6G spectrum allocation을 위한 경쟁이 각국과 통신 기관들이 World Radiocommunication Conference 2027 (WRC 2027)을 준비하면서 격화되고 있다. 6G 네트워크가 100 GHz에서 3 THz에 이르는 sub-THz spectrum에서 작동할 것으로 예상됨에 따라, 다가오는 회의에서는 차세대 무선 통신에 어떤 주파수를 사용할 수 있게 될지 결정하여 2030년대 기술 리더십의 무대를 마련할 것이다.

주로 100 GHz 이하의 spectrum을 활용했던 이전 세대와 달리, 6G는 대기 흡수, 분자 공명, 전파 특성이 기회와 도전을 동시에 제시하는 거의 미개척 영역으로 진출할 것이다. WRC-27에서 내려지는 결정은 전 세계 6G 네트워크의 기능과 배치 전략을 근본적으로 형성할 것이다.

현재 Sub-THz 스펙트럼 현황

100 GHz와 1 THz 사이의 sub-THz 스펙트럼은 현재 전파천문학, 지구탐사위성, 산업용 센싱 시스템을 포함한 다양한 애플리케이션을 호스팅하고 있습니다. 6G를 위해 고려 중인 주요 주파수 대역에는 140-148.5 GHz, 151.5-164 GHz, 167-174.8 GHz, 그리고 200-400 GHz 범위의 일부가 포함됩니다. 이러한 6G 주파수는 전례 없는 대역폭 잠재력을 제공하며, 일부 대역은 10 GHz를 초과하는 연속 스펙트럼 블록을 제공합니다.

International Telecommunication Union (ITU)는 Working Party 5D에서 수행한 예비 연구를 통해 여러 후보 대역을 식별했습니다. 275-296 GHz 대역은 유리한 전파 특성과 기존 서비스와의 최소한의 간섭으로 인해 특별한 주목을 받고 있습니다. 그러나 325-450 GHz 범위는 수증기 흡수로 인한 상당한 문제에 직면하여 실외 통신에서의 유용성이 제한됩니다.

sub-THz 범위의 현재 할당은 지역별로 분산되어 있으며, 미국, 유럽연합, 아시아-태평양 국가들이 서로 다른 규제 접근 방식을 유지하고 있습니다. Federal Communications Commission은 이미 실험 라이선스를 통해 95 GHz 이상의 스펙트럼 탐색을 시작했으며, European Conference of Postal and Telecommunications Administrations (CEPT)는 잠재적인 6G 대역에 대한 호환성 연구를 시작했습니다.

국가별 Spectrum 전략 및 입장

주요 경제국들은 WRC 2027을 앞두고 6G spectrum 정책에 대한 서로 다른 접근 방식을 개발하고 있습니다. 미국은 CHIPS and Science Act를 통해 6G 연구에 15억 달러를 할당했으며, National Science Foundation이 NextG Alliance를 설립하여 spectrum 요구사항을 조정하고 있습니다. 미국의 전략은 sub-THz 대역에서 효율성을 극대화하기 위해 유연한 사용 정책과 동적 spectrum 공유를 강조합니다.

중국의 접근 방식은 6G 배치를 위한 대규모 연속 spectrum 블록 확보에 중점을 둡니다. Ministry of Industry and Information Technology는 220-330 GHz 범위를 우선 영역으로 지정하고, 대기 전파 연구와 antenna 기술에 대규모 투자를 하고 있습니다. Huawei와 ZTE를 포함한 중국 통신 회사들은 2022년 이후 sub-THz 통신 시스템과 관련된 200개 이상의 특허를 출원했습니다.

유럽연합은 Smart Networks and Services Joint Undertaking을 통해 조정된 지역 전략을 채택하여 spectrum 연구를 포함한 6G 연구에 9억 유로를 할당했습니다. 유럽의 우선순위에는 회원국 간 조화된 할당과 기존 과학 서비스 보호, 특히 European Southern Observatory가 운영하는 radio astronomy 시설 보호가 포함됩니다.

한국과 일본은 분산된 할당이 장비 규모의 경제를 저해할 수 있음을 인식하고 6G spectrum 입장을 조율하기 위한 양자 작업 그룹을 구성했습니다. 두 국가 모두 전파 모델과 간섭 시나리오를 검증하기 위해 140 GHz와 220 GHz 대역에서 광범위한 현장 시험을 수행하고 있습니다.

Sub-THz 할당의 기술적 과제

6G를 위한 스펙트럼 할당은 이전 이동통신 세대에서는 겪지 않았던 독특한 기술적 과제를 제시합니다. 대기 감쇠는 100 GHz 이상에서 급격히 증가하며, 118 GHz와 184 GHz에서 산소 흡수 피크가 나타나고, 수증기 공명이 여러 대역에 영향을 미칩니다. 이러한 특성들은 야외 커버리지 범위를 제한하지만 공격적인 주파수 재사용과 셀 간 간섭 감소를 가능하게 합니다.

Nokia Bell Labs와 Ericsson Research에서 수행한 전파 연구에 따르면, 140 GHz에서 동작하는 6G 기지국은 도시 환경에서 50-200미터의 셀 반경이 필요할 것으로, 이는 현재 5G 배치의 수 킬로미터와 비교됩니다. 이는 대도시 지역에서 평방 킬로미터당 수천 개의 소형 셀을 가진 고밀도 네트워크 아키텍처를 필요로 합니다.

간섭 분석은 지향성 beamforming 요구사항과 대기 도파관 효과로 인해 sub-THz 주파수에서 점점 더 복잡해집니다. ITU-R은 100 GHz 이상의 주파수를 위해 특별히 새로운 전파 모델을 개발했으며, 습도와 온도에 따라 크게 변하는 분자 흡수 데이터와 산란 매개변수를 포함하고 있습니다.

반도체 기술이 물리적 한계에 접근함에 따라 장비 표준화는 추가적인 장애물에 직면하고 있습니다. Sub-THz 동작에 필요한 gallium arsenide와 indium phosphide 부품들은 낮은 주파수 대역에서 사용되는 silicon 기반 솔루션에 비해 여전히 비싸고 전력 소모가 큽니다. IEEE 802.11 워킹 그룹은 Wi-Fi 표준을 sub-THz 주파수로 확장하는 예비 연구를 시작했으며, 이는 잠재적으로 cellular 6G 배치와 간섭 시나리오를 만들 수 있습니다.

WRC-27 준비 및 이해관계자 입장

WRC 2027 준비 과정에서 6G 스펙트럼 할당에 대한 지역별 입장 간 상당한 차이가 드러났습니다. ITU는 sub-THz 이동통신의 기술적 및 규제적 측면을 검토하기 위해 Study Group 5를 설립했으며, 예비 보고서는 2025년에 제출될 예정입니다. 주요 안건 항목으로는 적합한 주파수 대역 식별, 기존 서비스와의 공유 기준 수립, 국제 조정을 위한 기술 표준 개발이 포함됩니다.

Global System for Mobile Communications Association (GSMA)는 140 GHz 및 220 GHz 대역에서의 조화된 글로벌 할당을 옹호하는 입장서를 제출했으며, 분할된 스펙트럼이 장비 비용을 증가시키고 6G 배치를 지연시킬 것이라고 주장했습니다. Verizon, Deutsche Telekom, NTT DoCoMo를 포함한 통신 사업자들은 인접 대역에서 면허 및 비면허 운용을 모두 허용하는 유연한 사용 승인을 지지하는 연합을 구성했습니다.

과학 기관들은 전파천문학 및 지구관측위성과의 잠재적 간섭에 대한 우려를 제기했습니다. International Astronomical Union은 심우주 관측을 위해 보호되어야 하는 164-167 GHz 및 182-185 GHz를 포함한 중요한 주파수 범위를 식별했습니다. NASA와 European Space Agency는 6G 방출이 183 GHz 수증기 대역에서 운용되는 기후 모니터링 위성에 영향을 줄 수 있음을 보여주는 연구를 공동으로 제출했습니다.

산업 사용자들은 sub-THz 스펙트럼에 기존 이익을 가진 또 다른 이해관계자 그룹을 구성합니다. 자율주행차량용 자동차 레이더 시스템은 77 GHz 근처에서 작동하며 더 높은 주파수로 확장되고 있어, 6G 상향링크 전송과 간섭을 일으킬 가능성이 있습니다. International Organization for Standardization은 중복되는 주파수 범위에서 차량 센서와 이동통신 간의 호환성 연구를 시작했습니다.

경제적 및 지정학적 영향

6G 스펙트럼 할당 결정의 결과는 통신업계를 넘어서는 심오한 경제적 영향을 미칠 것입니다. McKinsey는 6G 기술이 2035년까지 전 세계적으로 1조 3천억 달러의 경제적 가치를 창출할 수 있으며, 스펙트럼 가용성이 홀로그래픽 통신, 뇌-컴퓨터 인터페이스, 정밀 제조를 포함한 응용 분야의 핵심 촉진 요소 역할을 할 것이라고 추정합니다.

각국이 6G 리더십을 전략적 필수 요소로 인식함에 따라 지정학적 고려사항이 스펙트럼 정책에 점점 더 큰 영향을 미치고 있습니다. Biden 행정부의 국가 안보 전략은 첨단 무선 기술을 기술 경쟁력 유지에 중요한 요소로 명시적으로 식별하고 있습니다. 마찬가지로 European Union의 Digital Decade 프로그램은 디지털 주권과 비유럽 기술 제공업체에 대한 의존도 감소를 위해 6G 리더십을 필수적인 것으로 목표로 하고 있습니다.

장비 제조업체들이 예상되는 할당에 기반하여 연구 우선순위를 조정함에 따라 스펙트럼 결정의 공급망 영향이 명백해지고 있습니다. Samsung은 2030년까지 6G에 250억 달러를 투자한다고 발표했으며, 스펙트럼 불확실성을 주요 위험 요소로 언급했습니다. Qualcomm은 San Diego와 Cambridge에 전용 sub-THz 연구 시설을 설립하여 국제적 조화를 이룰 가능성이 가장 높은 대역에 집중하고 있습니다.

결론

6G spectrum 할당을 위한 글로벌 경쟁은 무선 통신 역사에서 중요한 순간을 나타내며, WRC 2027 결정이 향후 10년간의 기술적 가능성을 결정할 것입니다. 조화된 sub-THz spectrum 확보의 성공은 기존 서비스들의 경쟁적 요구사항 균형 맞추기, 전례 없는 기술적 도전 과제 해결, 그리고 복잡한 지정학적 역학 관계 탐색을 필요로 할 것입니다. 각국이 회의를 위한 입장을 확정하면서, 점점 더 연결된 세상에서 6G 리더십 달성을 위한 이해관계는 계속 높아지고 있습니다. 통신 산업은 전통적인 대역에서의 spectrum 부족이 대부분 탐험되지 않은 sub-THz 영역으로의 혁신을 이끌어 network 아키텍처와 서비스 역량을 근본적으로 재구성하는 미래에 대비해야 합니다.