촉각 인터넷 시대의 도래 및 실감형 디지털 기술

촉각 인터넷 시대의 도래 및 실감형 디지털

사람의 오감 중 근육이 자극에 반응하는데 걸리는 시간은 약 1초이고 청각의 반응 시간은 0.1초, 시각의 반응 시간은 0.01초, 그리고 촉각이 반응하는 시간은 0.001초라고 한다. 촉각은 인간의 오감 중 가장 예민한 감각이다. 만약 모든 사물이 촉각 반응 속도만큼 빠르게 통신할 수 있다면 인체와 접촉 되어 있는 것과 마찬가지다. 국제통신연합은 정보 전달 지연 시간이 0.001초 정도로 초저지연 성능을 갖는 통신 환경을 촉각 인터넷이라고 정의하고 있다.

5G 이동통신은 종단 간 1ms 내 정보 전달하는 것을 목표로 하기 때문에 조만간 촉각 인터넷 서비스 시대가 도래할 것으로 보인다. 반응 시간이 사람의 감각 반응 시간보다 빠른 시스템은 인간에게 현실감을 제공한다. 예를 들어 영화 재생 속도를 프레임 당 100분의 1초 이하로 유지하면 인간은 영상이 끊긴 사진들의 조합임을 전혀 느낄 수 없다. 촉각 인터넷은 촉각이 현실로 느낄 정도로 빠른 속도로 통신을 제공하는 인터넷 서비스를 의미한다. LTE 서비스보다 데이터 트래픽 용량이 100배, 통신망 에너지 효율은 100배, 광대역 폭이 7배에 이르는 초고효율의 서비스가 제공되는 것이다. 이를 통해 UHD 방송, 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 등 초실감 미디어, 빅데이터, 사물인터넷 등 거대한 정보의 소통과 활용이 가능하게 된다.

촉각 인터넷 서비스 기술에 대한 연구는 국내에서는 한국전자통신연구원(ETRI)이 추진하고 있고 중국의 화웨이. 핀란드의 노키아 등 글로벌 기업에서도 경쟁적으로 진행 중이다. 최근 한국전자통신연구원은 촉각 인터넷을 현실화할 수 있는 핵심 원천 기술 개발에 성공했다. 사용자에서 통신국사까지 이르는 통신망을 광섬유 추가 포설 없이 장비 개선 만으로 용량은 최대 10배 키우고 지연속도는 10배 빠르게 만든 것이다. 속도는 기존 유선 인터넷의 최대 속도인 2.5Gbps를 뛰어넘는 25Gbps급이다. 1기가바이트(1GB) 영화 3편을 1초에 내려 받을 수 있는 속도로 인간이 촉감을 느낄 수 있는 속도인 0.001초 만에 데이터 전달이 가능하다. 한국전자통신연구원 측은 이 기술로 향후 촉각 인터넷 시대가 활짝 열리게 됐다고 밝혔다.

그동안 인터넷은 이동통신 기지국이나 와이파이에 연결됐을 때 사용자가 많아지면 인근 통신국사까지 약 20Km 내 존재하는 엑세스망에 트래픽이 늘어나 처리속도도 느리고 시간도 오래 걸리는 한계가 있었다. 연구진은 이러한 기술적 난제를 25기가급 촉각 인터넷 기술로 해결했으며 본 기술을 틱톡(Tic-Toc, Time Controlled-Tactile Optical Access)이라고 명명했다. ETRI는 해당 기술이 광섬유로 정보를 전달해 고속 광신호를 전기신호로 변환하는 고속 광수신 모듈 기술과 광섬유를 통해 전송되는 트래픽을 제어하는 기술인 맥 기술을 핵심으로 하고 있다고 설명했다. 이를 통해 인터넷 선로로 이용되는 기존 광섬유를 그대로 사용하면서 레이저 동작 속도를 10배 키워 방대한 양의 데이터를 빠르게 전달할 수 있게 된 것이다.

고속 광수신 모듈은 낮은 광 입력 세기로도 깨끗하게 신호를 복원할 수 있도록 개발되었다. 또한 맥 기술은 광섬유로 전달되는 트래픽이 초저지연으로 처리 될 수 있도록 패킷을 관리하는 기술이다. 연구진은 개발한 광송수신 모듈과 광트랜시버, 맥 기술을 하나로 묶어 마치 하나의 보드처럼 라인카드 내에 내장하였다. 이후 통신국사에 설치된 기존 가입자 수용장치, 아파트나 빌딩 등에 있는 광네트워크단말을 업그레이드하면 초고속, 초저지연 인터넷 서비스가 가능해 진다.

연구진은 본 기술은 ETRI가 기존에 보유한 채널 본딩 기술, 저지연 대역할당 기술, 고감도 광수신 모듈 및 광송수신 기술 등이 기반이 되었다고 밝혔다. 특히 기존 인터넷에서는 하나의 채널로 사용자마다 속도를 나누어 사용하였다면 이번 기술은 채널 수와 속도를 증가 시켜 많은 사람이 속도의 저하 없이 더 빠른 인터넷을 사용할 수 있게 된다고 설명했다. 연구진은 이와 같이 빠른 통신 기술인 향후 고화질 1인 미디어 방송과 가상현실, 증강현실과 같은 실감형 엔터테인먼트 산업 등을 활성화할 수 있을 것으로 보고 있다.

또한 사람이 접근하기 어려운 방사능 피폭 지역이나 오염 지역 등에 로봇을 대신 투입하여 밸브를 잠그는 작업이나 로봇을 통해 사람 대신 일을 처리하는 제어용의 활용도 가능하다고 말했다. ETRI는 본 기술의 시연을 위해 지난 해 말 서울에서 대전 간 설치된 미래네트워크 선도 시험망인 코랜을 통해 데이터 전송 시험에도 성공했다고 밝혔다. 개발된 촉각 인터넷 기술은 코랜에 설치된 코위버 주식회사의 장거리 광전송 장비를 통해 시연 됐다.

연구진은 260Km 떨어진 서울 한국정보화진흥원 제어센터에서 대전 ETRI 7연구동 1층 실험실에 설치된 로봇을 실시간으로 제어함은 물론 4K UHD급 영상 전송에도 성공함으로써 이를 확인했다고 설명했다. ETRI 네트워크연구본부장은 개발된 촉각 인터넷 기술을 통해 실감형 디지털 라이프 확산으로 풍요로운 생활이 가능해질 뿐만 아니라 관련 장비산업과 서비스 생태계 활성화가 기대된다고 말했다.

해당 연구는 지난 2015년부터 과학기술정보통신부의 소프트웨어정의네트워크 기반 유무선 액세스 통합 광네트워킹 기술개발 사업지원으로 진행되고 있다. 연구진은 과제를 통해 SCI급 논문 9편, 국내외 특허출원 40여 건을 내고 광모듈 및 시스템 업체에 기술이전을 완료했다. 상용화는 내년 가능할 것으로 보인다. ETRI는 본 기술과 관련된 직간접적인 세계 시장 규모가 오는 2020년 153억 달러로 예상했고 2024년에는 약 212억 달러로 추정하고 있다.

ETRI 과제 책임자는 언제 어디서나 편리한 네트워크 접속, 정보 격차의 해소가 가능하며 빠른 인터넷 기반 구축은 도시와 지방간 차별 없는 지능 정보 사회를 열 것이라고 밝혔다. 특히 지난 9월 독일 베를린에서 개최된 유럽 최대 멀티미디어 전시회인 IFA에서도 본 기술을 처음 소개하였으며 관련자들로부터 큰 호응을 받기도 했다. 연구진은 향후 지능적으로 초실감, 초연결, 초저지연 서비스를 수용하면서 서비스 종류별로 분리, 빠르게 제공이 가능한 지능형 광액세스망에 대한 연구를 추가로 추진한다는 계획이다. 이를 통해 50Gbps급 촉각 인터넷 기술 개발을 계획, 미래 지적재산권 확보와 국내 산업계 발전을 견인한다는 방침이다.