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네트워크

"기지국 업그레이드만으로 도시 전체가 쓸 전력 아낀다"

Lucas Mearian | Computerworld 2022.08.01
더 효율적인 기지국으로 업그레이드하면 피닉스, 뉴올리언스, 시애틀 등의 도시 전체에서 사용할 수 있는 전력을 절약할 수 있다는 조사 결과가 나왔다. 미국의 리서치 기업 제이골드어소시에이트(J. Gold Associate)의 ‘미국 셀 사이트- 지속 가능성 분석(US Cell Sites- a Sustainability Analysis)' 보고서에 따르면, 매년 미국의 기지국은 약 12MWh의 총 전력을 사용한다. 이는 약 200만 가구가 사용하는 평균 전력과 맞먹는다.

보고서는 “셀룰러 서비스는 현대 생활의 중요한 인프라 구성요소다. 이동 중 스마트폰을 사용하거나 주거 및 비즈니스 사용자가 인터넷 서비스를 사용할 수 없는 상황은 상상하기 어렵다. 하지만 다수의 기지국에 필요한 전력 공급 부담과 비용에 대한 논의는 자주 이루어지지 않고 있다”라고 지적했다. 실제로 전국 기지국 소비 전력을 10% 줄이면 19만 5,000가구에 공급할 충분한 전력을 절약할 수 있다. 40%를 줄이면 약 78만 2,000가구가 쓰기에 충분한 전력을 절약할 수 있다.
 
ⓒ J. Gold Associates

보고서에 따르면, 무선 하드웨어와 관리 소프트웨어를 업그레이드해 각 기지국에서 최대 40%까지 전력 소비를 줄일 수 있다. 보고서는 "지속 가능한 전력 재사용을 활용해 새로운 전력원 없이 다수의 가구에 전력을 공급할 수 있다. 현대의 셀룰러 인프라를 운영하기 위한 비용과 전력은 엄청나며, 이는 사용자의 비용뿐 아니라 전력망에 대한 부하 및 전력 발전으로 인한 온실가스 생성 등에도 영향을 미친다. 따라서 업계 전체가 빠르게 업그레이드에 나서는 것이 유리하다"라고 분석했다.

제이골드어소시에이트의 대표 애널리스트이자 이번 보고서를 작성한 잭 골드는 "현대의 고성능 기지국은 한 곳당 약 20만 달러의 비용이 든다. 각 통신사는 타 통신사와 물리적인 타워를 공유한다고 하더라도 자신의 장비를 책임져야 한다. 일반적으로 타워는 타워 기업이 소유하고 사이트를 다양한 통신사에 임대한다. 마치 콘도 또는 아파트 건물 등의 다세대 임대와 유사하다. 따라서 각 통신사가 자체적인 장비 업그레이드를 책임져야 한다"라고 말했다.
 
ⓒ J. Gold Associates

CITA(Cellular Telecommunications Internet Association)에 따르면 2020년 말 기준 미국 내 기지국은 41만 7,215개다. 새로운 지역 또는 서비스에 따라 기지국이 추가되므로 이 수치는 유동적이지만 보고서는 이 수치를 기초 자료로 삼았다(CITA는 미국 무선 통신 산업을 대표하는 무역 협회다).

셀룰러 통신 네트워크의 무선 요소를 RAN(Radio Access Network)이라 부른다. 골드에 따르면, 일반적인 RAN은 약 8년 주기로 업그레이드 또는 교체해야 한다. 스웨덴의 네트워킹 및 통신기업 에릭슨(Ericsson)의 대변인은 전 세계적으로 기지국의 수명은 큰 차이를 보이기 때문에 현재 몇 개나 교체해야 하는지 추정하기 어렵다고 말했다. 골드는 "단순히 구형 하드웨어를 교체하는 대신 전용 하드웨어가 아닌 더 가상화된 환경으로 이동하면 전반적인 전력 수요를 줄이는 데 도움이 될 것이다"라고 말했다.
 

AI가 기회를 제공한다

이런 기지국 관리 소프트웨어에 AI를 사용하는 것도 좋다. 서비스 업체는 이런 툴을 사용해 인공 지능을 더욱 선제적으로 운영해 수동형 장비를 관리하고 예측 유지관리 및 노터치 문제를 해결할 수 있다. 이를 통해 비용과 에너지 사용량, 출장 횟수를 줄일 수 있다. 골드는 “AI 툴은 일반적인 구형 장비처럼 단순히 라디오를 켜고 끄는 대신 각 연결에 필요한 전력량을 더 잘 파악하므로 셀 사이트의 하드웨어 관리에 유용하다. 예를 들어 사용자가 타워에 가까운 경우 전력 소모가 많은 최대 출력으로 신호를 전송할 필요가 없다”라고 말했다.
 
ⓒ cell tower savings graphic

또한 AI를 이용하면 패턴을 인식해 장비를 관리할 수 있다. 일례로 소프트웨어가 오전 2시부터 3시 사이에는 사이트에 트래픽이 거의 없다는 사실을 ‘학습’하고 최소 전력으로 운영하는 식이다. 이런 세부적인 관리가 전력을 크게 줄일 수 있다. 그리고 더 효율적인 5G 매시브 MIMO(Massive Multiple Input Multiple Output) 기기 등 개선된 안테나도 전력 소비를 줄이는 데 도움이 된다.

최근 에릭슨은 전력 소비를 25% 줄인 최신 세대 실리콘으로 구동하는 에너지 효율적인 RAN을 발표했다. 포트폴리오 업데이트에는 듀얼밴드 라디오부터 초경량 매시브 MIMO 라디오, 작은 안테나, 에너지 절약 소프트웨어 기능까지 모든 것이 포함된다. 골드는 “신형 PC가 구형 PC보다 나은 것처럼 최신 장비는 관리자와 더 잘 상호작용할 수 있는 소프트웨어가 설치돼 일련의 절전 기능을 쉽게 사용할 수 있다"라고 말했다.

에너지 효율을 위한 또 다른 중요한 구성요소는 전송할 신호를 생성하기 위해 사용되는 전력 증폭기(Power Amplifier)다. PA는 기지국 전력의 60% 이상을 소비한다. 에릭슨의 대변인은 "따라서 단일 패키지에 더 많은 별개의 단계를 지속적으로 통합하고 고효율 GaN(Gallium Nitride) 및 와이드밴드 PA 멀티밴드 라디오 등의 새로운 기술을 도입하면 라디오 하드웨어의 효율성을 사용되는 특정 출력 또는 구성에 맞춰 최적화할 수 있다"라고 말했다.
 
지붕 위에 설치된 5G 안테나 ⓒ Ericsson
 

5G로 전환도 전력 소비 절감에 도움

현재 전 세계 인구의 약 1/4이 5G 커버리지에 액세스하고 있다. 2022년 1분기에만 5G 가입자가 약 7,000만 명 추가됐다. 에릭슨의 2022년 6월 모빌리티 보고서에 따르면, 2027년까지 전 세계 인구의 약 3/4이 5G에 액세스할 수 있게 된다. 2015년부터 5G RAN을 판매한 에릭슨은 현재까지 장비 800만 대를 판매했다. 에릭슨 대변인은 “업계에서 가장 많이 설치된 5G 지원 기기다. 현재 상용 서비스 업체 약 210곳의 5G 네트워크를 구축했으며 중국을 제외하고 전 세계 모바일 5G 트래픽의 약 50%(210개)로 시장을 주도하고 있다"라고 말했다.

이전의 보고서에서 에릭슨은 구형 장비로는 늘어난 트래픽 수요 및 5G 업그레이드가 불가능하다고 설명했다. 에릭슨의 대변인은 “4G에서 5G로의 전환으로 150가지 이상의 컴퓨팅 요건이 늘어났다. 일반적인 컴퓨팅 솔루션을 5G에 사용할 수 있지만 최고의 에너지 효율로 5G 성능을 제공하려면 전용 실리콘이 필요하다. 에릭슨의 SoC(System on a Chip) 디자인은 이를 달성하기 위한 솔루션이다”라고 말했다.

에릭슨은 자사의 최신 5G 라디오 시스템(Radio System)을 최신 인프라 현대화에 사용했을 때 에너지 소비량을 약 30% 낮출 수 있다고 주장했다. 이 시스템은 단독형 및 비 단독형 5G, 4G, 3G, 2G 액세스 기술을 지원한다. 운영 효율성을 위해 높은 수준의 오케스트레이션 및 자동화를 제공하며, 클라우드 네이티브 운영을 통해 인프라를 최대 20%를 줄여준다. 에릭슨 대변인은 “때에 따라 3년 안에 업그레이드 비용을 뽑을 수 있다. 고객 사례에 따르면 서비스 제공자는 지능형 사이트 관리 솔루션을 통해 사이트 에너지 소비량을 최대 15% 절감했다”라고 말했다.

그러나 일부 조사에서 5G는 4G 시스템보다 최대 2배나 많은 전력을 소비하는 것으로 나타났다. MTN 컨설팅(MTN Consulting)의 대표 애널리스트 매트 워커는 ‘전력 비용 문제에 봉착한 통신사들’ 보고서를 통해 “일반적인 5G 기지국은 4G 기지국보다 최대 2배 이상의 전력을 소비한다”라고 지적했다.
editor@itworld.co.kr
 Tags 기지국 전력
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