위성망에 얹은 재난망, 생존성 더 견고해진다

지상 여건 무관 통신품질 유지해야

LTE 노후화∙유지보수 비용↑ ‘한계’

군사용 저궤도 군집위성망 연구 활발

다계층 위성 간 중계로 ‘심리스’ 구현

위성을 기지국처럼…‘PS-Satcomm’ 제안

구조대원용 기능 추가해 재난망 활용

[정보통신신문=차종환기자]

전국 단위 재난안전통신망(이하 PS-LTE)이 구축된 지 5년여가 흐른 지금, 차세대 시스템으로의 고도화 움직임이 일고 있다.

해법은 위성통신과의 결합이다. 어떠한 재난 상황에서도 통신이 끊겨서는 안 되는 것이 재난망인만큼, 지상의 여건과 무관하게 통신품질을 유지할 수 있는 위성망이 재난망을 한단계 업그레이드할 수 있는 대안으로 주목받고 있다.

정보통신기획평가원(IITP)에서 최근 발표된 ‘상용 저궤도 위성 기반 재난안전통신망 고도화 방안(연재성 서일대학교 교수 저)’ 보고서를 통해 재난망의 발전현황을 살펴봤다.

■6G 맞은 이동통신, 4G에 머무는 PS-LTE

PS-LTE는 말그대로 4세대 이동통신인 LTE를 핵심 기술로 하고 있다. 여기에 D2D(Device-to-Device) 통신과 그룹통신(GCSE), MCPTT(Mission Critical Push To Talk) 서비스 등을 추가해 재난구조 현장에 특화된 기능을 발휘한다.

그러나 어느덧 이동통신 기술은 5G 상용화를 거쳐 5G-A(Advanced), 6G 등 차세대 시장으로 급속히 발전하고 있다.

특히 6G에 접어들어 이동통신망은 기존 고정식 기지국 중심에서 상용 저궤도 위성을 기반으로 지상 영역(TN: Terrestrial Network)과 비지상 영역(NTN: Non TN)을 융합하는 범지구적 3차원 네트워크 중심의 모바일 위성통신으로 진화하고 있다.

이를 단순히 기술 발전의 측면에서 환영할 수만 없는 것이, 기존 4G LTE는 노후화와 중계장비 공급망 확보 차원에서 시스템 운용 및 유지보수에 비용상승 문제 등을 야기시킬 수 있다.

이러한 상황에서 대형 산불과 침수, 지진 등 대규모 재난이 발생하면 PS-LTE의 지상 고정식 기지국은 상용전원 공급 문제나 복구 지연이 발생하기 쉬워지는데, 이것이 문제가 돼 또다른 2차, 3차 피해가 유발될 가능성이 커지게 되는 것이다.

■3차원 네트워크가 구현하는 음영없는 통신

6G는 저궤도 군집위성망을 이동통신 기지국으로 사용해 언제 어디서나 위성 인터넷과 이동통신 서비스를 제공한다. 이미 미국의 스타링크, 아마존, 영국의 원웹 등 글로벌 위성통신 사업자들은 저궤도 군집위성망을 구축하고 있다.

우리나라 방위사업청은 상용 저궤도 위성통신 기술을 군 전술통신망에 시범 적용하기 위한 ‘상용 저궤도 위성 기반 차세대 군 전술통신망 구축 사업’을 추진하고 있다.

본 사업의 시제업체로 선정된 한화시스템은 현재 운용 중인 이동 설치가 가능한 고정식 기지국 중심의 전술통신망을 이동형 전술통신망으로 개발하고 있다.

차세대 이동형 전술통신망은 이동 기지국 전술차량과 상용 저궤도 위성을 D2C로 연결해 5G 전술 특화망을 구축하고, 개인 휴대용 통합 단말기로 지상 RF 링크 서비스와 위성 링크 서비스를 이용해 산간벽지에서도 이동 간 위성과 직접 데이터 링크가 가능하다.

또한, 한반도의 험준한 산악지형 특성상 지상 노드 구간에서 간선 백홀 구성이 불가능할 경우를 대비해 지상에서 공중 플랫폼 또는 다계층 위성(LEO↔MEO/GEO) 간 중계 가능한 ‘다계층 복합 무선전송 장비 및 연동 핵심 기술’도 연구개발 중이다.

이와 같이, 차세대 군 전술통신망은 심리스(seamless)한 데이터 링크 서비스 제공을 위해 저궤도 위성망을 주 통신망으로 이용하고 백업망으로 성층권 고고도 무인기 또는 비행선과 연동하는 다계층 데이터 링크 서비스 개념이 포함될 것으로 예상된다.

■’하늘 위 재난망’ PS-LTE 한계 극복

보고서는 PS-LTE의 기지국을 지상 고정식 기지국 대신 상용 저궤도 위성통신망으로 대체하고 운영센터에 위성망과 연동하는 게이트웨이를 설치함으로써, 지상에서 발생하는 어떠한 재난∙재해환경 속에서도 통신 품질을 유지할 수 있는 ‘PS-Satcomm’을 제안했다.

평상시에는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing) 기술을 이용해 위성채널을 재난방송 또는 재난문자 서비스 채널로 사용하고, 재난상황이 발생해 재난망을 가동할 시에는 재난지역에서 통신 채널 대역폭을 크게 확장해 재난구조대원들과 상황실, 운용센터 간 재난구조용 실시간 대용량 영상 데이터 서비스를 제공하는 방식이다.

재난통신 단말기는 저궤도 위성통신이 가능한 상용 스마트폰을 기반으로 재난안전통신에 필요한 암호모듈을 배터리 팩과 일체형 모듈로 개발해 적용할 수 있다는 설명이다.

PS-LTE는 지상 고정식 기지국을 중심으로 700㎒ 주파수 대역에서 20㎒ 협대역 채널을 사용하고 있어, 주파수 간섭 문제와 실시간 대용량 영상 데이터 제공 등에 한계를 보여왔다.

하지만 위성통신이 가능한 5G∙6G 스마트폰을 재난통신 단말기로 활용한다면, 이동통신 주파수를 이용할 수 있어 주파수 효율 향상과 단말기 구입 및 운용비용 절감과 상호운용성 확보 등에서 많은 이점이 있을 것으로 전망된다.

현재 사용 중인 ‘정부24’ 또는 ‘안전디딤돌’ 앱 서비스에 재난문자 또는 재난방송 기능을 일반인용과 구조대원용으로 구분해 인증하고, 긴급상황 발생 시에는 자동으로 GPS 위성과 한국형 위성항법 보정시스템(KASS)을 이용해 신속 정확하게 구조대상자 위치를 파악할 수 있도록 기능을 추가할 수 있다.

구조대원용 메뉴를 추가해 PS-LTE의 기본 통신 기능을 앱 서비스로 제공하면, 시스템 운용비용 및 단말기 운용가용성도 한층 높일 수 있을 것이라는 설명이다.

보고서는 행정안전부, 과기정통부 중심으로 관련 협회와 학회, 출연연구소 및 이동통신사 등이 참여하는 K-TF(ROK Task Force for Next Generation Public Safety Communications)를 구성해 PS-LTE 시스템의 기술적∙운용적∙환경적 실태와 문제점을 진단하고, PS-Satcomm에 대한 기술적 검토와 구체적인 개념을 발전시켜야 한다고 제언했다.

아울러 K-TF 활동 결과를 기반으로 3GPP에 워킹그룹 구성을 공식 제안해 K-TF가 차세대 재난망 국제기술표준 마련을 선도할 수 있도록 해야 한다고 강조했다.