일본산업뉴스요약

닛케이 컴퓨터 발췌
5G 이용으로 확대되는 원격 조작 가능성
건설기기 및 의료기기에서 확산 움직임

차세대 통신 규격 ‘5G(제5세대)를 이용하는 최대 이점은 현재의 4G보다 선명하고 지연이 적은 영상을 전송할 수 있다는 점이다. 이러한 특징을 활용해 건설기기 및 의료기기의 원격조작을 추진하려는 움직임이 확대되고 있다.

KDDI는 2018년 2월에 오바야시구미(大林組) 및 NEC와 공동으로 건설기기를 원격 조작하는 실증 실험에 착수했다. 실험에서는 파워쇼벨의 정면에 4K카메라를 2대 나란히 설치하고 건설기기의 상부에도 2K의 360도 카메라 2대를 설치. 이 4대의 카메라로 촬영된 영상은 5G 회선을 경유해 원격실에 전송되었다. 원격실에서는 조작자가 육안으로 3D 영상을 파악할 수 있는 디스플레이를 확인하면서 공사를 진행했다.

오바야시구미는 특정 저전력 무선으로 건설기기를 원격 조작하는 기술을 실용화하고 있지만, 영상 전송에는 무선 LAN를 사용하고 있었다. “무선 LAN은 통신 속도와 전파의 간섭 등에 문제가 있어 한 곳의 현장에서 조작 가능한 건설기기의 수도 제한적이었다”. KDDI의 마쓰나가(松永) 모바일기술본부 시니어디렉터는 기존 기술의 한계를 이렇게 지적한다.

이번 실증 실험에서는 영상의 전송 회선에 무선 LAN과 5G의 2종류를 준비했다. 5G의 우위성을 확인하기 위해서이다. 실험에서는 4G 시험은 제외되었다. 고해상도의 스트리밍 영상 5개의 비트레이트(BitRate)를 합산하면 매 초 300메가비트 정도. 이것을 단말기에서 기지국으로 전송할 경우 4G로는 통신 속도가 부족하기 때문이다.

파워쇼벨을 원격 조작해 지시대로 블록을 쌓아 올리는 작업의 소요 시간은 무선 LAN으로 전송된 영상을 바탕으로 원격 조작한 경우에 276초가 걸렸다. 5G 전송 영상을 바탕으로 한 경우는 177초로 약 100초가 단축되었다. 이것은 조작자가 직접 건설기기를 조작해 작업을 한 경우의 소요 시간인 50초에는 미치지 못하지만 큰 폭으로 개선된 것이다. 이번 실험으로5G 영상의 선명함과 지연이 적다는 점에서 업무의 효율화로 이어진다는 것이 실증되었다고 할 수 있다. 장시간 노동이 문제가 되고 있는 건설 현장이 개선될 가능성이 있다.

오바야시구미의 원격 조종 기술은 “구마모토성(㷱本城)의 무너진 성벽 복원 등, 안전 상 사람이 기기를 직접 조작할 수 없는 현장에서도 활용되고 있다”(KDDI의 마쓰나가 시니어 디렉터). 신속한 복구뿐만 아니라 작업자의 2차 피해 예방이 요구되는 재해 복구 현장. 긴급 시에는 5G가 큰 도움이 될 수 있을 것으로 보인다.

NTT도코모는 의료 현장에 원격 조작 기술 도입을 추진하고 있다. 2018년 2~3월의 활동을 소개하자면, 와카야마(和歌山) 시내에 있는 와카야마현립(和歌山縣立) 의과대학병원과 직선 거리로 약 450km 떨어진 도쿄 시내의 도코모 본사 내 진료소를 5G 회선으로 연결해 시내의 환자를 와카야마 시의 의사다 원격으로 진료하는 검증에 착수했다. 5G는 진료실 내의 영상과 4K 카메라로 촬영한 환자의 접사 촬영 영상, 초음파로 측정한 의료 초음파와 에코 등 진단기기를 이용한 영상을 동시에 전송했다.

이러한 영상들을 동시에 스트리밍으로 전송하려면 압축한다고 해도 매 초 30메가비트 정도의 대역이 항상 필요하다. 복수의 영상을 4G 회선으로 동시에 보내려면 화질이 떨어지거나 지연이 발생해 잘 보이지 않게 된다.

5G를 이용할 경우, 지연이 적어 눈 앞에 환자에게 의료초음파를 조사(照射)해 관찰하는 것과 동일한 방법을 실현할 수 있었다고 한다. 대역도 충분하기 때문에 4K 영상도 문제 없이 전송할 수 있어 상처의 깊이 등도 카메라를 통해 충분히 판별할 수 있었다고 한다.

인구가 적은 지역의 의사 부족은 심각한 상태로 고령화가 진행되는 가운데, 방문 의료에 대한 수요도 높아지고 있어 원격 의료에 거는 기대가 크다.

2020년의 도쿄올림픽을 앞두고 경비에 대한 수요도 높아지고 있다. 소프트뱅크는 인공지능(AI)을 이용한 동선 분석 기술과 5G를 결합해 경비 능력 향상 및 작업 지원으로 이어지도록 한다는 계획이다. 소프트뱅크는 실내에 설치한 카메라 4대의 영상을 5G 회선을 경유해 분석 서버에 전송. 분석 서버를 통해 실내의 어디에 어떤 사람이 있는지를 분석해 관리 화면에 인물의 성별과 함께 표시한다. 5G의 지연은 10밀리초(ms)로, AI의 분석 시간 등을 합해도 총 2초 정도의 지연에 불과했다.

동선 분석은 소매업 등의 마케팅 분야에서 실용화가 추진되고 있지만, 경비 등으로의 응용은 어려웠다. 촬영 영상을 클라우드 등 원격지에 전송하는데 지연이 걸림돌로 작용했기 때문이다.

화질을 낮추면 실시간으로 전송이 가능하지만 경비 용도에서 화질은 중요한 요소이다. “성별이나 연대 등의 속성을 파악하거나 먼 거리에서 작게 촬영된 인물을 인식해야 하기 때문이다”(소프트뱅크의 야마다(山田) 첨단기술시험과 과장 대리). 5G를 이용할 경우 고화질과 저(低)지연의 양립이 가능해 실시간 영상을 경비 업무에 활용할 수 있게 된다고 한다.

소프트뱅크는 저지연 가능성을 더욱 높이기 위해 검증을 반복하고 있다. 예를 들어 다이세이(大成)건설과 공동으로 로봇팔의 원격 조작 동작에 대한 검증을 추진하고 있다. 조종실에서 컨트롤러를 조작하면 5G 회선을 경유해 먼 거리에 있는 로봇팔이 같은 동작을 한다. 이와 동시에 로봇팔이 집은 물체의 촉감이 5G 회선을 통해 컨트롤러에 즉시 전해진다. 검증 실험에서는 이러한 시스템을 활용해 조작자가 원격실에 있는 나무 블록이나 풍선을 집어 올리거나 플라스틱제 철도 모형을 레일 위에 올려 놓았다.

4.5기가헤르츠(GHz) 대의 5G 회선을 통해 동작을 검증해본 결과 지연은 14ms. 로봇팔 등의 장치로 인한 것이 4ms, 5G 회선에 의한 것이 10ms였다. “일반적으로 원격 조작에서는 지연이 20ms를 넘으면 조작자가 위화감을 느낀다”(야마다 과장대리). 소프트뱅크는 이번 검증으로 지연이란 문제가 해결된 것을 확인했다.

소프트뱅크는 게이오기주쿠(慶応義塾)대학과도 원격 조작 기술 개발을 추진. 원격지의 로봇팔을 조작하는 시스템은 다이세이건설과의 검증 실험과 같지만, 게이오대학과의 실험은 “손에 낀 장갑으로 느껴지는 감촉을 통해 로봇팔이 잡은 물체가 무엇인지 까지도 알 수 있었다”(야마다 과장대리). 이 실험에서도 조작자가 위화감 없이 원격 조작이 가능한 수준에 도달했다. 장치의 지연이 3ms, 5G 회선 지연이 10ms였다.

5G 회선을 통해 복수 거점에서 합주하는 NTT도코모의 실험에서도 저지연의 위력이 유감없이 발휘되었다. 도쿄빅사이트와 도쿄스카이트리를 연결해 각각의 연주자를 촬영한 4K 영상을 서로에게 전송하면서 베이스와 기타로 공연했다.

“프로 아티스트들은 20ms 이하의 지연을 원했다. 당사는 5G 회선의 지연뿐만 아니라 영상의 인코딩과 디코딩, 디스플레이로의 표시 등도 포함해 편도 15ms의 지연으로 낮추는데 성공했다”(NTT도코모위 오쿠무라(奧村) 5G이노베이션추진실 담당부장).

저지연 가능성은 아직 남아있다. 소프트뱅크는 트럭의 대열 주행 검증에서 테스트 코스를 시속 50km~90km로 달리는 트럭과 코스 옆에 설치된 기지국과의 간격을 4.5GHz 대의 5G 회선으로 연결해 전송 지연을 1ms 이내로 낮췄다.

선두 트럭에 5G 기지국을, 뒤따라오는 트럭에 5G 단말기를 탑재해 각각의 차량 전, 후부에 안테나를 설치. 대열 주행하면서 매초 약 1기가비트(Gb)의 통신 환경을 유지하며 후속 차량의 카메라로 촬영된 4K 영상을 선두 차량에 실시간으로 전송했다. 코스 옆에 고정된 4.5GHz 대의 기지국을 경유한 실험에서도 매초 약 200메가비트(Mb)의 대역을 유지하면서 4K 영상을 후속 차량에서 선두 차량에 실시간으로 전송할 수 있었다고 한다.

트럭의 선두 차량만을 사람이 운전해 후속 차량은 무인 운전으로 하는 응용 사례도 기술적으로는 가능하다. 5G의 저지연이라는 특징은 다양한 산업을 변화시킬 힘을 가지고 있다. (닛케이 컴퓨터 2018년 11월 8일호에서 발췌)

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