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빠르게, 더 빠르게…무선 이동통신 20년 역사

임병선 기자l승인2015.09.30l수정2015.09.30 14:43

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발 빠르게 변화하는 현대 사회에서 IT 업계는 변화의 폭이 크다. 그중 빠른 속도가 생명인 무선 이동통신(이하 이동통신)은 그 어떤 IT 기술보다 빠르게 변화해왔다. 당장 10년 전만 해도 스마트폰은커녕 대다수 휴대전화로 할 수 있는 건 통화나 문자가 전부였다. 요즘에야 스마트폰 하나로 인터넷, 노래, 동영상 등 모든 것을 해결하고 있지만, 빠른 이동통신 기술이 등장한 덕분이다. 심지어 1GB의 대용량 파일도 1분이면 받는 광속 이동통신 시대가 열렸음에도 사람들은 더 빠른 속도와 더 많은 데이터를 갈망하고 있다.

더불어 빠른 속도로 발전하는 이동통신 기술과 함께 3G, 4G, 5G 와이브로, LTE, 멀티캐리어 등 전문용어도 어느덧 친숙해진 지 오래다. 물론 자세히는 몰라도 새로운 기술이 나오면 더 빠르고 좋은 건 할아버지나 할머니도 아는 것이다. 그래도 ‘수박 겉핥기’ 식보다는 이왕이면 제대로 아는 것이 좋지 않은가? 이에 이동통신의 20년 역사와 복잡한 용어 등 궁금점을 속 시원히 알아보는 자리를 가져봤다.

 

이동통신 첫 등장

이동통신은 1981년 아날로그 휴대 전화를 대체하기 위해 최초로 상용화됐으며, 450MHz와 900MHz 대역폭을 사용한다. 900MHz 대역은 1986년 450MHz 대역보다 더 많은 채널을 사용하기 위하여 도입됐다.

대표적인 1세대(이하 1G) 이동통신 방식으로는 NMT와 AMPS가 있다. NMT(Nordisk Mobil Telefoni)는 세계 최초로 개발된 자동 휴대 전화 시스템으로, 북유럽의 노르딕 국가(노르웨이, 덴마크, 스웨덴, 핀란드, 아이슬란드) 통신 관청에서 표준을 제정했다. NMT 표준은 무료로 사용 가능한 만큼 가격 경쟁력이 있어 여러 회사가 단말기 제작에 나섰다. NMT로 성공한 대표적인 회사는 노키아와 에릭슨이 있다. 처음 나온 NMT 휴대전화는 차량 트렁크에 설치하고 표시 장치를 운전석에 설치하는 형태였지만, 차츰 휴대가 가능한 크기까지 등장했다.

1981년 스웨덴과 노르웨이에 NMT 네트워크가 개설되었고, 이듬해에 덴마크와 핀란드에 개설되었다. 1986년 아이슬란드에도 개통됐다. 기술 표준은 노르딕 국가에서 정했지만, 실상 최초로 NMT가 상용화된 나라는 사우디아라비아로, 1981년 9월 1일 처음으로 개통됐다. NMT의 주사용 국가는 노르딕 국가였으며, 여러 유럽 국가와 러시아, 아시아 일부 국가에도 사용됐다. 이후 GSM나 CDMA 같은 디지털 휴대전화 서비스가 등장한 후 NMT는 점차 축소됐다. 2007년 12월 31일 스웨덴 텔리아의 NMT 서비스 종료로 NMT는 역사 속으로 사라졌다.

또 다른 표준 방식인 AMPS(Advanced Mobile Phone System)는 벨 연구소에서 개발된 아날로그 이동전화 시스템이다. 1983년 미국, 1986년 이스라엘, 1987년 호주 등 각 나라에서 공식적으로 발표됐으며, 1980년대부터 2000년대까지 북미와 다른 지역의 주된 아날로그 통화 방식이다. 호주는 2000년 9월에 서비스를 중단했으며, 미국은 2008년 2월 18일 자로 더 이상 AMPS를 지원하지 않아, AT&T와 Verizon 같은 미국의 대표적인 이동통신 회사는 1G 서비스를 전면 중단했다. 이렇게 1G 통신방식은 1983년부터 2008년까지 약 26년간 서비스됐다.

▲ 이제는 박물관에서나 볼 수 있는 카폰.

우리나라에서는 1G 이동통신 당시 시장 자체가 거의 없다고 해도 과언이 아니다. 1984년 3월, SK텔레콤의 전신인 ‘한국이동통신서비스주식회사’(이하 한국이동통신)가 처음으로 차량 전화 서비스를 내놓으면서 1G 이동통신 서비스의 막을 열었다. 한국이동통신은 ‘한국전기통신공사(현 KT)’의 자회사로, 현재 SK텔레콤의 전신에 해당한다. 당시 한국이동통신이 내놓은 차량 전화는 휴대전화라고 부르기보다 차에 전화기를 달았다 해서 흔히 ‘카폰(Car Phone)’이라고 불렸다. ‘카폰’의 가격은 400만원을 넘는 고가로, 당시 대학 등록금이 60만원 수준임을 고려하면 엄청난 가격이다.

1988년 7월, 드디어 현재처럼 들고 다닐 수 있는 이동전화의 서비스가 시작됐다. 비록 벽돌같이 큰 크기를 자랑했지만, 적어도 가방에 넣고 이동하면서 전화를 받을 수 있는 세상이 열린 것이다. 그 후 꾸준히 이용자가 늘어나 1996년에는 290만명에 달하는 가입자를 보유했다. 그러나 디지털 방식의 2세대(2G) 이동통신의 등장에 아날로그 방식의 1G 이동통신 점차 밀려나 결국 1999년 서비스를 종료하게 된다.

 

기술·시장 급성장

비싼 가격에 도무지 들고 다닐 엄두가 안 났던 휴대전화였지만, 90년대 중후반을 거치면서 가격이 저렴해지고 크기도 주머니에 들어갈 만큼 작아졌다. 이때부터 휴대전화는 단순한 과시용이 아니라 이동 중 통화가 꼭 필요한 사람들, 사업자를 중심으로 빠르게 보급됐다.

휴대전화를 찾는 사람들도 많아지자 휴대전화를 만드는 기업도 늘어났다. 원래 휴대전화를 만들고 있던 미국의 모토로라와 핀란드의 노키아가 크게 성장했으며, 국내 기업인 삼성전자와 LG전자 등 많은 기업이 휴대전화 제조에 뛰어들었다. 휴대전화 사용자가 많아지자 당연히 이동통신 기술 개발과 이동통신 서비스 기업의 경쟁도 치열해졌다. 2G 이동통신부터 본격적인 기술 경쟁이 시작됐으며, 서로의 포맷을 표준 규격으로 앞세우며 더 많은 이용자를 끌어들이기 위해 나섰다.

▲ 키패드를 이용해 문자를 입력하게 됐다.

특히 기존 음성통화만 되던 1G 이동통신 기술과 달리 2G 이동통신 기술은 문자 서비스까지 지원해 휴대전화의 키패드에 대한 중요성도 커졌다. 음성통화에 비해 싼 가격이 장점이었던 문자 서비스는 학생들을 중심으로 크게 활성화됐으며, ‘엄지족’이라는 신조어까지 생기기에 이른다. 이동통신에 1G, 2G, 3G, 4G 같은 개념을 나누는 것도 이때부터 생겼으며, 이러한 규격을 나누는 국제 협력기구도 출범했다.

<이미지: 문자> 캡션: 키패드를 이용해 문자를 입력하게 됐다.

2G에서 가장 널리 이용된 통신 방식은 CDMA와 GSM 방식이다. GSM(Global System for Mobile Communications)은 전 세계에서 가장 널리 사용되는 개인 휴대 통신 시스템이었으며, TDMA 기반 통신 기술이다. 전 세계 이동통신의 80% 이상이 GSM 방식으로 운용됐다. CDMA(Code Division Multiple Access, 코드분할 다중 접속) 방식은 미국 퀄컴사에서 개발한 무선통신 표준으로, 처음 등장한 것은 IS-95(Interim Standard 95)이다. 흔히 CDMA1(cmdaOne)으로도 불리는데, CDMA는 여러 이동통신 기술이 동일한 주파수를 사용하는 것을 허용하며, TDMA(Time Division Multiple Access, 시 분할 다중 접속) 방식의 GSM과는 다르다.

▲ 아직 2G 서비스가 제공되고 있어 가끔 2G폰도 출시된다.

그 외 PCS도 이용됐다. PCS는 개인 휴대 통신(personal communication services)으로 기존 2G보다 한 단계 발전한 2.5G 이동통신이다. 데이터 전송량이 커져 통화품질이 1.6배 정도 좋아졌으며, 1.7∼1.8GHz의 높은 주파수를 사용해 음성 이외 데이터를 전송하는 데에도 좋았다. 하지만 고주파수 대역이라 더 많은 중계기를 설치해야 하는 단점이 있었다. 우리나라에서는 주로 CDMA와 PCS를 사용했다. GSM 방식 휴대전화도 사용했지만, 극히 일부분에 불과했고, 대부분 CDMA 방식을 썼다. 물론, 국내 휴대전화 제조업체는 수출하기 위해 GSM 방식의 단말기를 개발했다.

 

영상통화 시대

이동통신 기술이 빠르게 발전하면서 휴대전화 기능과 성능도 갈수록 높아졌다. 3세대(3G) 이동통신 기술에서는 빠른 속도와 함께 휴대전화에 다양한 기능들이 접목되기 시작했다. 3G 이동통신은 음성통화와 문자뿐만 아니라 영상통화와 인터넷 등 멀티미디어 통신까지 가능한 통신표준을 의미한다. 3G 이동통신에 대한 정확한 규격은 ITU의 IMT-2000 규격에 의해 규정돼 있다. ITU 규격에서는 EV-DO Rev. 0(CDMA2000)부터 3G로 규정하지만, 한국에서는 2G로 분류하기 때문에 한국에서는 WCDMA와 EV-DO Rev. A부터 3G 이동통신이라고 부른다.

광대역 코드 분할 다중 접속을 의미하는 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)는 가장 많이 이용되는 3G 이동통신이다. GMS 기반 업그레이드 기술이지만, CDMA 방식 기술을 적용했다. 이때부터 속도가 중시되기 시작했는데 WCDMA 방식의 초기인 UMTS의 다운로드 최고속도는 384kbps에 불과했지만, HSDPA는 14.4Mbps까지 증가, HSUPA는 HSDPA보다 업로드 속도를 15배 높인 최대 5.76Mbps를 지원했다. 우리나라에선 SK텔레콤과 KT가 이 방식으로 2003년부터 3G 서비스를 제공 중이다.

EV-DO(Evolution-Data Optimized)는 CDMA의 발전형이다. 중간에 CDMA2000 방식도 있었지만, 이는 일부 국가에서 2.5G로 분류되기 때문에 정식 3G로 분류되는 것은 EV-DO Rev. A 부터다. EV-DO Rev. A의 다운로드 최고속도는 3.1Mbps이며, EV-DO Rev. B는 9.3Mbps, EV-DO Rev. C에 들어서는 275Mbps까지 증가했다. 우리나라에서는 SK텔레콤과 LG유플러스가 서비스 중이다. 이 밖에도 시분할 연동코드 분할 다중 접속 방식인 TD-SCDMA가 있지만, 중국의 차이나모바일에서만 사용하는 독자 규격이다.

▲ 3G부터 휴대전화로 멀티미디어를 즐기기 시작했다.

흔히 3G 이동통신 기술은 당시 휴대전화로 인터넷과 멀티미디어를 즐기기 힘들었던 탓에 영상통화로 대변되기도 한다. 영상통화가 3G 이동통신에서나 가능해진 기술은 아니다. 기존에도 영상통화 기술은 있었지만, 영상을 주고받기엔 무선 통신 속도가 너무 느려 상용화되기 어려웠을 뿐이다. 이 밖에 이전 2G용 휴대전화도 카메라나 MP3, DMB 기능들이 있긴 했지만, 성능은 거의 제한적이고 정작 중요한 휴대전화 자체 성능도 뛰어난 편이 아니었다. 카메라 성능은 그냥 휴대전화의 작은 액정에서나 보기 좋을 정도일 뿐이고, 저장용량도 그리 크지 않아 MP3 음악도 몇 곡 넣는 정도에 그쳤다. 화면도 크지 않아 동영상을 보는 것도 아쉬운 부분이 많았다. 이런 고질적인 문제는 애플의 ‘아이폰’이 출시로 스마트폰 시대가 열리면서 해소됐다.

▲ 큰 인기를 끌진 못했던 영상통화.

 

유선 속도를 넘어

스마트폰이 대중화되자 3G 이동통신 방식보다 더 빠른 속도를 갈망하게 됐다. 4G 이동통신 기술의 정의는 ITU의 IMT-Advanced 규격에 의해 규정돼 있다. 앞서 4G 이동통신 기술로 부르려면 데이터 전송 속도가 최대 100Mbps를 만족해야 했지만, 4G 이동통신 기술이라고 홍보했던 LTE(Long-Term Evolution) 방식은 이를 만족하지 못했다. 이 때문에 일부에서는 LTE를 3.9G 이동통신이라 부르기도 했다. 하지만 ITU에서 LTE와 와이브로, HSPA+도 4G 이동통신 기술이라고 부를 수 있다고 수정해 현재는 LTE나 와이브로도 4G 방식으로 분류된다.

4G 이동통신 방식 중에는 먼저 HSPA+(High Speed Packet Access+)가 있다. WCDMA 방식이자 HSUPA 기술의 개량형이다. 다운로드 최고속도는 21Mbps이며, 광대역 기술을 접목한 Dual Cell HSPA+의 최고속도는 42Mbps다. ITU에서는 4G로 분류했지만, 우리나라에서는 3G로 분류하고 있다.

또 다른 4G 이동통신 방식으로는 WiMAX(와이맥스)가 있다. 와이맥스는 고정형과 이동형으로 분류되며, 이동형 와이맥스를 국내에서 WiBro(와이브로)로 부르고 있다. 국내에서 처음 선보인 WiBro Wave 1은 다운로드 최고속도 25Mbps를 지원했으며, 개선된 WiBro Wave 2는 최고 40Mbps의 속도를 자랑한다. WiBro는 우리나라가 주관으로 개발한 4G 이동통신 기술이지만, LTE가 대세로 흘러감에 따라 점점 버려지고 있다. 우리나라에서는 SK텔레콤과 KT가 서비스 중이며, 와이파이 핫스팟 제공하는 정도로만 쓰이고 있다. 후속 기술 규격으로는 WiBro Evolution(WiMAX 2)가 있으며, 다운로드 최고속도는 220Mbps에 달하지만, 상용화 일정은 미정이다.

▲ 이동통신 3사 모두 LTE 서비스를 시작했다.

4G 이동통신 방식 중 가장 잘 알려진 LTE는 10MHz 대역폭 기준, 다운로드 최대속도가 75Mbps이므로 40MHz 대역폭을 확보하면 이론상 최대치인 300Mbps의 속도를 낼 수 있다. 우리나라에서는 SK텔레콤과 LG유플러스가 2011년 7월부터 상용화했으며, KT는 2G 서비스를 종료한 후 확보한 주파수로 상대적으로 늦은 2012년 1월부터 서비스했다. 국내 이동통신사 3곳 모두 서비스에 돌입하면서 점유율을 높이기 위해 치열하게 경쟁했고 그 결과 가입자 수는 크게 폭증했다. 미래부가 올해 1월 발표한 국내 LTE 가입자 수는 3600만명(2014년 말 기준)이다. 우리나라 인구수가 약 5150만명인 것을 고려하면 거의 모든 사람이 LTE를 사용하고 있는 셈이다. LTE로도 충분한 것 같지만, 10Gbps 속도의 5G가 오는 2020년 상용화될 예정이기 때문에 이동통신의 발전은 멈추지 않고 계속될 전망이다.

 

국내 이통3사, 탄생 배경

현재 우리나라의 이동통신 시장은 3개 통신사가 점유율을 두고 치열하게 싸우고 있다. 우리나라에서 가장 먼저 이동통신 서비스를 제공했던 한국이동통신은 1994년 ‘SK그룹’에 매각된다. 한국이동통신은 3년 후인 1997년 3월 사명을 바꿨는데, 이 회사가 바로 지금 국내 이동통신 점유율 1위인 ‘SK텔레콤’이다.

한국이동통신을 매각한 한국전기통신공사는 1996년 ‘한국통신프리텔’을 설립해 다시 무선통신서비스를 시작한다. 한국통신프리텔은 2000년 ‘한솔PCS’를 인수하고, 2001년 사명을 ‘KTF’로 변경했다. 한국전기통신공사는 2001년 민영화를 거쳐 ‘KT’로 사명을 변경했고 2009년 KTF와 합병하면서 유선통신과 인터넷은 물론 이동통신 서비스까지 모두 담당하게 됐다.

‘LG그룹’은 1996년 ‘LG텔레콤’으로 이동통신 서비스를 시작했다. SK텔레콤이나 KT보다 다소 늦게 시작한 만큼 시장 점유율이 낮았고, 이 현상은 지금까지도 계속 이어지고 있다. LG텔레콤은 2010년 ‘LG데이콤’과 ‘LG파워콤’을 인수 합병하고 잠시 ‘통합LG텔레콤’으로 명칭을 썼다가 ‘LG유플러스’라는 현재 이름으로 최종 변경됐다.

현재는 없어진 이동통신 서비스 회사도 있다. 앞서 언급된 KTF도 있지만, ‘신세기통신’은 1994년, 한국이동통신과 경쟁할 수 있는 제2 이동통신사업자로 선정됐다. 하지만 1999년 ‘SK텔레콤’과 전략적 제휴를 맺고, 2001년 사명을 ‘SK신세기통신’으로 바꾼 뒤, 2002년 SK텔레콤에 흡수 합병되면서 사라진다. KTF에 인수된 한솔PCS는 삼성그룹에서 독립한 한솔그룹에서 운영한 서비스로, 1997년 처음 사업을 시작했다. 1999년에는 ‘한솔엠닷컴’으로 이름을 변경했지만, 2000년 한국통신프리텔에 인수된다.

2G 이동통신에서는 통신사마다 구별하기 위해 고유 식별 번호가 있었다. SK텔레콤은 ‘011’, 한국통신프리텔은 ‘016’, 신세기통신은 ‘017’, 한솔PCS는 ‘018’, LG텔레콤은 ‘019’를 사용했다. 이 때문에 통신사를 옮기려면 흔히 말하는 번호이동을 거쳐야 했으며, 통신사끼리 고객을 유치하기 위해 다양한 혜택을 주기 시작한 것도 이때부터다.

 

다양한 LTE 용어

LTE 중에는 TD-LTE나 LTE-A, 광대역 LTE 등 파생용어가 많다. 이 중 허와 실에 대해 알아보자. 먼저 TD-LTE는 주파수 활용 방식만 다른 LTE 기술이다. 흔히 LTE라 부르는 기술은 주파수 대역폭을 상향과 하향으로 분리해 운용하는 FDD(Frequency Division Duplexing) 방식이다. 반면 TD-LTE는 주파수 대역폭을 따로 분리하지 않고 상황에 따라 상향과 하향을 전환하는 TDD(Time Division Duplexing) 방식이다. WiMAX도 TDD 방식이므로 기존 WiMAX를 서비스 중이던 해외 통신사들은 TD-LTE로의 전환을 계획 중이다.

LTE Advanced로 불리는 LTE-A는 기존 LTE보다 훨씬 빠른 속도를 가진 방식으로, 다운로드 3Gbps, 업로드 1.5Gbps의 속도를 지녀야만 한다. 이를 위해선 다양한 기술이 적용돼야 하며, 넓은 주파수 대역도 확보돼야 한다. 국내 통신사에서 부르는 LTE-A는 LTE Advanced의 핵심 기술 중 하나인 캐리어 어그리게이션(Carrier Aggregation, 이하 CA)만 적용된 방식이다. CA는 여기저기 떨어진 주파수를 하나로 묶어 사용할 수 있게 하는 기술로, 주파수 대역폭을 늘린 만큼 속도를 높일 수 있다. CA로 10MHz 주파수 2개를 묶으면 20MHz 대역폭이 돼 150Mbps의 속도를 낼 수 있다. 20MHz 주파수가 그대로 연결돼 CA 적용 없이 150Mbps의 속도를 낼 수 있는 것을 ‘광대역 LTE’라고 부르고 있다. 또한, 광대역 LTE에 CA를 적용해 225Mbps(150+75)의 속도를 내는 것을 ‘광대역 LTE-A’, 3개의 주파수 대역폭을 묶어 40MHz(20+10+10), 300Mbps(150+75+75)의 속도를 내는 것을 ‘3밴드 LTE-A’라 부르고 있다. 비록 용어는 여러 가지라도 어디까지나 모두 LTE이며, 이동통신사에서 더 빠른 속도임을 내세우기 위해 구분됐을 뿐이다.


임병선 기자  LBS83@ilovepc.co.kr
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