웅대한 약속과 벅찬 도전

설계 복잡성을 관리할 수 있는 정교한 3D 시뮬레이션, 세계를 바꿀 5G의 잠재력을 이끌어내는 유일한 해답

Alex Smith
16 June 2021

5G 무선 네트워크가 스마트 에너지 그리드와 디지털 공장에서 자율주행차 및 사물인터넷에 이르기까지 광범위한 혁신을 주도하고 있습니다. 그리고 그 구현을 가속화하는 핵심 역할을 3D 시뮬레이션이 맡고 있습니다. 시뮬레이션을 통해 설계자가 5G와 호환되는 스마트 디바이스를 개발하고 통신 엔지니어가 안정적인 5G 네트워크 백본을 구축하도록 지원함으로써, 경쟁업체들이 엄청난 혁신을 이뤄 가장 먼저 시장에 진출하고 있습니다.

정부와 통신업계는 모바일 커넥티비티의 대규모 업그레이드를 위해 수십억 달러를 투자하고 있습니다. 바로 5G로 알려진 차세대 무선 기술입니다. 엄청나게 많은 커넥티드 디바이스를 보다 빠르게 지원하는 이 기술을 통해 더 정교한 디지털 공장 기능에서 실시간 원격 수술에 이르기까지 새로운 모바일 애플리케이션의 가능성을 열었습니다.

액센츄어 전략 & 컨설팅(Accenture Strategy & Consulting)의 매니징 디렉터인 아제이 차발리(Ajay Chavali)가 5G에 대해 설명합니다. "5G는 10ms의 지연 속도로 가정용 Wi-Fi 네트워크 상단에서 이전 기술보다 10배 빠르며, 대부분의 유선 연결과 대등한 성능을 갖추고 있습니다. 1평방 킬로미터에서 100만 대의 장치를 지원하고, 초당 최대 20GB의 속도를 구현하며, 무선 네트워크의 사용과 구축이 간편해 유선 연결을 대체하는 실현 가능한 최초의 방법입니다. 이러한 성능들로 새로운 제품과 서비스를 제공해 제조, 운송, 물류 및 창고, 의료 및 공공 서비스를 변화시키고, 향후 수년간 수조 달러의 경제적 이익을 가져오게 됩니다.”

하지만 이러한 애플리케이션을 개발하려면 개발자들은 엄청나게 복잡한 요건들을 동시에 관리해야만 합니다. 첫 시도에서 모든 개발을 완벽하게 해내고 경쟁업체들을 시장에서 이길 가능성은 매우 낮습니다. 제작 전에 성능을 시뮬레이션해 볼 능력이 없다면 말입니다. 그렇다면 해법은 무엇일까요? 바로 디지털 3D 시뮬레이션 기술입니다. 이를 통해 개발자는 시제품 제작에 비용과 리드 타임을 많이 쓰지 않아도 단시간 내에 제품 테스트, 문제 해결, 재설계를 마칠 수 있습니다.

차발리의 액센츄어 동료이자 수석 매니저인 산자이 케스와니(Sanjay Keswani)가 덧붙입니다. "5G 기반의 사물인터넷을 상용화하려면 여러 계층의 기술 스택을 하나로 결합해야 합니다. 센서와 전자 부품, 무선 디바이스와 네트워크 장비, 네트워크 및 커넥티비티 제공업체, IoT 클라우드 및 이기종 네트워크 통합업체, 소프트웨어 플랫폼 업체, 최종 사용자 애플리케이션 제공업체가 여기에 속합니다. 이러한 계층들을 통합하는 것은 상당히 어렵고 비용이 많이 드는 작업입니다. 가치망의 다양한 참여주체들이 아주 많이 투자해야 하고, 그 투자에 가치 제안을 맞추는 일도 복잡합니다.”

케스와니에 따르면 5G가 작동하는 환경이 까다롭기 때문에 이러한 복잡성으로 설계 오류가 발생할 가능성이 크게 증가합니다. OEM과 공급업체는 신호에 영향을 미치고 방해하는 모든 외부 영향을 견딜 수 있도록 설계해야 하고, 5G를 구동하는 모든 국가에서 엄격하면서 서로 매우 다른 표준들을 충족시켜야 합니다.

게다가 이 모든 일을 허용 가능한 비용 선에서 해결해야 합니다. 인포시스(Infosys)가 5G 애플리케이션의 구매 가능성이 큰 업계 리더들을 대상으로 최근 실시한 설문조사에 따르면, 대상자 중 60%가 특정 사용 사례에 5G를 채택할 때 가장 중요하게 생각하는 기준은 비용과 효율성이라고 답했습니다.

10x

At 10 milliseconds latency, 5G is 10 times faster than its predecessor at the upper end of home Wi-Fi networks, and on par with most wired connections

복잡성 시뮬레이션

이러한 문제들을 해결하려면 개발자는 최적화된 고성능 설계를 마음을 사로잡을만한 비용 대비 가치의 비율로 제공해야 합니다. 무선 모듈 및 안테나 제조사인 레어드 커넥티비티(Laird Connectivity)의 RF 및 안테나 수석 엔지니어인 제이 질레트(Jay Gillette)는 효과적인 시뮬레이션 도구야말로 이러한 균형을 맞추는 데 필수적이라고 생각합니다.

(Image © Laird Connectivity)

"이제 5G 안테나는 시뮬레이션만 있으면 됩니다. 아주 단순한 안테나 유형에는 수동 최적화가 적합할 수 있지만, 현대 안테나의 패턴과 대역폭 요건에는 적합하지 않다고 봅니다. 실험실에서 솔루션을 찾을 수는 있지만 이는 차선책일 뿐이며, 실험실에서 생성 가능한 제한된 데이터 집합으로는 해당 기능을 예측하기 어렵습니다."

가상 세계에서 작업하면 엔지니어가 5G 신호의 강도와 신뢰성을 방해하는 여러 요소가 식별 가능하기 때문에 이러한 변수들에 대응하도록 설계를 최적화할 수 있습니다. 원격 수술처럼 정교한 사용 사례도 어느 정도 있기 때문에 5G 네트워크는 도시의 거리에서 공장 작업장에 이르는 복잡한 환경과 모든 기상 조건 속에서도 지속적인 가동과 신뢰성을 제공해야 합니다. 앞뒤로 신호를 주고받는 수많은 소형 안테나로 이 목표를 달성하는 일은 상대적으로 작은 규모인 현대의 무선 타워 네트워크보다 훨씬 더 복잡합니다.

"OEM에 맞는 5G 안테나를 개발하고 있다면, 그 설계가 고객의 요건에 부합하는지를 확인하고자 합니다. 주어진 시간과 비용을 감안할 때 고객의 요청사항에 맞지 않는 제품이 나올 위험이 있는데도 완전한 시제품 설계를 서둘러 진행하는 일은 누구도 원치 않을 것입니다.”

하지만 정교한 디지털 시뮬레이션을 통해 엔지니어는 5G 네트워크가 구축되는 실제 조건에서 가상 모델로 설계를 테스트할 수 있으며, 이를 구체적인 설계 작업이 시작되기 전에 진행할 수 있습니다.

"시뮬레이션 소프트웨어는 성능을 매우 정확하게 예측하기 때문에 준수해야 할 규정 수준에 어느 정도 도달했는지를 파악할 수 있습니다. 시간은 곧 비용이므로, 이러한 시뮬레이션을 신속하게 해결하고 여러 번의 반복 작업을 피할 수 있다는 점이 매우 중요합니다. 시장에서 진짜 경쟁력을 갖추려면 시뮬레이션으로 전환해야 한다는 사실을 이제 모두가 깨닫고 있습니다."

신속하게 누리는 혜택

5G가 제공하게 될 새로운 역량을 생각해 보면, 이러한 과제를 해결하는 일은 그 이상의 가치가 있습니다. 4K 비디오가 안정적으로 스트리밍되고 스마트폰의 네트워크 범위도 넓어지며, 원격의료와 자율주행차처럼 완전히 새로운 제품과 서비스가 출시되면서 소비자들은 그 이점을 느끼게 될 것입니다. 기업의 경우, 이러한 이점을 다양한 산업에서 활용하면서 효율성과 성과를 획기적으로 개선하고 이전에는 꿈꾸지 못했던 혁신을 실현할 수 있습니다.

디지털 서비스 및 컨설팅 회사 인포시스(Infosys)의 어소시에이트 인게이지먼트 매니저인 파와드 누리(Fawad Noory)가 이에 대해 설명합니다. “짧은 지연시간과 안정성을 갖춘 5G는 많은 분야에서 그 이점을 확실히 보여줬습니다. 제조 분야의 경우, 대규모의 신속한 워크플로우를 재구상하여 새로운 디지털 공장을 구현합니다. 무인 안내 차량의 이용이 증가하고 있으며, 5G로 재고나 중장비 이동을 위해 주문에 따라 기술자를 요청하는 서비스가 가능합니다. 공공사업 분야에서는 스마트 그리드와 더불어 태양광 발전이나 풍력 발전 분야와 같은 분산형 에너지 자원이 부상하고 있으며, 여기에 실시간으로 제어, 지원 운영, 신뢰성 향상을 지원하는 데 5G를 사용할 수 있습니다."

이 놀라운 기술들을 이용하게 되면 소비자들은 이를 가능케 한 정교한 컴퓨터 시뮬레이션에 감사함을 느끼게 될 것입니다. 이러한 기술을 습득하고, 빠르게 성공적으로 5G를 구현한 기업들은 경쟁에서 우위를 확보하고 향후 수십 년 동안 시장을 선도하는 회사로 자리 잡을 것입니다.

Related resources

Subscribe

Register here to receive a monthly update on our newest content.