초고파수 사용 필연적, 6G는 5G의 완성본, 5.5G/6G 없이 IT/플랫폼 미래 없다

2025년 5.5G, 2028년 6G가 상용화될 전망이다. 5G는 5.5G와 6G로 진화하면서 IoT/메타버스를 완성하는 이동통신서비스로 발돋움할 것인데 새로운 초고주파수의 사용이 중요하다. 트래픽 증가와 디바이스의 확장 때문이다. 현실적으로 주파수 사용 폭 확대는 불가피해 보인다. 6G에서는 다양한 이종 네트워크가 결합할 것이지만 기지국/인빌딩 장비 중심의 현 체계가 크게 변화하긴 어렵다. 각종 규제를 감안하면 기존 통신 분야 외 새로운 참여자가 등장하기 쉽지 않기 때문이다.여전히 논란거리지만 결국 통신사/IT/플랫폼 업체간 협업 속에 5.5G/6G가 도입될 것이다. 차세대 네트워크 없이는 통신사뿐만 아니라 IT/플랫폼의 미래도 없어서다. 13년전 3.5G와 마찬가지로 5.5G의 체감적 변화가 클 전망이라 기대를 갖게 한다.

네트워크장비 수출 성과/5.5G 도래로 빅사이클 맞이할 가능성 높아지고 있다

미국을 중심으로 미들밴드 주파수 투자가 본격화되고 있다. 2022년부터 수출 부분을 바탕으로 국내 네트워크장비 업체들의 실적 개선이 전망된다. 흥미로운 것은 기술 표준 제정으로 향후 5.5G가 6G Ready 장비로 투자가 진행될 가능성이 높다는 점이다. 당초 예상보다 지연된 해외 5G 투자가 2022년 하반기 이후 본격화됨에 이어 5.5G/6G 투자가 2024년부터 진행되면서 2023~2027년 국내 네트워크장비 산업의 장기 빅사이클 출현 가능성이 높아졌다는 판단이다.

EV에서는 이미 높은 스위칭 효율성을 자랑하는 SiC 반도체가 인버터 고밀도, 소형화와 전력 손실률 개선을 통해 전기차 주행거리 확장에 기여하고 있다. TESLA Model 3 인버터에 ST Microelectronics의 SiC MOSFET가 탑재되는 것으로 파악되는데 과거 TESLA CTO였던 J.B. Straubel에 따르면 인버터의 효율을 0.5% 향상하면 기존 대비 배터리 용량을 0.5% 줄이거나, 같은 배터리로 주행거리를 0.5% 늘릴 수 있다. DC/AC 변환과 주파수 제어 성능이 중요한 EV에서 높은 스위칭 효율성을 자랑하는 SiC반도체가 인버터 고밀도, 소형화와 전력 손실률 개선을 통해 EV 주행거리 확장에 기여하는 것이다.

SiC전력 반도체를 활용한 고효율, 경량화, 소형화 인버터 기술은 UAM에서도 매우 필요한 기술이며, 항공용 모터 추진체 선두 업체인 MagniX의 인버터 Magni Drive와 H3X의 인버터에도 SiC 전력 반도체가 쓰이고 있다.

항공용 전력 반도체 역시 비출력과 스위칭 속도, 이에 따른 경량화가 중요 고려 요소이다. 갈륨과 질소를 혼합한 질화갈륨을 기반으로 한 GaN반도체의 전력 효율성도 주목받고 있다. 반도체의 전도대(Conduction band)와 가전자대(Valence band)의 차이인 Band gap이 넓어지면 전력 손실이 적게 일어나 효율성이 올라가기 떄문이다.

GaN은 이러한 Band gap이 넓어 실리콘 반도체 대비 높은 주파수, 온도, 전압 환경에서 전력 손실이 낮은 것이 장점으로 평가 받고 있다. INI에 따르면 GaN 전력 반도체 소자를 인버터에 탑재하면 전체 에너지 손실을 실리콘 반도체 대비 75% 줄일 수 있다고 한다. 다만 Hendrik Schefer etal.(2020)에 따르면 2020년까지 항공용으로 GaN 전력 반도체가 쓰인 사례는 없는 것으로 파악된다. SiC 전력반도체는 구동 시 많은 열을 발생시키는데 이는 전력 반도체 디바이스의 성능을 감소시킨다. 따라서 SiC 전력반도체의 성능이 제대로 발휘되기 위해서는 그에 걸맞는 최적화된 전력모듈 패키징과 냉각 기술이 필요하다.

경수로형, 비경수로형 SMR 중 개발이 가장 빠르게 진행 중인 프로젝트는 경수로형 SMR을 개발하는 NuScale의 VOGYR으로, 2020년 9월 50MWe 버전이 NRC에서 SDA를 취득했다. 본격적으로 사용될 노형인 77MWe은 2022년 4분기 NRC에 SDA를 신청할 예정이다. 또한 NuScale은 캐나다 원자력 안전위원회(Canadian Nuclear Safety Commission, CNSC)의 인허가 신청 전 벤더 설계 심사 2단계(Pre-licensing Vendor Design Review, VDR)를 거치고 있다