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Nikkei X-TECH_2022.6.3

'로컬 5G 일강'이 아닌 제조 현장의 무선화
무선 기술을 용도 별로 구분

“지금까지의 로컬 5G는 대부분 PoC(개념 실증)였지만, 올해 2022년부터 본격적으로 전개할 것이다”. 제조업계에서 이러한 로컬 5G의 실용화를 기대하는 목소리가 높아지고 있다. 로컬 5G는 기업이나 지자체가 주체가 되어 구축하고, 지역 한정으로 이용할 수 있는 전용 통신망이다. 5G의 특징인 고속·대용량·저지연 전송이 가능한 데다 통신 안정성과 높은 보안성이 매력이다.

한편, 과거 1~2년간 활발하게 실시된 실증 실험을 통해 로컬 5G가 만능이 아니라는 사실도 밝혀졌다. 공장 등에서는 용도별로 로컬 5G의 4G(LTE)판인 자영 등 BWA나 저전력의 장거리 무선통신 LPWA(Low Power Wide Area) 등의 무선 기술을 구분하는 노력이 진행되고 있다.

산업용 로봇 기업 오므론은 통신의 안정성 등을 평가해, 22년도 내에 Sub-6대의 로컬 5G를 구사쓰공장(시가현 구사쓰시)에 도입한다. 공장 내에서 물건을 운반하는 자동운반 로봇의 제어에 이용한다.

로봇의 제어는 기존의 무선LAN(Wi-Fi)을 통해 서버에서 실시하고 있었다. Wi-Fi는 통신이 불안정하다. 특히 이동하면서 사용하면 액세스하는 기지국이 전환될 때 통신이 끊길 수 있다. 그 결과 이동 중인 로봇의 위치를 정확히 파악하지 못해 로봇끼리 충돌하는 문제가 있었다.

반면 로컬 5G는 하나의 기지국에서 커버할 수 있는 영역이 Wi-Fi보다 넓은데다 기지국을 넘어설 경우에도 통신이 쉽게 끊어지지 않는다. 오므론은 Wi-Fi를 로컬 5G로 대체함으로써 자동운반 로봇의 위치를 적시에 올바르게 파악할 수 있어 충돌 등을 막을 수 있을 것으로 전망했다.

대용량의 데이터를 전송할 수 있다는 점도 로컬 5G의 매력이다. 닛신보 홀딩스 산하의 닛신보 브레이크(도쿄)는 22년 4월, 자동차 브레이크에 사용하는 마찰재의 성능을 시험하는 아사히 테스트 코스(치바현 아사히시)에서 로컬 5G의 운용을 시작했다. 실제 차량을 사용한 시험 결과를 로컬 5G를 통해 서버에 보내고, 곧바로 다테바야시사업소(군마현)에 있는 설계∙개발팀과 공유한다. 개발을 가속할 수 있을 전망이다.

실제 차량 시험에서는 '울음'이라고 불리는 고주파 이음(異音)을 포착할 수 있도록, 20kHz 정도의 높은 샘플링 레이트로 소리를 기록하기 때문에 1회의 시험 데이터가 10GB 정도가 되는 경우도 있다. “그만큼 대용량의 데이터를 보내려면 자영 등 BWA로는 통신 속도가 느리다”(시스템 도입을 담당한 니혼무센(Japan Radio)).

니혼무센은 18년 무렵에 Wi-Fi를 이용하는 것도 검토했지만 도입 비용이 비싸 단념했다. Wi-Fi 기기는 저렴하지만 하나의 Wi-Fi로 커버할 수 있는 범위가 좁기 때문에 테스트 코스 전체를 커버하려면 6대 정도가 필요하다. 또한 광케이블이나 전원선을 부설할 필요가 있어 총 4,000만엔 정도가 들 것이라는 계산이 나왔다. “토탈로 보면 로컬 5G가 비용을 더 억제할 수 있다”(니혼무센).

-- 닛테쓰는 점검 데이터를 LPWA로 수집 --
일본제철(닛폰세이테쓰)은 22년 1월부터 닛테쓰 솔루션즈와 공동으로 무로란제철소에서 로컬 5G(4.8GHz대)를 검증하고 있다. 일본제철의 담당자는 “외부에 공개하고 싶지 않은 설비가 있기 때문에 로컬 5G의 높은 보안성은 큰 장점이다”라고 말한다. 이동통신사업자가 제공하는 5G와 달리 '중계기 등 설비 설치 장소 등을 자유롭게 바꿀 수 있는' 점도 공장에서 안정적인 통신망을 구축하는 데 중요하다.

일본제철은 실증실험 중 공장 내를 달리는 디젤 기관차에 장착한 카메라로 촬영한 고정밀도 영상의 전송을 시험했다. “로컬 5G의 4G판인 자영 등 BWA를 사용할 경우는 2K라도 낮은 프레임 레이트가 아니면 전송할 수 없었지만, 로컬 5G의 경우는 1개의 안테나당 1개의 영상이라면 4K 영상이라도 문제없이 전송할 수 있었다”.

한편으로 과제도 보이기 시작했다. 예를 들어 일본제철은 이 실증실험에서 공장에 있는 금속제 배관 바로 아래에서는 전파 강도가 매우 약해지는 것을 확인했다. 5G 전파는 지향성이 강해 전파가 배관을 돌아서 가지 않기 때문이다. 일본제철은 4K 이미지를 전송할 때는 로컬 5G가 필요하다고 하면서도 “LTE로 문제없는 곳은 LTE를 사용하면 좋다고 생각했다”라고 말한다.

또한 일본제철은 고속성이 필요 없는 소용량의 데이터를 주고받을 때는 LPWA(LoRA)를 사용할 방침이다. LPWA는 통신 속도는 느리지만 저소비 전력으로 원거리 통신이 가능한 기술이다. 1일 1회만 수집할 수 있으면 문제가 없는 점검 데이터 수집 등에 활용한다.

22년 4월에 LPWA를 활용한 데이터 관리 플랫폼을 그룹 회사와 공동으로 구축해, 동일본제철소 기미쓰 지구(치바현)와 가시마 지구(이바라키현)에서 운용을 시작했다. 2곳의 LPWA 관련 설치 비용은 300여개의 센서류와 전용 안테나를 포함해 총 1억 엔 미만으로, 상당히 합리적인 가격이라고 한다.

무선통신의 운용 비용에 대해서, 도쿄대학 대학원 공학계 연구과의 나카오(中尾) 교수는 “가장 싼 것은 무선국 면허가 필요 없는 LPWA이고, 그 다음이 Wi-Fi일 것이다. 그리고 무선통신을 용도에 따라 구분하려는 움직임이 진행되고 있다”라고 설명한다.

예를 들면, 통신이 일시적으로 끊겨도 상관없는 용도에는 Wi-Fi를 사용할 수 있다. 한편, 안정성이나 안전성을 확보할 수 있는 로컬 5G는 공장 등 지금까지 무선화를 주저했던 곳에 진출할 수 있을 것으로 기대한다.

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