네트워크 발전으로 확장되는 모바일 경험의 진화

차세대 모바일 기술 ①

[테크월드=정환용 기자] 국내 스마트폰 보급률이 90%를 넘었다. 휴대폰을 사용하는 국민 10명 중 9명이 스마트폰을 쓴다는 것은, 2009년 첫 보급 이후 8년 만의 성과다. 결과가 아니라 성과라고 한 것은, 그만큼 새로운 모바일 기술이 빠르게 전파되고 있다는 것을 뜻한다. WCDMA의 보급으로 전국의 데이터 망이 빠르게 포화상태에 다다랐고, 4G LTE를 거쳐 지금은 최고 20Gbps 속도의 5G 통신망으로 더 많은 기기가 연결될 수 있도 록 기술개발에 박차를 가하고 있다.

휴대폰은 알파벳과 숫자 한 줄이 디스플레이의 전부였던 초창기부터, 컴퓨터 게임에 버금가는 3D 그래픽을 구현할 수 있게 된 지금의 스마트폰까지 끊임없이 진화해 왔고, 지금도 계속해서 새로운 기술과 더 나은 성능으로 발전하고 있다. 여기에는 단순히 기기에 집약되는 하드웨어의 소형화뿐만 아니라, 더 적은 소비전력으로 더욱 다양한 작업을 더 오랫동안 할 수 있게 만드는 소프트웨어도 한 몫 하고 있다. 인간의 삶을 더 빠르게 만들어 주는 모바일 기술이 어떻게 이뤄져 왔는지, 그리고 앞으로 어떤 방향으로 발전할 것인지 알아보자.

Part 1. 네트워크 발전으로 확장되는 모바일 경험의 진화
시간과의 싸움

하나의 기기로 하나의 작업을 수행하는 것이 당연했던 시절은 지났다. 1980년대에 처음 등장한 휴대전화는 다른 기능이 전무하고 오직 상대방과의 전화 통화만 가능했다. 이동식 전화라고 하면 카폰을 떠올렸던 당시에는, 전화를 들고 다닌다는 것만으로도 획기적인 일이었다. 그리고 시간이 흐르며 전화기의 크기는 점점 작아졌고, 문자메시지를 송·수신할 수 있게 됐으며, 지금은 스마트폰으로 PC에서 할 수 있는 거의 모든 일을 수행할 수 있게 됐다. 10년 전에는 휴대폰으로 웹서핑을 하는 것이 곤욕 수준이었지만, 지금은 휴대폰을 손에 들지 않고도 친구에게 전화를 걸거나 메시지를 보낼 수 있게 됐다.

대중적으로 사용되던 가정용 전화기에 부재중 녹음 기능이 보편화된 것이 휴대전화의 등장과 비슷한 1980년대다. 2000년대의 070 인터넷 전화를 넘어 현재는 스마트폰과 생김새가 비슷한 스마트 집전화가 그 자리를 차지하고 있다. 1인 1휴대전화가 보편화돼 가정용 전화기의 수요가 계속 줄고 있지만, 그래도 아직 버튼식 전화기를 사용하는 사람도 많다.

시간이 흐르며 같은 작업에 필요한 공간과 비용은 점점 줄어들고, 할 수 있는 일은 점점 늘고 있다. 그만큼 반작용도 있다. 더 작고 더 빠른 프로세서를 만들기 위해 천문학적인 자금이 투입되고, 기기 성능과 내·외형 디자인, 브랜드 이미지, 제품 가격 등 어느 하나도 놓쳐선 안 될 정도로 경쟁이 심해지고 있다. ‘혁신은 없다’는 비판조차 식상해진 지금, 과연 다음 세대의 휴대전화로는 뭘 할 수 있을까?

이름조차 생소했던 ‘이동통신’
처음 스마트폰이 국내에 보급될 때, 화면 상단의 통신 상태 화면에 떠 있던 ‘3G’ 문구를 기억할 것이다. 1983년의 1세대 이동통신 ‘AMPS’(Advanced Mobile Phone System)는 음성통화만 가능했고, 1995년의 2세대 ‘CDMA’(Code Division Multiple Access, 코드분할 다중접속) 방식을 사용하면서 통화의 품질이 대폭 개선되며 문자메시지 기능이 더해졌다. 그리고 2001년에 CDMA에서 대역폭이 크게 향상된 ‘WCDMA’(Wideband CDMA), 약칭 3G 통신망의 서비스가 시작됐다. 휴대폰의 보급이 급격히 빨라진 것도 이 즈음이다.

처음의 휴대폰은 오로지 전화통화만 가능했다. ‘전화기’ 하면 가정용 다이얼 전화기나 공중전화를 떠올렸던 당시의 사람들에겐 신세계였을 것이다. 지금은 전화기라 하면 자연히 스마트폰을 떠올리는 것과는 사뭇 다른 분위기였다. ‘삐삐’로 불리던 호출기 사용이 일상적이었던 때, 당시 기준으로 200만 원이 넘을 만큼 휴대폰의 입지는 상당히 높았다. 호출기는 고유의 주파수 체계를 통해 전파를 수신 받아 이를 숫자로 바꿔 보여주는 단방향 통신기기다. 각 지역의 전화국에서 신호를 송수신해 주는 광역서비스가 시작되기 전에는 서울에서 사용하는 호출기를 부산에서는 쓸 수 없었다. 휴대폰의 등장으로 호출기는 자연히 시장에서 사라졌고, 호출기에 사용하던 317~320MHz, 923~924MHz 주파수는 사물인터넷에 활용하도록 전환될 예정이다.

2G 통신망을 본격적으로 사용하기 시작하며 휴대폰의 보급률이 급격히 높아졌다(이동통신 시장의 흑역사였던 시티폰은 언급하지 않고 넘어간다). 기기 형태도 초창기 바 형태에서 폴더, 플립, 슬라이드 등으로 다양했는데, 당시 주류 디스플레이였던 TFT-LCD 화면의 크기는 작은 편이었다. 이는 당시 100~200MHz 정도였던 프로세서의 동작 속도와 더불어 하드웨어의 성능이 고해상도 디스플레이를 지원하기 어렵기도 했고, 통화와 문자 이외에는 별다른 기능이 없어 굳이 성능이 높을 필요가 없었다.

3G 통신망부터는 인터넷, 게임 등 통화 이외의 다양한 기능들이 부각되며 AP의 성능이 높아지기 시작했다. 단색이었던 화면도 컬러로 바뀌고, 픽셀이 작아지며 해상도도 높아졌다. 다채로운 색과 이미지를 표현하기 위해 화면의 크기도 점점 커졌고, 마침내 기기 전면 전체를 활용하는 휴대폰이 시장의 대세가 되기 시작했다. LG의 뉴초콜릿폰처럼 21:9 비율의 4인치 화면을 지원하는 제품도 ‘독특하다’는 칭찬으로 인기를 끌었고, 감압식 터치 방식 대신 정전식 터치 화면이 점차 그 자리를 대신했다. 의외로 PDA 폰이 빠르게 시장에서 사라지며
3G가 한동안은 계속될 것 같았던 시기에, 애플이 내놓은 ‘아이폰’이 휴대폰 시장의 생태계를 송두리째 바꾸기 시작했다.

당시 모토로라 스타택은 아이폰이 처음 나왔을 때만큼이나 많은 인기를 끌었다.

확장에 확장을 거듭하다
휴대전화의 기본 소양인 ‘연락’을 만족시킨 휴대폰은, 기능에서 성능으로 발전 방향을 선회했다. 기존의 저사양 AP로는 점점 다양해지는 기능을 감당하지 못했고, 중앙처리장치를 비롯해 전용 운영체제 속에서 각종 연산과 그래픽을 빠르게 처리해야 할 필요성이 생겼다. 그러나 휴대폰은 물리적인 한계로 그 크기가 상당히 제한돼 있어, 일반 PC처럼 구성할 순 없
었다. 지금의 최신 스마트폰 성능은 과거 미항공우주국에서 우주선을 발사시키던 컴퓨터보다 성능이 좋지만, 휴대폰의 용도를 감안할 때 일반 PC만큼의 성능까지도 필요치 않았다.

휴대폰의 내부 하드웨어는 PC와 비슷한 구조로 구성돼 있다. 컴퓨터는 중앙처리장치(CPU), CPU에서 처리하는 명령어와 데이터를 컨트롤하는 노스브릿지, 그리고 CPU와 직접 연결되지 않는 각종 하드웨어를 컨트롤하는 사우스브릿지가 조합돼 있다. 크기가 무척 작은 휴대폰에서는 이 구조가 SoC(System on Chip)로 통합된 AP(Application Processor)로 구성돼 있다. 국내의 경우 거의 모든 휴대폰 제조사들이 CPU와 통신 모뎀 SoC를 만들던 퀄컴의 제품 을 사 용해, 대부 분의 휴대폰에 ‘Qualcomm’ 스티커가 붙어 있었다. 퀄컴은 지금도 대부분의 구글 안드로이드 운영체제를 사용하는 스마트폰의 AP ‘스냅드래곤’ 시리즈를 제작하고 있다. 퀄컴을 비롯해 현재까지 범용 모바일 AP를 제작하는 기업은 미디어텍과 애플 정도다.

성능과 속도는 어느 한 쪽이 앞서는 구도가 아니라 같은 방향을 바라보고 함께 나아가는 구조가 최적의 조합이다.

휴대폰의 성능 향상과 함께 통신 기술의 발전은 상생의 구조를 갖고 있다. 어느 한쪽이 앞서며 대척점을 이루는 것이 아니라, 서로의 발전에 기반이자 가능성이 돼주는 것이다. 스마트폰의 등장으로 모바일 AP의 성능 향상 속도가 빨라졌고, 2011년 첫 LTE 서비스가 시작되며 통신망의 속도 역시 기존의 3G보다 5배 빨라졌다. 각종 스트리밍 서비스를 예로 들면, 기기에서 수신되는 데이터를 처리하는 속도가 빨라도 통신 속도가 느리면 소용이 없고, 통신 속도가 빨라도 기기가 데이터를 빠르게 처리하지 못하면 병목 현상이 발생한다.

LTE 통신망에 대응해 국내에서 처음으로 LTE 서비스를 적용한 LG의 ‘옵티머스 LTE’는 1.5GHz 듀얼코어 구성의 퀄컴 스냅드래곤 S3 MSM8660 프로세서를 채택해 속도에 대응했고, 삼성전자의 ‘갤럭시 SII LTE’도 같은 성능의 퀄컴 프로세서 S3 APQ8060을 사용했다. 이후 모바일 AP의 CPU 성능은 수직에 가깝게 상승하며, 현재는 헥사(6)코어를 넘어 데스크톱 프로세서도 쉽지 않은 옥타(8)코어 프로세서도 적용되고 있다.

이에 발맞춰 통신망 역시 더 커다란 데이터를 더 빨리 처리할 수 있도록 개선을 거듭하고 있다. 현재 가장 많은 비중을 차지하는 LTE 서비스의 비중이 85%를 넘은 가운데, 이론상으로 최대 20Gbps의 속도를 낼 수 있는 5G 통신망의 개발이 이뤄지고 있다. 이 속도가 구현되면, 4GB 용량의 영상 파일 한 편을 스마트폰으로 다운로드하는 데 1분이 채 걸리지 않는다. 응답 속도 또한 10~50ms 정도인 LTE보다 10배가량 더 빨라져, 점점 많아지는 사물인터넷 기기와도 속도 저하 없이 실시간으로 데이터를 송수신·처리할 수 있을 것으로 전망된다.

4세대 통신망의 공개와 적용, 그리고 ‘진정한’ LTE 서비스가 실시되기까지 약 3년이 걸린 점을 볼 때, 기업에서 주장하는 5G의 속도를 실제로 체감하는 것은 2020년 겨울 정도로 예상된다. 삼성의 11번째 갤럭시 S 모델, 혹은 애플의 아이폰 11의 화면 상단에서 ‘5G’를 볼 수 있기를 바라본다.

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