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Nikkei X-TECH_2021.2.15

육∙해∙공에서의 ‘통신 두절’을 없앤다
대형 이동통신사의 신예 기지국

2011년 3월의 동일본 대지진 발생으로부터 어언 10년이 흘렀다. 지난 10년간 다양하고 새로운 테크놀로지가 등장했으나, 그것들이 방재와 감재(減災)에 얼마나 활용되고 있을까? 재해 대응 IT의 최신 상황을 취재한 이번 특집의 제 3회에서는 모바일 네트워크의 방재 관련 기술을 살펴본다.

휴대폰은 구조 활동이나 이재민의 안부 확인, 피난 생활, 재해 복구 등을 서포트 하는 ‘생명줄’과도 같다. 그러나 동일본 대지진에서는 기지국 붕괴, 장시간 정전, 기지국까지의 전송로 단절 등으로 이동통신 사업자들의 통신 서비스가 일제히 끊겼다. 총무성에 따르면 휴대폰과 PHS는 최대 약 2만 9,000의 기지국이 그 기능을 상실했으며, 유선 전화는 최대 약 100만 회선이 불통이 되었다고 한다. 그런 씁쓸한 교훈을 바탕으로 각 이동통신사는 ‘연결되는’ 네트워크를 유지하는 다양한 기술을 연마해 왔다.

-- 상공 100m에 드론 기지국 --
대표적인 노력 중 하나가 다양한 임시 기지국의 개발이다. 일반 기지국은 빌딩이나 철탑, 산 등 높은 곳에 고정해서 설치한다. 그런 상식을 깨고 지상, 바다, 상공 등 여러 곳에 기지국을 배치해 통신이 두절된 지역을 지역화한다. 안테나와 파워 앰프 등 기지국을 구성하는 장치의 소형화가 최근에 급속도로 진전되어 관련 기업들은 개발에 박차를 가하고 있다.

예를 들어 소프트뱅크가 2020년 8월말 보도를 통해 공개한 것은 상공 100m에 띄워 반경 약 10km 범위에 휴대폰의 전파를 보낼 수 있는 드론이다. 20㎒ 폭의 주파수를 이용해 LTE 방식으로 통신하는 경우, 권내에서는 최대 2,000명 정도의 동시 통화나 매초 150메가비트(Mbit)의 데이터 통신이 가능하다고 한다. 드론 개발에 참여한 후지이(藤井) 도쿄공업대공학원 특임교수는 ‘기지국 1개가 통째로 상공에 설치된 모양새’라고 말한다.

원래 소프트뱅크는 기구를 사용한 임시 기지국을 개발해 2012년부터 실증 실험을 지속해왔다. 2016년 구마모토(熊本) 지진 때는 후쿠오카(福岡) 현과 구마모토 현의 아소(阿蘇) 방면을 잇는 산간 루트에 기구 기지국을 띄워, 전파 상황을 개선하고 복구지원활동을 지원했다. 다만, 기구는 현지 도착 후에 가스를 주입하는 등의 수고가 필요하기 때문에 기지국으로서 운용을 개시하기까지 6~12시간 정도를 필요로 한다는 점이 과제였다.

반면, 소프트뱅크가 이번에 개발한 드론 기지국은 현지 도착 후 1시간 내에 운용할 수 있다는 것이 핵심이다. 배터리를 이용해 비행하는 경우의 체공 시간은 30분 정도이지만, 지상에서 전력 케이블로 급전함으로써 24시간 연속 비행이 가능해졌다. 이에 따라 기지국으로서 1주일 정도의 연속 운용을 기대할 수 있다고 한다. NTT도코모나 KDDI를 비롯한 각 이동통신사들이 드론 기지국의 실용화를 위한 기술 개발 및 운용 노하우의 확립에 힘을 쏟고 있다.

하늘을 나는 기지국은 드론뿐만이 아니다. KDDI와 KDDI종합연구소는 2021년 1월, 헬리콥터를 재해 시 모바일 기지국으로서 이용하는 실증 실험에 성공했다고 발표했다. 약 7kg의 소형 무선설비를 헬리콥터에 탑재해 상공으로부터 전파를 보낸다. 소형 설비는 모바일 상용 네트워크와도 무선으로 접속되어 있어 멀리 떨어진 곳에 있는 사람과의 직접 통화나 메일이 가능하다. 이와 함께 조난자의 구조 활동에도 도움이 되도록 휴대폰으로부터 발신되는 전파를 포착해 휴대폰의 위치를 추정하는 구조도 갖춰져 있다.

-- 앞바다에서 피해지역을 커버하는 선박형 기지국도 활약 --
기술 개발이 추진되고 있는 ‘하늘’의 기지국과는 달리, 실용화에서 앞서나가고 있는 것이 ‘바다’의 기지국이다.

그 정체는 NTT그룹의 ‘기즈나(유대)’나 KDDI 그룹의 ‘KDDI 오션링크’ 등의 해저 케이블 부설선. 안테나와 무전기를 탑재해 해일 등으로 인해 기지국을 사용할 수 없게 된 지역의 앞바다에 정박해 육지를 향해 전파를 내보내는 것이다.

원래는 각 이동통신 회사의 임시 기지국은 차재형이 주류였으나, 동일본 대지진에서는 지진으로 육로가 중간 중간에 끊겨 현장에 도착할 때까지 시간이 걸렸다. 쓰나미나 원전의 영향으로 들어갈 수 없는 지역도 적지 않았다. 선박형은 이러한 경험을 바탕으로 개발되어 2018년 홋카이도(北海道) 이부리(胆振)동부지진에서는 KDDI가 처음으로 실전 환경에서 가동시켰다.

게다가 최근에는 이동통신 각 사가 재해 대책에서 주력으로 하는 차재형 기지국도 진화를 이뤄냈다. 통신을 조기 복구시키기 위해 예를 들어 모바일 네트워크와의 중계에 사용하는 위성의 전파를 버튼 하나로 포착할 수 있는 기능 등을 추가. 또한, 차량으로서는 중형 트럭이 많이 사용되어 왔지만 재해 현장에서의 운전이 용이한 상용밴이나 미니밴도 증가하고 있다. 이 역시 기지국 장치가 대폭 소형화된 덕분이다.

재해 시에 ‘연결되는’ 네트워크를 뒷받침하는 것은 이러한 새로운 기술만이 아니다. 실제로는 착실하게 축적해 온 대책이 효과를 나타내고 있다. 자연재해로 기지국을 사용할 수 없게 되는 원인은 대부분 정전과 전송로 단절이라고 한다. 각 이동통신사는 외부 전원이 소실되어도 발전기나 배터리로 24시간 이상 가동하는 기지국을 전개하거나 기지국까지 전송로를 이중화하는 등 다각적인 대책을 추진하고 있다.

현대의 휴대폰 용도는 결제나 물류, 교통 등 다양하며, 휴대폰 회사의 네트워크 운용에 대한 책임이 무겁다. 5G(5세대 이동통신 시스템) 이후는 원격 의료나 자율주행 등으로의 응용이 기대되고 있어 더욱 '멈출 수 없는' 인프라가 되어 간다. 요금 인하에 관한 소비자의 관심이 전에 없이 높아지고 있는 이동통신 업계. 한편으로는 재해 시에도 사람들에게 안심을 가져오는 통신 서비스 제공을 위한 부단한 노력 또한 요구되고 있다.

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