm로 극초단 파라고 한다. 파장이 짧은 전파를 사용함으로서 제품의 소형화가 가능하고, VHF대역보다 넓은 대역을 가진다. 주로 TV, 사업자용 이동통신 등이 사용하고 있는 주파수 대역이다. SHF(Super High Frequency)는 3GHz부터 30GHz 대역이고, 파장은 100cm 1cm이고, 흔히 마 이크로파라고 불린다. 비교적 작은 안테나로 첨예한 빔을 얻을 수 있어 점 대 점(Point to Point)통신이 가능하며, 다른 전파로부터의 방해 및 다른 전파에 대한 방해가 적다. 외부 잡음이 작으므로 광대역 변조로 신호 대 잡음비(S/N)를 크게 개선할 수 있다. 주로 레이더 와 위성통신에 사용되고 있다. EHF(Extreme High Frequency)는 30GHz부터 300GHz 대역이고, 파장은 1cm 10mm이다. 초광 대역 전송이 가능하고 안테나와 송수신 장치의 소형화 및 경량화가 가능하다. 구름이나 안개와 같은 수증기의 입자 등에 흡수되거나 산란되는 현상이 많이 발생하는 단점이 있다. EHF를 본격적으로 이용하려면 기술적으로 많은 어려움이 있지만, 이것을 해결하면 대용 량의 음성, 화상 및 데이터 전송이 가능하고 각종 뉴미디어 또는 멀티미디어에 이용할 수 있을 것으로 예상된다. 현재 주로 고정통신, 이동통신, 위성통신, 무선항행, 지구탐사, 천문 등 다양한 업무로 활용되고 있다

26 제 1절 470MHz 미만 주파수 470MHz 미만 주파수는 HF대역, VHF대역 및 UHF대역 일부에 포함된다. 300MHz 미만 대역 은 주로 해상 통신, 선박 레이더, 항공업무, 음성 통신, 표준시보, 위성통신, 우주연구 등 공공업무에 사용되고 있으며, 13.56MHz ISM대역이 RFID 등 자계유도 기술을 이용한 소출력 무선기기로 일부 활용되고 있다. [그림 2-1] 대한민국 주파수 분배도표 (300MHz미만) 300MHz 미만 대역에서 방송용 주파수는 3MHz 미만에서 1.08MHz폭, 3 30MHz 대역에서 MHz폭, MHz 대역에서 85MHz폭으로 총 MHz폭이 분배되어 있다. 주요 통신용 주파수를 정리해 보면, 27MHz ISM 대역이 생활무전기용, MHz대역이 주파수 공용통신용, MHz대역이 간이무선국과 아마추어 통신용으로, 그리고 MHz대역이 산업현장에서 사용되는 무전기용으로 이용되고 있다

27 [그림 2-2] 470MHz 미만 주파수 분배 현황 자료 : 미래전파공학연구소(2013) <표 2-2> 300MHz이하 주파수 이용 현황 3MHz 미만 3 30MHz MHz 주파수 대역폭 주파수 대역폭 주파수 대역폭 소계 1,080 소계 4,015 소계

28 제 2절 470MHz 698MHz 주파수 (분배 및 이용 현황) 국내에서 MHz대역(336MHz폭)은 이동,고정,방송 업무에 분배되어 주로 방송업무 용으로 사용되어 왔으며,2008년 3월 정부는 지상파 텔레비전방송의 디지털 전환과 디지 털 방송의 활성화에 관한 특별법 에 따라,아날로그 지상파 방송의 디지털 전환을 완료 하였고, MHz 대역을 이용하던 기존 채널을 재배치하여 MHz대역(228MHz폭)에 서 38개 채널을 디지털 지상파 방송용으로 사용할 수 있도록 하였다. [그림 2-3] DTV 전환 채널 현황 자료: 한국지상파디지털방송추진협회(DTVKorea) 38개 디지털 지상파 방송 채널은 KBS1,KBS2,EBS,MBC,SBS와 각 지역 민영방송에서 사용하도록 되어있으며,전국 513개 송신소에서 각 지역별로 해당 주파수 대역의 전파를 송신하도록 구성되어 있으며,전국에 TV 방송사별 송신소는 1,301개소(2013년 말 기준)가 이 주파수 대역을 이용하도록 설치되어 운영 중이다

29 <표 2-3> TV 방송사별 송신소 현황 ( 13년말 기준, 단위:개소) 구 분 KBS1KBS2 EBS MBC SBS CJB G1 JIBS JTV KBC KNN OBS TBC TJB UBC 합계 방송국 방송 ,237 보조국 합 계 ,301 음영지역 커버를 위한 동일채널 소출력 중계기는 254개소 설치(2013년 말 기준) MHz 대역에서는 지상파 방송 이외에도 방송제작 및 공연지원을 위한 무선설비를 정부의 허가를 받아 사용이 가능하도록 되어 있다. [그림 2-4] 국내 MHz 대역 주파수 분배 현황 이는 기존의 허가용 음성 및 음향신호 전송용 주파수 MHz대역(8MHz폭)이 2015년 6 월말 이용이 종료되는 것에 대비하여, 채널 부족을 대비하기 위한 대체 대역으로 방송 수 신에 간섭을 주지 않는 조건을 만족해야 이용이 가능하도록 2010년 분배표가 개정되고 기 술기준이 마련되어 2011년 2013년 3년간 120개의 무선국이 제품의 적합성 평가를 통과하 여, 2013년 말 현재 4,283국의 방송제작 및 공연지원용 무선국이 정부의 허가를 받아 운영되고 있다

30 <표 2-4> 최근 5년간 인증 현황 대역 년도 계 MHz MHz대역은 별도의 기술기준이 없어 적합성평가 대상에 해당하지 않음 <표 2-5> MHz 대역에서 운용중인 방송제작 및 공연지원용 무선국 현황 구분 방송 공연 문화 정부 기관 ( 13년말 기준) 종교 호텔 극장 연수원 리조트 학교 컨벤션 기타 계 국수 , ,283 비율 (%) 자료: 한국전파진흥협회 - 9 -

31 제 3절 698MHz 806MHz 주파수 국내 MHz 대역은 지상파 방송의 디지털 전환 이전에는 지상파 방송용으로 주로 사용하고,일부 대역을 음성 및 음향신호 전송용 특정소출력 무선기기 용으로 사용해 왔다. [그림 2-5] MHz 대역 주파수 이용 현황 채널 ATV ATV ATV ATV/DTV ATV/DTV DTV 주파수 MHz TV 방송 무선 마이크 MHz 2013년 말 지상파 방송의 디지털 전환과 방송채널 재배치가 완료되어 현재 지상파 방송 용으로 사용하고 있는 무선국은 없지만 MHz대역의 음성 및 음향신호 전송용 특 정소출력 무선기기 는 아직까지 이용이 지속되고 있는 상황으로, 이러한 통칭 비면허 무 선마이크 이용 현황 및 관련 정책 동향과 디지털 전환 이후 재난안전통신, 이동통신, 방송 등 MHz 주파수 대역 활용방안 마련을 위한 정책 및 연구 사례를 다음에 정리하였 다

32 1. 음성 및 음향신호 전송용 특정소출력 무선기기 이용 현황 무선마이크는 음성을 수집하여 선 없이 전송하는 장치로, 가수 사회자 배우 등이 장 소의 제약 없이 움직일 수 있기 때문에 방송 극장 등 다양한 장소에서 이용되고 있다. 국 내에서는 MHz대역, 2.4GHz대역, MHz 대역에서 사용하고 있다. <표 2-6> 국내 무선마이크 주파수 이용 현황 구 분 주파수대역 채널간격 출력 비 고 허가 (228MHz폭) 200kHz 250mW 방송, TVWS 공동 (8MHz폭) 200kHz 50mW 2015년 6월말 종료 , , (2.27MHz폭) 60kHz (0.26MHz폭) - 비면허 , (4.86MHz폭) (12MHz폭) 200kHz 10mW 2020년 12월말 종료 (12.5MHz폭) 2012년말 확대 공급 정부는 2008년.12월 지상파 방송의 디지털 전환으로 확보되는 700MHz대역 활용을 위해 동 대역에 분배된 비면허 무선마이크용 주파수( MHz) 사용기한을 2012년 12월 말로 종료하는 내용의 주파수 분배표 개정을 추진하였고, 동 대역 무선마이크 적합인증도 2010 년 12월말 종료하였으나 旣 인증 받은 무선마이크의 생산과 판매가 지속됨에 따른 소비자 피해 발생 가능성에 대한 우려의 목소리가 높아졌다. 이에 따라 이용자 피해 및 시장혼란 을 방지하고 무선마이크 산업 활성화를 유도할 수 있는 정책방안 마련 필요성이 제시되었 고, 정부는 현황 파악을 추진하였다. 그 결과를 간략히 소개하면 다음과 같다. 제조 판매업체는 MHz대역 무선마이크의 재고물량 소진을 위해 여전히 제조 판매를 진행하고 있었고, 이용자는 MHz대역 무선마이크 사용이 2013년부터 불가능

33 하다는 사실을 잘 모르고 있어 동 대역 마이크 구매와 이용이 지속적으로 발생하는 한 편, 정부의 정책 홍보로 이러한 사실을 접한 이용자들은 손실보상, 사용기한 연장 등을 요구 하는 민원을 지속적으로 제기하였다. 이러한 문제점과 이용자 피해의 예방을 위해 정부는 MHz대역 무선마이크 생산 수입 판매중지를 위한 제도를 마련하고, 무선마이크 이용 가능 채널 부족 등의 문제를 예방하기 위해, 기존 900MHz대역 7MHz폭( MHz)인 무선마이크 주파수대역을 12.5MHz폭 ( MHz)으로 확대 공급하였다. 또한 기존에 합법적으로 인증을 받은 무선마이크를 구입하여 사용하는 이용자에 대해서는 일정기간 단속을 유예함으로써 이용이 종료되는 700MHz대역 무선마이크 시장이 자연스럽게 900MHz대역 무선마이크 시장으로 전환될 수 있는 시간을 부여하였다. 학교, 학원, 종교단체, 방송업계, 공연(91개 음향기기 렌탈업체 포함)업계, 호텔, 웨딩홀, 일반기업, 병원, 노래방/단란주점/유흥업소 등 사회 전반에 걸쳐 널리 이용되고 있는 무선 마이크는 그 이용현황이 정확하게 파악된 바는 없으나, 700MHz 대역 제품이 전체 시장의 70% 이상을 차지하고 있는 것으로 알려져 있으며, 한국전파진흥협회에서는 교체 수량으로 시장 규모 산출시 연간 약 2천억원 규모의 시장을 형성하고 있는 것으로 추정하고 있다. 정부는 보상판매 유도와 지속적인 홍보를 통해 700MHz 대역 제품의 빠른 이용종료 또는 주파수 전환을 유도하고 있으나, 아직까지는 널리 사용되고 있는 것으로 보인다. 2. 재난안전통신용 주파수 이용 현황 가. 국가재난안전통신망 개요 안전망 이용기관은 소방, 경찰, 군, 해양경찰, 의료, 전기, 가스, 지방자치단체 등 재난대 응 324개 기관이 있으며, 재관관리 책임기관과 긴급구조 지원기관 등 1,000개 이용 권장기 관이 있다. 안전 관련 활동을 수행하는 민간기구 및 단체는 안전행정부 장관의 허가를 득 하면 이용기관이 될 수 있다. 기관별 TETRA 3), iden 4), VHF/UHF 등 다양한 기술방식을 도 3) TETRA(Terrestrial Trunked RadioRadio) 4) iden(integrated Digital Enhanced Network)

34 입하여 운용 중이며, 2003년 이후부터 주파수공용통신방식(TRS 5) )인 TETRA를 본격 도입 하였다. 작년 말 기준 19만 5천여 대가 운용 중이며, 경찰, 소방, 지자체, 해경이 대부분을 차지하고 있다. 기술방식은 TETRA 44%, iden 3.5%,VHF 41%, UHF 15% 이용 중이다. <표 2-7> 기관별 무선통신 이용현황 구분 기술방식 구축방식 이용업무 경찰청 소방방재청 TETRA VHF/UHF TETRA VHF/UHF 자가망 (6대 광역시) 전국 자가망 (서울, 경기) 전국 o 재난시는 통합지휘통신망으로 활용 o 평시는 치안용으로 사용 - 1순위: 112신고 및 사고처리 - 2순위: 집회시위통제 - 3순위: 주요행사 및 교통관리 인천지방경찰청은 2개 TETRA망(모토로라, 텔트로닉) 사용 중 소방행정 지휘 및 소방작전 해양경찰청 지자체 TETRA VHF/UHF 상용망 전국 o 해상안전관리 및 업무 연락 o 선박 조난, 작전 통신을 위하여 VHF, MF/HF, 위성통신 등 자가망 운영 중 VHF, UHF 등 전국 산불예방용 무선통신망(시^군 단위로 구축 운영) 공군 WiBro 자가망 13개 비행단 정비 업무(정비데이터 기록^입력) 한국전력 TETRA 자가망 음성, 무인자동화시스템 철도청 LTE-R 자가망 열차제어(통신장비 개발 연구 중) 5) TRS(Trunked Radio Service)

35 <표 2-8> 안전망 이용기관 분야 대상수 세부이용기관 소방 19 경찰 18 군 20 소방방재청, 소방본부18(중앙119구조대, 서울, 부산, 대구, 인천, 광주, 대전, 울산, 세종, 경기1, 경기2, 강원, 충북, 충남, 전북, 전남, 경북, 경남, 제주) 경찰청, 지방경찰청17(서울, 부산, 대구, 인천, 광주, 대전, 울산, 경기1, 2, 강원, 충북, 충남, 전북, 전남, 경북, 경남, 제주) 국방 20(탐색구조부대17(특전사7, 항작사1, 해작사6, 공작사3), 전문재난구조부대3(수방사, 9특전여단, 7특전여단)) 해양경찰 5 해양경찰청, 지방해양경찰청 4(동해, 남해, 서해, 제주) 의료 13 국립중앙의료원, 응급의료정보센터 12(서울권역(서울대학교병원), 부산권역(부산대학교병원), 대구권역(경북대학교병원), 인천권역(가천의과대학교), 광주권역(전남대학교병원), 대전권역(충남대학교병원), 울산권역(울산대학교병원), 경기북부권역(의정부성모병원), 경기남부권역(아주대학교병원), 영동권역(강릉동인병원), 영서권역(원주기독병원), 충북권역(충북대학교병원), 전북권역(전북대학교병원), 전남권역(목포한국병원), 경북권역(안동병원), 경남권역(삼성창원병원)) 전기 2 한국전력공사 및 한국전기안전공사 산하기관 포함(전국) 가스 2 한국가스공사 및 한국가스안전공사 산하기관 포함(전국) 지방자치단체 (기초자치단체포함) 17 (-228) 서울, 부산, 대구, 인천, 광주, 대전, 울산, 세종, 경기, 강원, 충북, 충남, 전북, 전남, 경북, 경남, 제주 계

36 나. 국가재난안전통신망 700MHz 이용 계획 현재 세월호 참사 같은 재난이 발생하였을 때, 재난대응 기관들이 VHF, UHF, TRS 등 주 파수대역과 통신방식이 달라 상호 통신이 어려우며, 신속하고 체계적인 협력 대응이 어렵 다. VHF/UHF 무전기용으로 할당된 2.8MHz대역폭을 1,700여 개 공공기관이 사용 중으로 충분한 채널 확보가 곤란하여 운영이 불편하다. TRS도 음성 통신 위주로 운영 중으로 데 이터 통신이 거의 불가능하다. 향후 재난발생 초기단계(Golden Time) 에 신속한 대응에 필 요한 사진, 영상 등 멀티미디어 이용이 가능한 통신방식으로 전환이 필요하다. 통합지휘무 선통신망 구축사업 추진 이후, 통신망 투자가 보류되어 장비 및 시스템이 노후화되어 교 체 시기가 도래하고 있다. 기존 노후 장비를 통신방식 변경 없이 교체하면, 차기 교체 시 까지 멀티미디어 서비스 이용이 불가능하거나 멀티미디어 서비스 이용을 위한 다른 대체 통신방식을 운영하여야 한다. 2014년 11월 미래창조과학부는 상용 이동통신망에서 널리 쓰이고 있는 LTE 기술방식에 재난안전 요구사항을 수용하는 기능을 갖고 있는 PS-LTE 방 식을 적용하기로 결정되었다. 700MHz의 경우 1.8GHz 및 2.3GHz보다 전파도달거리가 길어 공공서비스의 커버리지가 넓어지 며, 재난기관 간 통신으로 관련 정보 공유 및 체계적인 지휘를 통해 신속하고 효율적인 재 난대응이 가능하다. 영상 정보의 이용과 인터넷 연결까지 하나의 단말기로 가능함으로서 원격 진료 교육 서비스 등이 가능함으로써 도서지역까지 최고의 재난대응 서비스 이용으 로 정보격차 해소에 기여한다. 미국, 영국, 독일, 캐나다 등 대부분의 선진국 등에서는 공공망의 보안성을 이유로 거의 대부분 자가망 이용 중이다. 영국의 경우도 400MHz 대역에 대해 단독으로 Airwave사에 위 탁하였으며, 2014년 12월 완료 목표로 독일도 400MHz TETRA 방식으로 전국 자가망 구축중 이다. 상용망 등을 이용시 재난발생시 긴급통신의 우선 통신 보장 및 보안성 확보 등 재난 필수 기능을 충족하기 어려워 대부분 상용망은 영상정보 등을 서비스하기 위한 보조 수단 으로 이용 중이다

37 [그림 2-6] 국가재난안전통신망 구축 개념도 국가재난안전통신망 구축계획(안)은 2014년 정보화전략계획(ISP) 수립 이후 2015년 시범 사업, 2016년 8개시도 구축, 2017년 서울, 경기 및 6대 광역시 구축하는 것이다. 시범사업 은 LTE 기반철도망 시범구축(원주 강릉), 평창 동계올림픽 개최 등을 고려하여, 타 통신 망과 연계 시험 가능하고 재난 관련 기반시설이 부족한 강원도에 구축하되, ISP를 통해 해 당 지역에 대한 구축 타당성, 범위 등 세부 사항을 결정하기로 했다

38 [그림 2-7] 국가재난안전통신망 구축 계획(안) 3. 방송용 주파수 이용 현황 국내에서는 700MHz 대역을 포함한 그 이하는 방송대역, 800MHz 이상은 이동통신 대역 으로 활용되어왔다. 오랜 기간 동안 TV를 포함한 연관 시장 속에 700MHz는 방송대역 이라는 인식이 널리 퍼져 있다는 의미로 이를 다른 용도로 사용하기 위해서는 그동안 쌓 여 온 인식을 바꾸어야 하는 경제, 사회적 비용이 수반된다. 예로 최근 미래창조과학부가 700MHz 대역 무선마이크 등 이용을 중지하려고 하였으나 오랜 기간 동안 이대역을 무선마 이크로 활용하던 사용자들의 피해 발생으로 인해 다시 사용기간을 연장한 바 있다 년 12월 31일로 아날로고 방송 종료에 따라 발생하는 잔여대역( MHz, 108MHz폭)을 방 송용으로 주파수 할당하면 총 9개의 채널 확보가능하다

39 <표 2-9> 700MHz 방송 채널 번호표(안) 번호 주파수(MHz) 채널번호 기타 또는 또는 또는 또는 또는 미정 지역별 활용 가능 채널 미정 지역별 활용 가능 채널 지역별 활용 가능한 구체적인 채널 확보는 UHD 방송의 전국화 일정을 고려하여 주파수할당, 재배치 등 정책을 담당하는 미래부, 방통위 그리고 정부 연구기관들 과 지상파 방송사가 공동으로 추진 필요 방송 산업계와 연구계는 지상파 UHDTV 도입을 위해 채널폭을 6MHz로 9개 채널이 필요 함을 주장하고 있는데 2014년 11월 미래방송연구회 주관으로 개최된 UHDTV 주파수 정책 토론회에서 발표된 자료를 인용하면 그 근거는 다음과 같다. 4대 지상파 방송(KBS1, KBS2, MBC, SBS)은 지역방송을 가지고 있는 네트워크 방송을 구 성하고 있고, EBS와 OBS의 경우는 지역방송 없이 권역 내 동일한 프로그램이 방송되는데, 만약 UHDTV 방송으로 전국 SFN을 구성하자면 KBS1, KBS2, MBC, SBS는 최소 3개의 주파 수로 동일 채널의 충돌을 최소화할 수 있다. 따라서 KBS1, KBS2, MBC, SBS 총 4개 SFN 구 성에 12개 채널(4개 방송사 x 3개 채널)과 EBS, OBS에 각각 1개 채널을 할당하면 총 84MHz 폭이 필요하다. 최근 UHDTV 방송 준비를 위해 9개 채널 총 54MHz폭을 요구하고 있는데, 그

40 이유는 KBS1, MBC, SBS에만 3개 채널씩을 할당한다는 취지라는 것이 방송계의 설명이다. 이 세 개 방송국을 제외한 KBS2, EBS는 기존 DTV 대역 내에서 1개 채널씩을 확보하여 전 국을 한 개 채널로 커버한다는 시나리오로, 지역방송을 보장하는 최소 소요 주파수가 채 널폭 6MHz, 9개 채널 총 54MHz폭이 되는 것이다. 방송계에서도 재난망 주파수의 필요성은 인정하지 않을 수 없다는 입장으로 700MHz대역 에서 재난망 주파수 20MHz폭을 분배하는 방안을 포함하여 다음과 같은 채널배치(안)를 주장 하고 있는 상황이다. [그림 2-8] 700MHz 활용방안 4. 이동통신용 주파수 이용현황 구 방송통신위원회는 2012년 1월, 2020년까지 이동통신용으로 600MHz폭의 주파수 확보 공급을 골자로 하는 모바일 광개토 플랜 1.0 을 수립하여 추진하였다. 하지만, 이동통신 기술진화(LTE, LTE-A)에 따른 모바일 트래픽 증가 가속화와 기존 대역의 이용기간 만료 에 따른 효율적인 활용방안 마련하기 위해 광대역 주파수 수요증가 등을 고려한 기존 모 바일 광개토 플랜 1.0 계획의 보완 필요성 제기되었다. 이에 이동통신 트래픽 및 주파수 소요량을 재전망하고 이동통신 시장 기술 국제동향 등을 반영하여, 미래창조과학부는 2013년 12월, 2023년까지 1GHz폭 이상의 주파수 확보 및 공급을 목표로 하는 모바일 광개 토 플랜 2.0 을 수립하였다. 2011년 LTE 이동통신 서비스 도입 후, 2G/3G에서 LTE 6) 로 급속하게 전환되었다. 향후, M2M, 모바일 클라우드 등 신규 서비스 확산으로 인해 데이터 서비스는 지속적으로 성장 할 것으로 예상하고 있다. 최근 전송속도 향상 및 효율성 제고를 위한 LTE-CA 7) 서비스 6) LTE : Long Term Evolution 7) LTE-CA : LTE Carrier Aggregation

41 등이 가속화될 전망이다. 모바일 광개토 플랜 1.0 수립시 2020년 트래픽 예측량은 2011년 9월 대비 최대 13배 로 전망하였으나, 2023년에서 최대 26배로 상향 전망 하였다. 주파수 소요량은 현재 이동 통신용으로 330MHz폭이 할당되어 2023년까지 약 MHz폭의 추가 주파수가 필요할 것 으로 예측 하였다. 모바일 광개토 플랜 2.0 은 당초 수립한 모바일 광개토 플랜 1.0 보다 400MHz폭 이 상의 이동통신용 주파수를 추가 발굴하고, 2023년 까지 1GHz폭 이상의 모바일 주파수를 단 계별 확보하는 계획이다. 1단계인 2015년까지는 현재까지 확보한 110MHz폭(700MHz대역 40MHz 폭, 1.8GHz대역 30MHz폭, 2.6GHz대역 40MHz폭)과 2.6GHz대역 20MHz폭, 2.5GHz대역 40MHz폭 등 60MHz폭 을 추가하여 최소 총 170MHz폭을 확보하며, 아울러 2016년 12월에 주파수 이용기간이 만료 되는 2.1GHz대역에서 100MHz폭을 회수하여 3G 이상 허용을 통해 최소 60MHz폭을 LTE용으로 재활용하는 계획이다. 2단계인 2018년까지는 2.1GHz대역 60MHz폭, 2.0GHz대역 40MHz폭, 2.3GHz대 역 30MHz폭, 3.5GHz대역 최소 160MHz폭 등 최소 총 290MHz폭을 추가 확보하며, 아울러 2019년 3월에 주파수 이용기간이 만료되는 와이브로용 2.3GHz대역 중 40MHz폭을 LTE용으로 재활용 할 계획이다. 3단계인 2020년까지 1.8GHz대역 20MHz, 6GHz이하 대역에서 최소 200MHz폭 등 총 220MHz폭을 추가 확보하고, 아울러 2021년 6월에 주파수 이용기간이 만료되는 1.8GHz대역에 서 20MHz폭을 LTE용으로 재활용할 계획이다. 4단계로 2023년까지 2.6GHz 대역 10MHz폭, 6GHz이 상 대역에서 최소 500MHz폭 등 총 최소 510MHz폭을 추가로 확보해 나갈 예정이다

42 <표 2-10> 주파수 트래픽 및 소요량 구 분 2013년 8월 1단계 ( 2015년) 2단계 ( 2018년) 3단계 ( 2020년) 4단계 ( 2023년) 트래픽 (TB) 최 대 최 소 72, , , , ,016 91, , , ,507 소요량 (MHz) 최 대 최 소 390 (현황) ,353 1, ,061 1,193 추가 확보 (MHz) 최 대 최 소 , 자료 : 2013년 한국통신학회(KICS)

43 <표 2-11> 모바일 광개토 플랜 단계 별 주파수 확보 계획 확보 가능 대역폭(MHz) 구분 기 확보 1단계 ( 205년) 추 가 재 활 용 2단계 ( 2018년) 추 가 재 활 용 3단계 ( 2020년) 추 가 재활 용 4단계 ( 2023년) 추가 합계 700MHz 40 α α FDD 1.8GHz (30) 2.1GHz GHz (40) 2.0GHz TDD 2.3GHz FDD/ TDD WRC 추가 분배 대역 합계 2.5GHz GHz GHz 이하 6GHz 이상 α 최소 200 최소 500 추가 1190MHz+ α 재활용 120MHz 재활용 : 이용기간 만료에 따라 회수된 주파수를 새로운 이동통신용도로 다시 활용 α : 700MHz대역은 미래부와 방통위 협의, 총리실 주파수심의위원회의 심의를 통해 분배 자료 : 미래창조과학부(2013)

44 <그림 2-9> 모바일 광개토 플랜 중 700MHz 대역 이용 계획 미정(30MHz) 통신 (20MHz) 748 보호 대역 (10MHz) 미정(25MHz) 통신 (20MHz) 보호 대역 (3MHz) 무선마이크 MHz 자료: 미래창조과학부(2013), 모바일 광개토 플랜 해외 동향 가. ITU(세계전기통신연합) ITU 8) 는 WRC-07를 통해 제2지역(북 중남미)에서는 MHz 대역을 IMT로 활용할 수 있도록 용도를 지정하였다. 제3지역(아시아 태평양)의 경우는 이미 MHz 대역이 이 동업무로도 분배되어 있었으며, 9개국 9) 이 MHz 대역을 IMT 용도로 지정하였다. 또 한 WRC-12에서는 제1지역의 700MHz 대역( MHz)에 대해 이동업무(항공이동 제외)를 방송업무와 같이 1차 업무로 신규 추가 분배하고 IMT 용도로 지정하였다. 제1지역의 700 MHz 대역에 대한 이동업무 추가 분배는 WRC-15 직후 효력을 가지며 하한 주파수는 WRC-15에서 확정하는 것을 의결하였다. 이와 관련하여 ITU-R WP5D(5차 작업반)에서는 MHz 대역을 이동업무로 사용할 수 있도록 채널배치 방안을 개발 중이며 향후 관련 권고(M.1036)에 반영할 계획이다. 8) ITU : International Telecommunication Union, 국제전기통신연합 전파통신국 9) 방글라데시, 중국, 대한민국, 인도, 일본, 뉴질랜드, 파푸아뉴기니, 필리핀, 싱가포르

45 <그림 2-10> ITU-R MHz 대역 채널배치(안) 자료: ITU WP5D(2013) WP5D Contribution 469 <그림 2-11> 세계 주요국 DTV 전환 일정

46 나. ATP(아시아 태평양 전기 통신 협의체) 10) ) APT에서는 WRC-07에서 IMT 용도로 분배할 것을 결의한 이후 아시아 태평양 무선그룹 (AWG 11) )을 통해 아시아 태평양 지역의 공통된 주파수 밴드플랜을 검토하였다. APT는 700MHz 대역을 2 45MHz의 FDD, 전체를 TDD 용도로 사용하는 등 2가지 방안을 2010년 9월 에 의결하였으며 본 내용은 2012년 3월 ITU-R IMT 주파수 배치 권고안에 포함시켰다. [그림 2-12] APT의 아태지역 공통 700MHz 대역의 밴드 플랜 [Option 1] [Option 2] 자료: APT(2010) Harmonized frequency arrangements for the band MHz [그림 2-13] ATP 밴드 플랜( MHz 대역) 보호 대역 (5MHz) 통신 (45MHz) 보호 대역 (10MHz) 통신 (45MHz) 보호 대역 (3MHz) MHz 10) APT : Asia-Pacific Telecommunity 11) AWG : APT Wireless Group

47 다. 유럽 유럽 연합(EU)은 이동 통신용으로의 규모의 경제 확보를 위해 2009년 10월 여유대역의 공통 채널배치계획 확정하였고, 2010년 5월 EU 회원국에 대해 의무화를 결정하였다. 국가 별로 일부 차이는 있으나 ATV용으로 47 68MHz, MHz 및 MHz의 총 469MHz을 사용했으며, DTV 대역으로는 MHz의 320MHz 사용 중이다. 유럽 공통의 여유대역은 MHz 대역의 총 72MHz 폭이며 거의 모든 국가가 FDD 60MHz폭(30MHzx2)의 밴드플랜을 채택할 것으로 전망하고 있다. [그림 2-14] 유럽 700/800MHz대역 이용 플랜(예) 이동통신용 추가분배 (96MHz) 이통( ) (30MHz) 이통( ) (30MHz) MHz 자료: 미래창조과학부(2013), 모바일 광개토 플랜 2.0 [그림 2-15] DTV 전환 전 유럽 채널 ATV ATV ATV 주파수 MHz [그림 2-16] DTV 전환 후 유럽 채널 여유대역 기타 기타 DTV (이동통신) 주파수 MHz

48 라. 영국 영국은 1998년 9월 DVB-T 방식의 DTV 서비스를 개시하였으며, 2012년 12월 DTV 전환 완료 하였다. ATV/DTV용으로 총 368MHz를 사용하였으며, DTV 전환 이후에는 DTV용으로 MHz, MHz의 256MHz를 사용할 계획이다. 여유대역으로 MHz, MHz 총 128MHz 대역폭 확보중이다. 2003년 유럽 최초로 독자적인 DTV 대역 및 여유대역 이 용계획을 발표하였으나, 2009년 10월 EU 결정에 따라 밴드플랜의 수정안을 발표하였다. [그림 2-17] 전환 전 영국 채널 ATV/DTV 항공 ATV/ PMSE ATV/DTV PMSE DTV 주파수 MHz [그림 2-18] 전환 후 영국 채널 여유대역 DTV (미정-상업용) PMSE DTV 여유대역 (통신) 주파수 MHz 마. 미국 미국은 1998년 11월 ATSC 방식의 DTV 서비스를 개시하여 2009년 6월 DTV 전환을 완료 하였다. 1996년 DTV 대역을 MHz로 확정하였고, 현재 총 294MHz 대역폭을 DTV용으로 사용 중이다. DTV 전환에 따른 여유대역으로 MHz, 총 108MHz 대역폭을 확보하였다. 여유대역은 공공안전 및 통신 방송용도로 활용할 계획을 1997년에 발표하였고, 대부분 경매 완료 하였다

49 [그림 2-19] 미국 MHz 대역 이용 현황 F D D ( ) (18MHz) Unpaired (12MHz) F D D ( ) (18MHz) F D D ( ) (11MHz) G B 광 대 역 ( ) (10MHz) 공공안전(17MHz) G B (1MHz) 협 대 역 ( ) (6MHz) G B F D D ( ) (11MHz) G B 광 대 역 ( ) (10MHz) 공공안전(17MHz) G B (1MHz) 협 대 역 ( ) (6MHz) MHz G B 자료: 미래창조과학부(2013), 모바일 광개토 플랜 2.0 [그림 2-20] 전환 전 미국 채널 ATV ATV ATV ATV/DTV ATV/DTV 주파수 MHz [그림 2-21] 전환 후 미국 채널 여유대역 DTV DTV DTV DTV DTV (이동통신) 주파수 MHz 바. 일본 일본은 2004년 ISDB-T방식으로 DTV 서비스를 개시하였으며, 2011년 7월 DTV 전환을 완료하였다. DTV대역을 13 52번 채널( MHz)로 확정하여 총 240MHz 대역폭을 DTV용 으로 사용 중이고, DTV 전환에 따른 여유대역으로 MHz, MHz, MHz의 총 130MHz 대역폭을 확보하였다

50 [그림 2-22] 일본 700MHz대역 이용 현황 이통(30MHz) 이통(30MHz) 보호대역 ITS 보호대역 NTT KDDI (GB) (10MHz) (GB) DoCoMo e-access KDDI NTT DoCoMo e-access MHz 자료: 미래창조과학부(2013), 모바일 광개토 플랜 2.0 [그림 2-23] 전환 전 일본 채널 ATV/ ATV/DTV ATV/DTV DTV 주파수 MHz [그림 2-24] 전환 후 일본 채널 여유 여유대역 여유대역 DTV 대역 (이동통신) 주파수 MHz

51 제 4절 806MHz 초과 주파수 1. 전기통신사업용 주파수 이용 현황 3세대(3G), 4세대(4G) 로 불리는 현재의 이동통신 기술은 UN 산하 국제기구인 ITU-R에 서 정의하고 있으며, 이동통신망의 전송 속도 기준에 따라 1G 4G로 구분하고 있다. LTE 는 기존 3G 이동통신의 Long Term Evolution (장기적인 진화) 라는 의미이다. LTE는 4G에 가까운 기술이라는 의미로 3.9G 이동통신 기술이라고도 불린다. <표 2-12> 이동통신 기술별 특성 구분 HSPA+ LTE LTE-A Max. Downlink Speed 28 Mbps1) 100 Mbps 1 Gbps Max. Uplink Speed 11 Mbps 50 Mbps 500 Mbps Latency Round trip time Max. 50 ms Max. 10 ms less than 5 ms 3GPP Release Release 7 Release 8 Release 10 Access Methodology CDMA OFDMA2)/SC-FDMA OFDMA/SC-FDMA ITU Requirement 3G (3.5G) 3G (3.9G) 4G 자료 : 4G 이동통신은 대용량의 멀티미디어를 고속의 전송속도로 전송하여 다양한 서비스를 제공하고 있다. LTE 서비스에 필요한 광대역폭 주파수는 기존 2G, 3G 대역에 활용하고 있 던 800MHz, 900MHz 대역에서 이용 및 이동통신 사업자의 전략에 따란 단일 또는 복수 대역의 조합으로 사용하고 있다

52 이동통신 사업자들은 총 390MHz 대역폭을 사용하며 2G와 LTE 서비스용 주파수는 2021 년, 3G 서비스용 주파수는 2016년, Wibro 서비스용 주파수는 2019년까지 주파수 사용 연 한으로 지정되어 있다. 사업자별 주파수 사용 현황은 SKT는 총 155MHz(39.8%), KT는 135MHz (34.6%), LGU+는 100MHz(25.6%) 대역폭을 사용하고 있으며, 기술 방식별로는 LTE 서비스용 으로 51.3%, 3G 서비스용으로 25.6%, Wibro 서비스용으로 15.4%, 2G 서비스용으로 7.7% 순이다. <표 2-13> 국내 이동통신 주파수 할당 현황 사업자 2G 3G Wibro 전국 LTE 보조 합계 비율 SKT KT LGU 합계 비율(%) 자료 : 미래창조과학부(2012)

53 [그림 2-25] 국내 이동통신 주파수 할당 현황 자료 : 2014년 4월, 미래전파공학연구소 2. 비면허 주파수 이용 현황 RFID 12) /USN 13) 은 다양한 위치에 설치된 태그 및 센서 노드를 통하여 사람/사물 및 환경 정보를 인식하고, 인식된 정보를 통합 가공하여 이용할 수 있게 하는 지식기반 서비스 이다. 국내 기술기준상 RFID/USN은 MHz 대역을 사용하고, RFID 기술은 반도체 기술과 통신 기술의 획기적 발전에 힘입어 지난 10년 동안 꾸준히 발전하였다. 이를 바탕 으로 유통, 물류는 물론 의료, 교육, 치안 등 매우 다양한 분야에 적용되고, 앞으로 사회 전반에 급속도로 확산될 것으로 기대되고 있다. USN 기술은 주변 환경 인식 기능을 갖는 Sensor Tag 간에 지능형 네트워크를 구축하여 거의 모든 응용서비스를 제공하기 위한 기 술이다. 12) RFID : Radio Frequency IDentification 13) USN : Ubiquitous Sensor Network

54 [그림 2-26] RFID/USN 기술 개요 최근 사물인터넷(IoT) 14) 관련 정부의 산업육성정책과 더불어 산업계에서는 에너지 절감 및 친환경 실현을 위한 선진형 원격검침 인프라(AMI) 15), 주거 보안 시스템, 홈네트워크 서 비스 등 사물인터넷 기술 진화 따라 활발한 서비스를 구축하고 있다. AMI는 스마트 미터를 기반으로 미터링 디바이스와 통신해서 주기적으로 에너지 사용량 을 측정 및 수집하여 분석하는 시스템으로 하드웨어, 소프트웨어, 통신, 소비자 에너지 디 스플레이 및 제어, 소비자 관련 시스템, 미터 데이터 관리 소프트웨어, 공급 비즈니스 시스 템을 모두 포함한다. 이러한 시스템을 구축하기 위해서는 측정 디바이스와 비즈니스 시스 템 사이의 정보 교환을 위한 양방향 통신 네트워크가 필요하며, 이를 AMI 네트워크라고 한다. 14) IoT : Internet of Thing 15) AMI : Advanced Metering Infrastructure

55 [그림 2-27] 선진형 원격검침 인프라 개념도 방송제작 및 공연 지원용 무선설비는 대부분 무선마이크가 차지하는 데 무선마이크는 수음한 소리에너지를 전파적인 에너지로 변환하여 선 없이 송신기에서 수신기로 전송하는 시스템이다. 무선마이크는 무선의 장점으로 인하여 활동성이 큰 뮤지컬, 공연, 연극, 이벤 트, 방송 제작, 강의 등에 널리 이용되고 있다. VHF 대역의 무선마이크는 일반적으로 보급 형으로 제작되어 노래방, 회의, 강의 등에 사용되고 UHF 대역 무선마이크는 고급형으로 개발되어 방송제작, 공연, 교회 등에 사용한다. 하지만 700MHz 주파수 대역( MHz, 108 MHz폭)은 DTV 전환에 따라 전 세계적으로 이동통신 등 다른 용도로 사용하기 위해 재배치 되고 있는 상황이며, 2008년 주파수 회수 재배치 계획을 확정하면서 MHz 대역의 무선마이크 주파수 대역을 2011년 6월까지 회수하였고, MHz 대역의 무선마이크 주 파수대역을 2012년 12월 31일까지 회수한 뒤, 금년 말까지 900MHz 무선마이크용 주파수 대 역폭을 기존 7MHz 폭에서 12.5MHz( MHz)으로 확대할 예정이다. 무선마이크용 주파수 는 1994년 5월 10일 최초로 분배되었고 2005년 12월 29일 음성 및 음성신호전송용 으 로 용도가 변경 고시되었다. 이후 2007년 WRC-07 회의 결과와 방송통신위원회의 TV방송 디지털전환 추진 정책에 따라 2008년 12월 31일 900MHz 대역의 무선마이크용 주파수 재배 치가 추진되었고 그 결과로 MHz 대역의 무선마이크는 2011년 6월 30일까지, MHz는 2012년 12월 31일 까지만 각각 사용이 가능하도록 변경되었다

56 [그림 2-28] 국내 무선마이크 주파수 이용 현황 방송제작 공연지원용 (2차업무) 2012년 이용종료 추가 분배 MHz 현재 우리나라에서 사용하고 있는 900MHz 대역의 아날로그 무선전화기용 주파수는 총 2 MHz(채널당 25kHz)로 음성, 단문메시지 등의 서비스만 가능하다. 아날로그 무선전화기는 수 화기와 본체가 전파를 이용하기 때문에 전선으로 연결되어 있지 않고 떨어져 있다는 것이 유선전화기와 다를 뿐 그 기능은 유선전화기와 비슷하다. 전 세계적으로 무선전화기는 아 날로그 방식에서 디지털 방식으로 전환되고 있다. 기존 아날로그 방식보다 디지털 방식이 전파혼신이 적고 더 좋은 음질, 다양한 부가통신서비스를 제공할 수 있다. 이러한 이유로 국내도 2006년부터 무선전화기의 디지털 전환을 진행하고 있으며, 이에 따라 기존 900MHz 대역 아날로그 무선전화기는 2013년 12월 31일자로 주파수 이용이 종료되었다. [그림 2-29] 국내 무선전화기 주파수 이용 현황 2012년 이용종료 2012년 이용종료 2013년 이용종료 2013년 이용종료 MHz

57 제 3장 이동통신 기술 동향 제 1절 이동통신 기술 현황 1G, 2G, 3G, 4G 등에 쓰이는 'G'는 무선통신의 '세대(Generation)'를 뜻한다. 따라서 3G 라고 하면 3세대의 통신기술을 의미하고, 3G폰이라고 하면 3세대의 통신기술에 속한 방식 으로 통신하는 단말기를 말한다. 이렇게 세대를 구분하는 이유는 각 세대별로 단말간의 의사소통 방식의 표준이 다르기 때문이다. [그림 3-1] 이동통신 표준화 진화 과정 1세대 아날로그방식 휴대폰은 '아날로그 방식'의 음성통화만 가능한 단순한 폰이었다. 당시 폰은 오직 음성통화만 할 수 있는 전화기였다. 하지만 1세대 이동통신은 외부 방해신 호에 대한 혼선이 생기는 등의 문제가 있었다. 2세대 통신은 CDMA(CDMA : Code Division Multiple Acess)라는 통신기술로 휴대폰이 대중적으로 쓰이게 된 계기가 된 통신표준이다. 2세대 통신기술 안에는 크게 미국식과 유럽식의 표준이 나누어진다. CDMA는 하나의 주파 수에 코드를 부여하여 동시에 여러 사람이 사용하는 방식이다. 1세대의 통신기술이 아날 로그 방식의 음성통화만을 제공했던 것과 달리 2세대부터는 단문 메시지 서비스(SMS)를 사용할 수 있게 되었다. 3G에서는 2G에 비해 보다 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있기 때문에 기술이 발전함에 따라 단문메세지외에도 MMS와 영상통화, 인터넷 서핑까지 가능 하게 되는 형태로 계속 진화를 해오고 있는 기술이다. 3G방식 역시 2G처럼 미국식과 유럽

58 식의 표준으로 나누어진다. 정부정책으로 인해 SKT와 KT는 유럽방식의 WCDMA를 LGU+ 는 미국방식의 EVDO 리비전 A라는 표준을 사용하게 되었다. 3G 이동통신은 2G에 비해 빠른 데이터 전송속도를 제공했지만, 유선환경처럼 쾌적하게 인터넷을 이용하기에는 다소 무리가 있었다. 그래서 새롭게 정의되고 있는 표준들이 4G 통신기술이다. 4G는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)을 사용한다. OFDMA는 LTE의 핵 심기술로 사용자의 다중접속 가능 하게하는 기술이다. 3G에 비해 무려 50배나 빠른 초고 속 통신기술로 고화질의 동영상과 3D입체영상을 전송할 수 있는 특징을 지니고 있다. 5G 통신기술로 현재 검토되고 있는 기술들로는 mmwave, Massive MIMO, 그리고 새로운 피지 컬 레이어 등이 있다. mmwave는 상용 이동통신 주파수 대역을 뛰어넘는 초고주파와 광 대역을 활용하는 기술이다. Massive MIMO 기술은 무수히 많은 안테나 배열을 사용하여 네 트워크 용량을 늘리고 송신 에너지를 최소화하는 기술이다. 국내에서는 2020년 상용화를 목표로 5G 통신기술 관련하여 산업체와 학계에서 많은 연구를 진행하고 있다. <표 3-1> 이동통신 기술 특징 구분 1세대 2세대 3세대 4세대 5세대 주요 서비스 단순 음성 서비스 음성서비스 문자서비스 저속인터넷 음성서비스 고속인터넷 동영상통화 유 무선통신 방송융합서비스 고화질동영상 실감형 서비스 전송속도 10Kbps 이하 64kbps 2Mbps 600Mbps 1Gbps 이상 CD1장 다운로드 시간 불가능 24시간 30분 9.3초 1초 이동성 근거자료 없음 근거자료 없음 250km/h 350km/h 이상 연구중

59 제 2절 미래 이동통신 기술(표준화)동향 2020년 5세대 이동통신 상용화를 목표로 중국, 일본, 유럽 등 주요국은 기술, 표준화, 시장 주도를 위해 경쟁적으로 연구 개발 및 투자를 본격화하고 있다. 우리나라도 이동통 신 분야에서 새로운 기술 진화 및 혁신으로 선제적으로 대응하기 위해 5G를 10대 ICT 기 술로 선정하고, 도전적 R&D및 표준화 공조를 위한 추진 계획을 수립하였다. 세계 각국은 2016년부터 5G 표준화를 본격적으로 추진하여 주도권 확보를 위해 초기 단 계부터 정부와 민간기업의 협력을 기반으로 5G 연구에 경쟁적으로 투자하고 있다. 우선 유럽의 경우, 범유럽 연구프로그램인 FP 7(Seventh Framework Program) METIS(2012년 11 월) 프로젝트와 Horizon 2020의 5GPPP(2013년 12월) 프로젝트를 착수하여 5G 연구재단 설 립 및 대형과제를 통한 관련 원천 연구를 수행 중에 있으며, 2014년 2020년에 걸쳐 2.4조 원을 투입할 예정이다. 이웃나라 중국의 경우도 지난해 5G 이동통신 연구개발 그룹인 IMT-2020(5G) 프로모션 그룹 을 정부(공업신식화부) 주도로 발족하여 기술, 표준화, 주 파수 전략을 수립하여 본격적으로 5G 연구에 착수하였다. 우리나라는 5세대 모바일 서비 스 비전 및 중장기 기술혁신 전략을 수립하고 국내외 표준화 추진 지원 및 산학연관 간 자 유로운 소통의 장을 마련하고자 기업, 대학, 출연연 등 다양한 주체들이 참여하는 5G 포 럼 을 2013년 5월 창립하였다. <표 3-2> 단계별 서비스 추진 전략 2015년 12월 2017년 12월 2020년 12월 Pre-5G 핵심 서비스 시연 5G 핵심 시범서비스 실현 세계최초 5G 상용서비스 제공 세상에서 가장 앞선 5G 핵심 서비스 창출을 위해 미래 SNS, 모바일 입체영상, 지능 서비

60 스, 초고속 서비스, UHD/홀로그램 등 5대 핵심서비스를 선정하고 2017년 시범서비스 및 2020년 세계 최초 상용서비스 실현을 목표로 단계적으로 추진하고 있다. 미리 5G를 체감 할 수 있는 Pre-5G 핵심 서비스 시 연을 통한 신규 시장을 조기에 발굴하고, 2018년 2월 평창 동계올림픽을 기점으로 획기적인 5G 기반 이동통신 서비스를 위한 글로벌 레퍼런스 모델을 제시할 계획이다. 또한, 2020년 세계 최초 5G 기술 상용화를 목표로 진행 중이다. 또한, Pre-5G 통신, 5G 변혁기술, 단말간 통신(D2D), 차세대 와이파이 등 5G 관련 기술 및 표준화 개발 과제를 추진 중이다. 한편 삼성전자, LG전자 등 민간 부문에서도 전략적 기술 개발을 적극적으로 추진 중에 있으며, 특히 삼성전자는 28GHz대역을 이용하여 고속 데이터 를 전송하는 기술로 5G 요소기술을 제안하고, 지난해 세계 최초로 옥외 시연에 성공하였 다. <표 3-3> 주요 국가별 이동통신 연구 동향 구분 중국 일본 유럽 주요내용 o 주요 단체 : 5G 프로젝트 그룹(IMT 2020 PG. 2013년 2월) o 주요 내용 : 정부(공신부) 주도로 기술/표준화/주파수 전략 수립 o 주요 단체 : 5G 이동통신 연구개발 그룹(2020 and Beyond AdHoc, 2013 년 9월) o 주요 내용 : 개별 산학연 연구개발 5G 본격 대응 착수 o 주요 단체 : 범유럽 연구프로그램의 METIS(2012년 11월), 5GPPP(2013년 12월) o 주요 내용 : 5G 연구재단 설립 및 대형과제를 통한 관련 원천연구 수행 년에 걸쳐 2.4조 원(16억 유로) 투입예정(EU-민간 50:50 투입) 영국 미국 o 주요 단체 : 5G 혁신센터(5GIC) o 주요 내용 : Surrey 대학을 거점으로 다수 민간업체가 참여하는 대형과제 년 8월 착수하여 700억 원 규모 투자 o 주요 단체 : 퀄컴, NYU, UC 버클리 등 o 주요 내용 : 민간 학계 중심으로 5G 원천 기술 연구 추진

61 제 3절 미래 데이터 트래픽 발생 전망 Gartner(2012)는 2011년부터 2016년까지 전 세계 무선데이터 트래픽이 연평균 70% 증가 할 것이며, 전체 무선데이터 트래픽에서 모바일 비디오 트래픽이 차지하는 비율이 50%를 상회할 것으로 예상하였다. 모바일 비디오는 기존에도 가장 많은 데이터 를 유발하는 서 비스로 알려졌는데, 이러한 경향은 앞으로도 지속될 것으로 전망하였다. 구체적으로 2011 년 말 전 세계 3G 가입자의 월 평균 데이터 사용량이 249MB(MegaBytes)였는데 2016년에 는 1,017MB로 4배 이상 증가할 것으로 예상되며, LTE 가입자의 월 평균 데이터 사용량은 2011년 말 1,110MB에서 2016년에 3,344MB로 증가할 것으로 전망된다. 특히 HSPA+, LTE와 같은 네트워크 진화로 인한 모바일 인터넷 속도 증가와 휴대전화 단말기 성능의 고도화로 인해 해상도가 높아져 모바일 비디오 재생 시 발생하는 트래픽이 급격히 증가하고 있다. 2011년에 예측한 2015년 전 세계 무선데이터 트래픽 전망치는 4,200만TB(TeraBytes)였는 데 모바일 비디오 이용 등의 급증으로 인해 2012년에 예측한 2015년 전 세계 무선데이터 트래픽 전망치는 6,400만TB로 상향 조정되었다. 모바일 비디오, 네트워크 진화 등 무선데 이터 트래픽 급증 요인으로 스마트폰 사용자의 증가도 꼽을 수 있다. 무선데이터의 폭발적인 증가는 네트워크 사업자들에게 많은 투자 유인을 제공하고 있 다. 트래픽이 급격히 증가하고 있는 상황에서 네트워크에 대한 투자가 수반되지 않는다면 가입자들은 망 부화 등을 경험하게 되어 통신사를 이탈하게 되고, 결국은 통신사들의 매 출에 영향을 미치게 될 것이다. 따라서 통신사들은 지속적으로 모바일 브로드밴드에 투자 하여 무선데이터 수익을 끌어 올리려 노력하고 있다. Gartner(2012) 전망치에 의하면 전 세계 무선데이터 매출이 향후 5년간 88% 증가할 것으로 보고하였다. 무선데이터 트래픽 급증을 이끄는 가장 큰 요인으로 모바일 비디오 재생이 꼽히는데, 2011년 기준 전체 무선데이터 트래픽의 40 60%를 모바일 비디오 재생이 차지하고 있는 것으로 나타났다. 모바일 비디오 재생이 전체 트래픽에서 높은 비율을 차지하는 원인으로 가입자들이 동영상을 재생하는 성향이 변화하고 있기 때문이다. 과거 동영상을 시청하는 소비자들은 주로 PC를 이용하였는데, 최근의 소비자들은 영화와 같이 장시간 동영상을 시

62 청하거나 집중해서 보게 되는 동영상은 PC나 테블릿을 이용하고, 간단히 시청할 수 있는 짧은 동영상 등을 스마트폰으로 시청하는 성향을 보이고 있다. 실제로 Gartner(2012)에 의 하면 소비자들이 하루 평균 4시간 정도 동영상을 감상하는데 이 중 9%를 스마트폰이나 테 블릿으로 감상하는 것으로 나타났다. 또한, LTE 등장 및 단말기 해상도 개선 등으로 인 해 모바일 비디오 재생 트래픽이 향후에도 지속적으로 증가할 전망이다. [그림 3-2] 주요 국가별 이동통신 연구 동향 (단위: TB) 자료 : Gartner(2012) 스마트폰 가입자의 한달 평균 데이터 사용량은 2011년 249MB에서 2016년에 1GB에 이 를 것으로 나타났다. 이러한 증가 요인은 앞서 서술한 모바일 비디오 재생의 증가와 더불 어 MIM(Mobile Instant Messaging) 등이 트래픽 증가에 영향을 미치고 있는 것으로 판단된 다. 모바일 브로드밴드에서의 LTE의 월 평균 사용량은 2016년에 5GB를 넘어설 것으로 전 망되는데, LTE는 3G에 비해 속도가 현저히 빠르기 때문에 대용량 서비스에 접근이 용이 하여 이러한 증가세를 이끌 것으로 예상된다. 예를 들어 HD 비디오와 같은 대용량 서비스 를 3G 네트워크에서와 달리 LTE 네트워크에서 감상하게 되면 끊기지 않고 편리하게 이용 할 수 있다

63 <표 3-4> 모바일 네트워크 기술방식별 트래픽 전망 (단위: TB) Technology GSM WCDMA smartphone ,017 WCDMA (tablet and mobile PC) 1,602 2,275 3,071 3,900 4,602 4,970 CDMA IS CDMA 1 RTT/EV-DO TDMA PDC IDEN LTE smartphone 1,110 1,554 2,113 2,568 2,999 3,344 LTE (tablet and mobile PC) 2,100 2,793 3,575 4,362 4,841 5,229 TD-SCDMA ,017 자료 : Gartner(2012) 국내는 3G 가입자 수의 상당수가 LTE로 전환중이기 때문에 3G 트래픽은 감소하고 있는 반면, LTE는 급격하게 증가하고 있다. 2011년 9월 본격적인 서비스가 시작된 LTE는 지난 해 1월 2,838TB에서 2013년 6월 45,532TB로 16배 이상 증가하였다. 이는 LTE 전국망 구축 에 따른 네트워크 서비스 품질 증가로 인한 가입자의 폭발적인 증가로, 작년 1월 LTE 가 입자가 120만명 수준이었는데 1년 사이에 2,000만명이상 증가하였다. 세부적으로 2013년

64 월 기준 국내의 이동전화 가입자당 월 평균 데이터 트래픽은 3G의 경우 743MB 이며, LTE 는 2,078MB 인 것으로 나타났다. 2013년 1월 기준 3G 평균 트래픽은 804MB이었는데 5개 월 사이에 평균 60MB 감소하였고, LTE는 1월 기준 1,844MB로 나타났는데 불과 5개월 사 이에 월 평균 트래픽이 234MB 증가한 것으로 나타났다. 3G 트래픽보다 LTE 트래픽이 높 은 경향은 앞서 살펴본 해외 동향과 유사한 것으로 판단된다. LTE 가입자들이 고화질 비 디오 시청이 많고 대용량 파일의 업로드 다운로드 등이 3G에 비해 용이하여 더 많은 데이 터를 소비하고 있기 때문이다. [그림 3-3] 국내 무선데이터 트래픽 통계(2013년 6월) (단위: TB) 자료: 미래창조과학부(2013) 참고

65 제 4절 이동통신 주파수 소요량 IMT-2000 이동통신 기술이 개발되면서 국제적으로 공통의 IMT-2000 주파수 대역을 확 보하기 위한 노력이 시도되었고 이를 위해 확보해야 하는 주파수 소요량을 국제적으로 산 출해야 한다는 필요성이 제기되었다. 이에 ITU-R은 IMT-2000 서비스의 주파수 소요량을 산출하기 위해 방법론을 마련하였고 IMT-2000 서비스 및 네트워크 운용에 필요한 주파수 양을 산출하였다. ITU-R의 방법론은 기본적으로 6가지의 IMT-2000 서비스 유형과 3가지 의 사용자 이용 환경으로 구분하여 접근하였다. 6개의 서비스 유형은 전송속도에 따라 구 분하였는데 음성(speech), 회선교환 데이터(switched data), 회선교환 양방향 고속 멀티미 디어(high interactive multimedia), 단순문자메시지(simple message), 중속 멀티미디어 (medium multimedia), 고속 멀티미디어(high multimedia) 등이며 각각의 서비스 유형에 대 해 전송속도를 가정하였다. 또한, 3개의 사용자 이용 환경을 고려하였는데 옥내, 보행 이 동환경 및 차량 이동환경 등이며 각각에 대해 호 처리 기준부하 및 호 지속시간을 가정하 였다. <표 3-5> 이동통신 서비스 유형 유형 서비스 사례 Speech 음성(음성전화, 음성 사서함 등) Simple Message 단문 메시지(SMS, 단문 정보 서비스 등) Switched Data 회선교환데이터(Teleshopping, Telebanking 등) Medium Multimedia 표준 멀티미디어(DB 접속 서비스 등) High Multimedia 고속 멀티미디어(화상회의, VOD, 고속인터넷 등) High Interactive Multimedia 대화식 고속 멀티미디어(화상전화, Game 등)

66 주파수 소요량 산출 방법은 우선 셀 면적, 가입자 밀도, 서비스 보급율, 호 시도수, 호 지 속시간, 서비스 활성화율을 입력 변수로 이용하여 셀당 가입자 수와 가입자당 발생 트래 픽을 산출한다. 또한, 하나의 그룹 내에 7 clusters의 셀을 가정하여 그룹 내에서 서비스를 지원하는데 필요한 채널수를 구하고, 각 셀에서의 채널수를 토대로 셀당 발생 트래픽을 구한다. 임의의 셀 내에서 필요한 서비스 채널수를 구하기 위해 회선교환은 Erlang-B formula를, 패킷교환 서비스는 Erlang-C formula를 이용하였다. <표 3-6> 주파수 소요량 산출 단계 산출단계 1 셀당 가입자 수 2 가입자당 트래픽 3 Group(7개의 셀)내 발생 트래픽 4 Group내 소요 채널 수 5 셀당 소요 채널 수 6 셀당 채널 당 발생 서비스 bit rate 7 셀당 소요 주파수 8 총 요구 주파수양 산출방법 셀당 가입자 수= 셀 면적 단위면적당 이용자 수 서비스 보급률 가입자 당 트래픽= 시도호수 호 지속시간 서비스 활성화율 그룹 내 발생 트래픽= 1 셀당 가입자 수 2 가입자당 트래픽 7 3 Group(7개의 셀)내 발생 트래픽을 수용하기 위한 소요 채널수를 Erlang loss formula를 이용하여 산 출 - 블로킹 확률 1% 가정하여 1%의 블로킹 확률을 넘 지 않는 최대 채널 수 셀당 소요 채널 수= 4 Group내 소요 채널 수/7 셀당 채널 당 발생 서비스 bit rate(kbps/cell) = 5 셀당 소요 채널 수 서비스 bit rate 셀당 소요 주파수= 6 셀당 채널 당 발생 서비스 bit rate/imt-2000 시스 템의 처리 능력(kbps/MHz/cell) 단, 음성의 경우 시스 템 처리 능력은 70 kbps/mhz/cell, 나머지 서비스는 125 kbps/mhz/cell을 가정 총 요구 주파수양= β 7 셀당 소요 주파수의 총합 -β는 소요 주파수 산출에 영향을 미치는 모든 요인 을 고려하는 보정계수로 β=1.23을 가정

67 ITU-R Rec. M.1768은 시장에서 요구되는 트래픽 수요를 서비스 종류, 서비스 환경, 전파 환경 및 무선접속기술에 따라 분류하고, 각각의 환경에 따른 스펙트럼 효율성을 이용하여 총 주파수 소요량을 산출하는 방식을 취하였다. 이를 위해 ITU에서는 3개의 SWG(Special Working Group)를 조직하고 역할을 분담하였다. [그림 3-4] ITU-R Rec. M.1768의 주파수 소요량 예측 방법 flow chart Service SWG의 역할은 서비스 수요 조사서를 배포하여 미래에 기대되는 서비스의 종류 및 시장규모 등을 예측하고 이에 대한 보고서를 작성하여 이를 주파수 소요량 산출 파라 미터로 전달한다. Radio Aspect SWG의 역할은 무선 접속기술의 정의 및 주파수 소요량 산

68 정에 직접적인 연관이 있는 무선 파라미터를 연구하여 SpecCal SWG에 전달하는 것이다. SpecCal SWG의 역할은 소요량 산출 framework 개발 및 계산 알고리즘을 개발하며 관련 SWG로부터 제공되는 서비스/시장/기술 특성 등의 정보를 바탕으로 구체적인 주파수 소요 량을 산출해 내는 것이다. 서비스의 유형(Service Category, SC)을 발생되는 트래픽 형태 및 필요 전송 속도에 따라 20개로 구분하였고 서비스 환경(Service Environment, SE)은 서 비스 이용 패턴과 이용지역의 밀집도를 중심으로 6개로 구분하였다. 전파환경(Radio Environment, RE)은 전파의 전달 거리에 따라 Macro, Micro, Pico, Hot spot으로 분류하였 다. 무선접속기술그룹(Radio Access Technique Groups, RATG)는 기존에 이미 존재하던 기 술과 차세대 이동통신으로 새롭게 정의되는 기술들에 대해 4개의 그룹으로 분류하였는데 각각의 그룹에 대해 중심주파수, 최대지원속도, 듀플렉스, 주파수 효율 등 기술적 파라미 터를 정의한다. 이후 서비스 수요 조사서를 통해 얻은 사용자밀도(user/km2), 이용자당 session 발생율(session/sec/user), 평균 session 지속시간(sec/session), 평균 서비스 전송률 (bit/s), 이동성 비중(%) 등의 시장데이터를 각 SC에 대해 SE별로 작성한다. 이후 시장데이 터 분석을 통해 얻은 서비스 범주와 서비스 환경에 따른 트래픽을 무선접속 기술별 및 전 파환경별로 배분하여 산출한다. ITU는 2020년까지 IMT-2000 및 IMT-Advanced 기술 용도 로 이동통신이 덜 성숙된 lower market에서는 1,280MHz, 이동통신이 발전된 higher market 에서는 1,720MHz의 주파수가 필요할 것으로 예측하였다

69 제 4장 방송 분야 표준화 1. 방송서비스 제 1절 방송 기술 현황 오늘날 방송서비스 우리 일상생활에 핵심적인 생활필수품이 되었다. TV시청이 여기시 간의 한 부분을 차지하게 되었고 빠르게 변화하는 시대에 많은 유익한 정보를 누구에게나 알려주고 있다. 국내 지상파 TV 방송은 1956년 아날로그 TV방송을 시작으로 세계에서 81번로 1980년 12월 1일, 컬러 TV방송을 시대를 열었고, 2012년 12월 31일 아날로고 TV 방송을 종료 하 였다. 지상파 아날로그 TV방송 종료 후 디스플레이 기술의 발전과 방송전송 기술의 다양 화 등에 따라 방송서비스에 대한 기대가 증하고 있으며, 최근 HDTV 이후 UHDTV 방송 등 실감미디어 기술이 본격 적으로 논의되고 있다. UHD미디어 산업은 방송뿐만 아니라 교육, 게임 등 다양한 분야에서 활용되어 향후 미디어 산업 전반에 걸친 막대한 파급효과를 가 져올 것으로 기대된다. [그림 4-1] 방송 서비스 발전 방향

70 세계 주요 국가들은 이미 HDTV 이후의 방 송 서비스를 위한 준비 작업들을 진행하고 있으며, 특히 UHDTV 방송 서비스에 대한 논의가 증가되고 있는 추세이다. 일본, 미국, 유 럽, 중국 등 주요 선진국의 방송업계에서는 UHDTV 관련 기술개발, 표준화, 시험방송 및 상용화 방송 추진 등을 통해 실감미디어 관련 기술의 주도권 확보를 위한 노력을 기울이 고 있다. 국내 가전 업계는 세계적으로 디스플레이 부분에서 최고의 기술력을 확보하고 있으며 실감 미디어 관련 콘텐츠를 개발 중에 있다. 콘텐츠 사용자들의 현실감과 몰입도 를 높이기 위해 IT 기기의 디스플레이 크기가 확대되는 추세이며, 사람이 눈으로 식별 가 능한 한계해상도에 근접한 수준으로 최근 IT 기기의 고해상도 발전이 진행되고 있다. 해상 도는 디스플레이의 크기와 비례하여 증가하는 특성으로, UHDTV는 IT 기기의 대형화 고해 상도의 트렌드를 반영하고 있다고 할 수 있겠다. 고해상도 디스플레이, 고화소 카메라 모 듈에 익숙해진 소비자들은 제품 선택 시 디스플레이 해상도를 중시하는 경향이 있으며, 향상된 화질을 추구하는 소비자 수요는 증가되는 추세되고 있다. 특히, UHDTV 경우 디지 털 압축 기술, 디스플레이의 기술의 발달을 요구하지만 별도의 안경 착용이 불필요하여 이용자 친화성 측면에서 3DTV 보다 시장 형성에 유리할 것으로 예측할 수 있다. <표 4 1> 디스플레이 별 한계해상도 화면크기 용도 눈으로부터의 거리 최대 화소밀도 한계해상도(근사치) 5인치 스마트폰 20 30cm ppi 1,920 1,080 10인치 태블릿PC 20 30cm ppi 2,540 1,430 13인치 노트북 20 30cm ppi 2,470 1,390 65인치 TV 1.6 3m 29 55ppi 3,120 1,760 84인치 TV 1.6 3m 29 55ppi 4,030 2,270 자료 : LG 경제연구원, 고해상도 경쟁, 어디까지 갈까 인용

71 2. UHDTV 방송 개념 및 특징 UHD 16) 방송은 선명한 초고화질(4k : 3,840 2,160 8K : 7,680 4,320)과 다채널의 오디 오로 사실감과 현장감을 체감할 수 있는 실감방송을 의미한다. UHDTV는 HD급 대비 4배에서 16배 해상도의 비디오와 10채널 이상의 다채널 오디오로 극사실적인(highly realistic)초고품질 AV 방송 서비스를 통하여 소비자의 품질 욕구를 만족 시킬 수 있는 방송 서비스이다. DTV 보급 확산으로 DTV 가격이 점차 하락 되고 있으며, 이와 더불어 화면 크기도 점점 커지는 추세이다. UHDTV는 무엇보다도 HDTV의 4배에서 16배의 화 소수, 비트심도(bit depth) 10 12bit로 색을 표현하며, 컬러포맷 4:2:2 이상으로 큰 화면에서 더욱 섬세하고 자연스러운 영상의 표현이 가능하다 또한 동일 디스플레이 크 기에서는 물리적인 화소의 크기가 더욱 작아지게 됨으로써 시청거리가 짧아져도 화소 간 격(pixel pitch)을 인지할 수 없게 되며, 100도의 시야각으로 실제감을 최대화한다. 오디오 에 있어서는 10채널 이상을 사용하여, 수평 및 수직에서의 서라운드 효과로 어느 방향에 서나 실제 현장에서와 같은 음향을 제공받게 되어, HDTV보다도 시청각적으로 더욱 좋아 진 화질과 풍부한 음질을 통해 고급의 AV 시청을 가능하게 한다. 4k-UHDTV의 경우는 , 8K-UHDTV는 으로 정의되어 있으며, 나머지 비트심도, 컬로포맷, 초당 프레임 수 등은 다양한 값을 포함하도록 정의되어 있다. 따라서 UHDTV는 HDTV에 비해 4배 또는 16배 큰 해상도로 구성되지만, 실제 샘플링 형식, 화소당 비트수 및 화면주 사율의 변화에 따라 비디오 데이터량은 HDTV에 비해 최소 4배에서 최대 96배 클 수 있다. UHDTV 오디오 신호는 일반적으로 10채널 이상의 다채널 오디오로 정의하고 있다. 16) UHD : Ultra High Definition