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[테크리포트]베일 벗은 5G폰, 초연결 미래로 가는 문 열다

발행일시 : 2019-03-05 00:00

초연결과 초저지연 통신으로 우리 일상을 크게 바꿀 5G 서비스 최종 관문인 5G스마트폰(이하 5G폰). 지난해 12월 1일 국내 이동통신 3사는 세계 첫 국내 5G 서비스 전파를 송출하며 시작을 알렸다.

시연 행사에서 겉모습만 공개된 삼성전자 5G폰은 많은 이들의 기대와 궁금증을 자아냈고, 지난달 20일 '갤럭시 S10 5G'라는 이름으로 마침내 일반에 공개됐다. 이후 MWC19에서 'LG V50 씽큐 5G', 폴더블 5G폰 '화웨이 메이트 X' '샤오미 미 믹스 3 5G'가 공개됐다. 애플을 비롯한 다른 스마트폰 제조사도 시장 동향을 주시하며 출시 시점을 신중하게 가늠하고 있다.

초고속 통신 기술을 손바닥 크기로 압축한 5G폰 등장은 지금까지 경험하지 못한 진보된 콘텐츠를 서비스할 수 있는 기반이 마련됐음을 의미한다.

삼성전자의 5G폰 갤럭시 S10 5G(Galaxy S10 5G) [사진=삼성전자] <삼성전자의 5G폰 갤럭시 S10 5G(Galaxy S10 5G) [사진=삼성전자]>
LG전자 5G폰 (오른쪽)LG V50 씽큐 5G(LG V50 ThinQ 5G)를 LG 듀얼 스크린에 장착해 사용하는 모습 <LG전자 5G폰 (오른쪽)LG V50 씽큐 5G(LG V50 ThinQ 5G)를 LG 듀얼 스크린에 장착해 사용하는 모습>
화웨이 5G 폴더블 폰 메이트 X(Mate X) <화웨이 5G 폴더블 폰 메이트 X(Mate X)>
샤오미 5G폰 미 믹스 3 5G(Mi Mix 3 5G) <샤오미 5G폰 미 믹스 3 5G(Mi Mix 3 5G)>

◇ '5G폰' 초연결·초지연 미래의 시작점

5G는 LTE보다 100배 많은 데이터를 최대 20배 빠른 속도로 전송한다. 지연 시간도 기존 대비 10분의 1에 불과하다. 5G폰이 등장하면서 가장 기대되는 것은 기업소비자간 거래(B2C) 서비스다. 형태는 인공지능(AI)과 빅데이터를 보유한 무수한 사물의 초연결이다. 데이터 범위와 한계가 확장됨에 따라 AI 능력은 더욱 진화하고, AI 판단도 시·공간 제약이나 지연 없이 빠르게 전달된다. 아무리 많은 고화질 사진과 대용량 동영상도 순식간이다. 여기에는 가상현실(VR), 증강현실(AR) 구현에 필요한 막대한 양의 데이터도 해당한다. 수많은 데이터는 더 정교한 픽셀을 구성하고, 사용자 동작을 즉시 반영해 실제와 다름없는 경험을 하게 된다.

이는 여러 형태의 실감형 서비스 개발로 이어진다. 자율주행차, 의료기기, 드론, 로봇 등 여러 사물을 연결한 상상 이상의 다양한 5G 서비스가 앱으로 나타나고, 전에 없던 일자리 등장까지 예고하고 있다.

MWC 2019에 마련된 LG유플러스 5G 전시관을 방문한 외국 방송기자가 5G로 진화된 U+프로야구 서비스에 열띤 취재를 하고 있다 [사진=LG유플러스] <MWC 2019에 마련된 LG유플러스 5G 전시관을 방문한 외국 방송기자가 5G로 진화된 U+프로야구 서비스에 열띤 취재를 하고 있다 [사진=LG유플러스]>

시장조사분석 전문업체 IHS는 5G가 모바일로 확장되면 2035년 12조달러 경제 파급효과를 가져올 것으로 전망했다. 업계가 5G 활성화에 사활을 걸고 있는 이유다.

◇통신기술 혁신, '내 손 안의 5G' 실현

5G를 모바일 단계로 확장하기 위해 삼성전자와 노키아, 퀄컴, NTT도코모, SK텔레콤 등은 5G 협의체 3GPP에서 '5G NR' 표준을 정하고 연구해왔다. 6㎓ 이하 저주파 대역(Sub-6)은 물론 인체나 사물에도 쉽게 반사돼 이동통신에 부적합하다고 여겼던 28㎓ 이상 고주파 대역의 밀리미터파(㎜Wave)까지 활용할 수 있는 방안이 개발됐다.

6㎓ 이하 저주파 대역은 교외 지역, 28㎓ 이상 고주파 대역은 데이터가 혼잡한 도심지 적용이 고려되고 있다 [자료=퀄컴코리아] <6㎓ 이하 저주파 대역은 교외 지역, 28㎓ 이상 고주파 대역은 데이터가 혼잡한 도심지 적용이 고려되고 있다 [자료=퀄컴코리아]>

5G폰을 구성하는 하드웨어 축은 '모뎀'과 '모바일 AP'다. 세계 최초 5G 상용 모뎀은 2016년 10월에 발표된 '퀄컴 스냅드래곤 X50'이다. 이후 퀄컴은 스마트폰에 탑재 가능한 소형 밀리미터파 안테나 모듈 개발에 몰두했고, 지난해 'QTM052'를 공개했다. 세계 제조사가 5G폰 개발을 가속하는 계기가 됐다. 현재 퀄컴은 차기작 'X55'를 발표한 상태다.

퀄컴 5G 상용 모뎀 스냅드래곤 X50 <퀄컴 5G 상용 모뎀 스냅드래곤 X50>

삼성전자는 '엑시노스 모뎀 5100'을 개발해 지난해 8월 공개했고, 갤럭시 S10 5G에도 이미 탑재했다. 화웨이는 자회사 하이실리콘에서 개발한 '발롱 5G01'를 지난해 2월 공개했다. 메이트 X에 '발롱 5000'을 탑재했다. 또 지난해 11월 공개된 '인텔 XMM 8160'은 향후 출시될 애플 5G폰에 사용될 것으로 예상된다.

◇ 5G 서비스를 완성하는 차세대 모바일 AP

5G 모뎀이 AI와 빅데이터를 IoT로 연결해주는 조연이라면, 앞으로 펼쳐질 5G 서비스를 구체화하는 최종 전달자 역할이 5G폰에 탑재된 모바일 AP라 할 수 있다. AP에는 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 디지털신호처리기(DSP), 신경망처리장치(NPU) 등 각자 역할을 담당하는 여러 칩셋이 내장돼 있다. 칩셋 성능과 전력효율은 차세대 AP에서 더 개선되겠지만 AI 연산능력과 연관 있는 NPU 비중과 역할도 갈수록 커질 것으로 보인다. 사용자는 이미 SNS에 올릴 멋진 사진과 영상을 얻고자 AI의 도움을 얻고 있으며, 그 외 수많은 제품과 앱이 5G폰 AI와 소통할 준비를 하고 있다.

(왼쪽)퀄컴 스냅드래곤 855와 삼성 엑시노스9(9820) [사진=퀄컴 코리아, 삼성전자] <(왼쪽)퀄컴 스냅드래곤 855와 삼성 엑시노스9(9820) [사진=퀄컴 코리아, 삼성전자]>

5G 모뎀이 적용된 AP는 현재 '퀄컴 스냅드래곤 855' '삼성 엑시노스 9820' '하이실리콘 기린 980'이 대표적이다. 스냅드래곤 855는 NPU 없이 4세대 멀티코어 기반 AI 엔진을 탑재해 성능을 전작보다 3배 향상됐다는 설명이다. 연산 속도는 1초당 7조회에 달한다. 반면에 엑시노스 9820은 NPU를 CPU로부터 독립시켜 전작 대비 AI 연산처리가 7배나 빨라졌다. 기린 980은 듀얼 NPU 칩을 구성해 기린 970 대비 AI 연산 속도를 120% 향상했다. 'A11 바이오닉'으로 출발한 애플 차세대 NPU는 차기 자사 5G 폰에 탑재할 'A13'에 적용될 것으로 예상된다.

◇ 배터리와 안정성은 확보, LTE폰 보단 무거워

LG전자가 지난 1월 한국과 미국 스마트폰 사용자 1천여 명 대상으로 진행한 고객들이 원하는 5G 전용 스마트폰 설문조사 중 일부 [사진=LG전자] <LG전자가 지난 1월 한국과 미국 스마트폰 사용자 1천여 명 대상으로 진행한 고객들이 원하는 5G 전용 스마트폰 설문조사 중 일부 [사진=LG전자]>

5G폰에 탑재될 AP는 최적화된 설계로 전력 효율을 높였지만 기본적인 배터리 소모 증가와 발열이 골칫거리였다. 5G폰에는 고용량 배터리와 개선된 수랭식 냉각(Vapor Chamber)이 기본 적용됐다. 무게 증가를 불러온 요인으로 꼽힌다. 실제로 이번 MWC19에서 공개된 5G폰은 LTE폰에 비해 무거운 경향을 보였다. LG전자 관계자는 “모든 5G폰에는 LTE폰에 없는 5G 모뎀이 탑재되고, 물리적인 배터리 용량도 늘어 무게가 증가하게 됐다”고 설명했다.

MWC 2019에서 공개된 주요 5G 스마트폰 비교 <MWC 2019에서 공개된 주요 5G 스마트폰 비교>

'삼성 갤럭시 S10 5G'는 198g으로, 갤럭시 S10 라인업 중 디스플레이(6.7인치)가 가장 크다. 배터리는 전력소모에 대비해 4500㎃h를 갖췄다. 외장메모리는 지원하지 않는데 이는 경량화를 위한 것으로 보인다. 삼성전자 관계자는 “갤럭시 S10 5G는 5G 네트워크 활용 경험에 최적화된 스마트폰”이라며 “5G 모델을 제외한 나머지 갤럭시 S10 3종은 마이크로 SD를 지원한다”고 설명했다. 출시일과 가격은 미정이다.

'LG V50 씽큐 5G'는 전작 대비 20% 늘어난 4000㎃h 배터리를 탑재했지만 5G폰 비교군 중 가장 가볍다. 6.4인치 디스플레이와 무게는 183g으로, LTE폰 'LG G8 씽큐'가 167g인 것에 비해서는 다소 무겁다. 외장메모리는 2TB까지 확장할 수 있다. 듀얼 유심을 지원하는 중국제 5G폰도 크고 무거운 편이다. 화웨이 메이트 X는 4500㎃h 배터리에 무게는 295g이다. 무게에 비해 배터리 용량이 아쉽다. 반면에 샤오미 '미 믹스 3 5G'는 6.39인치 대화면에 무게는 218g이다. 저장 공간과 배터리는 다른 5G폰에 비해 가장 적고 외장메모리도 지원하지 않는다.

◇편의성을 극대화하는 혁신기술

스페인 바르셀로나에서 열린 MWC19에서 선보인 최신 5G폰에는 편의성을 높인 혁신 기술도 더해져 눈길을 끌었다.

3D 초음파 센서 기술은 대부분의 스마트폰 재질을 모두 투과해 스캔할 수 있고, 미세한 차이까지 스캔해 위조 가능성을 줄인다. [사진=퀄컴코리아] <3D 초음파 센서 기술은 대부분의 스마트폰 재질을 모두 투과해 스캔할 수 있고, 미세한 차이까지 스캔해 위조 가능성을 줄인다. [사진=퀄컴코리아]>

3D 초음파 센서 기술이 그중 하나다. 손에 물이나 이물질이 묻어 있어도 지문의 미세한 차이까지 인식할 수 있고, 센서를 감춘 '인디스플레이 초음파 지문인식' 구현도 가능하다.

비과시간법(ToF) 3D 심도 카메라를 활용한 매핑 기술 [사진=Vivo] <비과시간법(ToF) 3D 심도 카메라를 활용한 매핑 기술 [사진=Vivo]>

얼굴 인식도 한층 개선됐다. 비과시간법(ToF)은 3D 심도 카메라에서 쏜 레이저가 반사돼 돌아오는 시간을 계산한다. 현재 구조광(SL) 방식을 쓰는 아이폰 '페이스 아이디' 기능보다 멀리서도 정확하게 사용자를 인식할 수 있다.

(왼쪽부터)인피니티-U, 인피니티-V, 인피니티-O, 뉴 인피니티 디자인. 뉴 인피니티는 지난해 11월 열린 삼성 개발자 콘퍼런스 2018(SDC 2018)에서 거론된 바 있다. [사진=GSMARENA] <(왼쪽부터)인피니티-U, 인피니티-V, 인피니티-O, 뉴 인피니티 디자인. 뉴 인피니티는 지난해 11월 열린 삼성 개발자 콘퍼런스 2018(SDC 2018)에서 거론된 바 있다. [사진=GSMARENA]>

멀티 카메라와 함께 인피니티 디스플레이가 적용된 스마트폰도 일반화할 전망이다. 현재는 전면 카메라 부위만 베젤을 남긴 디자인이 적용되고 있으나 이마저도 완전히 제거한 뉴 인피니티 디스플레이도 거론되고 있다.

김광회 기자 (elian118@nextdaily.co.kr)

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