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실제 구축 사례를 통한 5G 특화망 구성에 대한 이해
5G 특화망은 산업 현장에서 필요로 하는 서비스와 잘 융합될 수 있는 기술적인 유연성과 장점을 보유하고 있다. 이에 국내외 다양한 산업 현장 실증 사례 및 상용 서비스를 통해 기존 산업 인프라에서 경험하지 못한 새로운 가치와 경험을 제공하고 있다.
5G 특화망이 가진 기술적 장점을 극대화하기 위해서는 현장 환경과 서비스를 고려한 연계성 높은 서비스 구현이 필수다. 위즈코어는 구축 목적 및 요구사항을 고려해 다양한 산업 현장에 최적화된 5G 특화망 구축 서비스를 제공하고 있으며, 서비스와 인프라 측면에서 기능 요소가 결합된 통합 솔루션 및 사전 연동 검증 체계를 통해 신뢰도 높은 DX 서비스 개발에 주력하고 있다.
위즈코어가 제공하는 DX 서비스는 △C(Contents) △P(Platform) △N(Network) △D(Device)로 구분되는 네 가지 기술적 역량 중심 고도화에 초점을 맞추고 있다. 특히 단순 5G 특화망 구축을 넘어 현장 인프라 및 DX 서비스 간 효율적인 연계를 통해 차별화된 특화망 서비스를 고객사에 제공하고, 기업 경쟁력 제고에 기여하고자 하는 궁극적 목표를 가지고 있다.
생산라인 맞춤 인프라 구축 성공
위즈코어는 올해 3월 서울 코엑스에서 개최된 스마트공장·자동화산업전2023 내 한국전자기술연구원(KETI) 스마트제조혁신센터(SMIC) 부스에 ‘제조 특화 5G 네트워크 서비스’를 구축한 바 있다. 프로젝트 특성상 전시 현장 내 유무선 네트워크 간섭 가능성, 전시 참관 인파 등 환경적 제약 사항을 다각적으로 고려해 네트워크를 설계했다. 현장에는 지능형 CCTV와 디지털 트윈, AMR(자율주행로봇) 등 총 세 가지 DX 서비스가 적용됐다. 지능형 CCTV는 현장 데모 생산라인 기계 및 설비 앞부분을 위험 구간으로 설정했으며 사람이 위험 구간에 접근할 경우 관리 서버에 알람이 표출되는 형태로 구현했다.
디지털 트윈 서비스는 실시간 데이터 송수신 및 정보 표출 단계에서 컨베이어 제품 등이 흐름에 따라 지연 없이 원활하게 동작할 수 있는 기반 구축에 초점을 맞춰 인프라를 구성했다. 특히 데모 생산라인 설비에 탑재된 현장 PLC 14개에 대한 데이터를 연계했으며, 현장 지연(Latency)을 최소화해 Wi-Fi 같은 기존 무선 인프라 대비 핑타임(ping time)이 개선된 네트워크 환경을 구축해냈다.
AMR 서비스는 현장 특성 및 요구사항을 우선순위에 두고 서비스를 구성했다. 일반 산업 현장 같은 경우 네트워크 간섭에 의해 AMR과 설비, 혹은 현장 작업자간 충돌이 발생할 수 있어 독립적이고 안정적인 네트워크 환경 조성이 무엇보다 중요하기 때문이다.
구축 현장은 AMR 동작에 있어 현장 조명에 대한 조도 및 바닥 면 평탄도 등은 물리적으로 적합한 조건을 갖추고 있었지만 무선 주파수 환경은 2.4GHz 및 5GHz 각 대역에서 Wi-Fi용 SSID가 10개 이상 검출됐다. 당시 구축을 진행했던 무선 환경 조건은 기타 무선망에 영향을 받을 수 있는 Wi-Fi 인프라보다는 5G 특화망 네트워크 인프라가 안정적인 AMR 운용에 적합하다고 할 수 있다.
현장 상황 고려한 5G 특화망 서비스 구현
위즈코어는 실제 현장 특화망 구축 상황을 고려, 전시 공간 내 안정적인 무선 전파 환경 및 커버리지(Coverage) 확보를 위해 약 5m 높이에 RU(Radio Unit)를 설치했다. RU(Radio Unit)는 5G 모뎀과 특화망에서 사용하는 주파수를 송수신하는 역할을 한다.
또 무선 자원 스케줄링과 재전송, 패킷 데이터 분할·결합, 무선 자원 제어 메시지 및 인터페이스 기능을 담당하는 DU·CU(Centralized Unit)를 배치했다. 단말 접속 및 연결 관리와 사용자 패킷 데이터 전달, 처리를 담당하는 Core는 이중화 1식으로 구성했다.
아울러 망 동기화를 위해서는 정확한 동기 클럭을 위해 GPS 수신용 안테나를 설치하는 것이 일반적이나 설치 장소 제약 사항을 고려해 동기 클럭 서버 1식을 설치했으며, 순간적인 정전 상황에도 중요 부하에 대한 안정적 전원 공급이 가능하도록 UPS 전원 시스템을 활용해 신뢰도 높은 5G 네트워크 환경을 마련했다.
한편 현장 데모 생산라인에 적용된 애플리케이션 서비스 세 종류와 원활한 연동을 위해 총 6개에 달하는 5G 특화망 모뎀을 사용했다. 각 애플리케이션 서비스에 대한 제어 및 모니터링을 위해서는 저지연·광대역 서비스 구현에 초점을 맞췄다. 이에 MEC에 애플리케이션 서비스용 서버를 설치, 사업장 내 모든 구성요소가 설치된 완전 폐쇄망 ‘온프레미스(On-premise)’ 구조를 갖출 수 있도록 했다. 현장 설치 및 연동 시에는 5G 특화망 모뎀에서 제공되는 사설 IP 할당, 포트 포워딩(Port forwarding) 같은 기능을 활용해 네트워크 엔지니어링과 IP를 구성했다.
연내 5G 특화망 전용 모뎀 출시 방침
위즈코어는 자체적인 인프라 및 서비스 고도화 기술 기반과 최적화 검증 체계를 마련해 보다 연결성 높은 서비스 플랫폼을 제공하고 있는데, 현재 광교에 위치한 연구소에서는 4.72GHz~4.82GHz 대역 내 10MHz 폭 10개 블록에 대한 주파수를 할당받아 5G 특화망 구축을 진행하고 있다. 이후 다양한 애플리케이션 서비스와 5G 특화망을 연동해 △지능형 CCTV △협동로봇 △AMR △머신비전 △드론 등 산업 현장에 필요한 서비스 솔루션을 검증하고 최적화하는 테스트베드로 활용할 계획이다. 또 연구소 내 5G 특화망 네트워크 인프라를 통해 5G 특화망 생태계를 구성하는 기업들이 손쉽게 접근할 수 있는 테스트베드를 제공할 예정이다. 애플리케이션 서비스 사업자가 솔루션을 개발해도 5G 특화망 주파수 대역에 대한 연동 테스트 및 검증할 수 있는 인프라가 부족하기 때문이다. 이에 산업군별 적용 가능한 서비스 시나리오를 검증하고 최적화하는 과정을 거쳐 5G 특화망 산업 생태계 활성화에 기여할 방침이다.
서비스 측면에서는 5G Core 솔루션 기업과 긴밀한 협력을 통해 5G Core 도커(Docker)에 컨테이너 애플리케이션을 탑재하는 서비스를 준비하고 있다. 안정적인 서비스 구현을 위해서는 5G Core 단에서 다양한 컨테이너 애플리케이션을 수용할 수 있는 구조와 추가적인 애플리케이션 탑재로 인한 영향 여부 검증 역량을 보유하고 있어야 한다. 이에 위즈코어는 국내외 다양한 5G Core 솔루션 기업과 파트너십을 구축해 협업을 진행하고 있다. 또 5G Core와 CU·DU·RU 간 원활한 연결을 위해 O-RAN 서비스 모델도 지속 검토하고 있으며, 다양한 서비스 모델 개발을 통해 현재 스마트팩토리와 5G 기반 네트워크 인프라가 화학적으로 융합 및 결합할 수 있는 환경을 마련할 계획이다. 궁극적으로는 산업 현장에 최적화된 다양한 네트워크 인프라를 공급하고, 기업에 경쟁력 있는 가치를 전달하는 것을 목표로 하고 있다.
인프라 측면에서는 안정적인 현장 데이터 송수신을 위해 연내 출시를 목표로 5G 특화망 모뎀을 개발하고 있다. 모뎀은 3GPP Rel.16과 함께 특화망 주파수 대역인 4.7GHz 대역 ‘N79’ 및 28GHz 대역 ‘N257’를 동시 지원한다. 특히 현장에서 사용하는 CCTV에 5G 특화망 모뎀을 연결할 경우, 별도 전원 공급을 위한 케이블 공사 없이 CCTV가 전원을 즉시 공급받을 수 있도록 PoE 기능도 제공할 계획이다.
아울러 새로운 5G 특화망 모뎀은 기능적 인터페이스로 산업용 프로토콜 OPC-UA 기능을 탑재, 추가 작업 없이 PLC 등 현장 설비와 즉각적인 연동을 지원한다. 또 기능 확장 슬롯을 연결해 현장 최적화에 용이하도록 압력·전류·진동·온도 같은 아날로그 및 디지털 신호를 실시간 수집하고 에너지 관리 시스템 등과 직접 연동하는 것도 지원할 예정이다. 이에 새롭게 출시하는 모뎀은 제조 현장 등에서 5G 특화망 서비스가 확산될 수 있도록 하는 마중물 역할을 하게 될 것으로 전망된다.