요약:
미국의 고공 플랫폼 기업인 Sceye가 최근 획기적인 통신 테스트를 완료했습니다. 미국 뉴멕시코주에서 출발한 무인고고도비행선은 태평양을 건너 일본으로 날아가 지상 약 16.5~17km 상공의 성층권에서 일반 스마트폰에 이동통신 서비스를 제공했다. 테스트 기간 동안 사용자는 휴대전화를 바꾸거나 특별한 하드웨어를 설치하지 않고도 지상 1만m 높이에 위치한 이 '비행기지국'을 통해 문자 메시지 보내기, 전화 걸기, 인터넷 접속, 동영상 시청 등을 할 수 있다.
ST1(Service Test 1)이라는 임무는 8월 9일 뉴멕시코주 로스웰 근처에서 이륙했습니다. 비행선은 13일 후 일본에 도착하여 7일 이상 일본 영공에서 비행한 후 미국으로 돌아왔습니다. 전체 왕복 여행은 30,000km에 가깝습니다. Sceye는 이번 임무가 자사가 실제 통신 테스트를 위해 아시아에 진출한 것은 이번이 처음이며, HAPS(High Altitude Platform System) 상용화를 촉진하는 중요한 단계이기도 하다고 밝혔습니다.
Sceye는 전통적인 의미의 비행기가 아닌 부력을 이용해 이륙하는 무인 비행선을 사용합니다. 성층권에 위치한 이동통신 기지국에 해당하는 SceyeCELL이라는 통신 시스템을 탑재하고 있다. 비행선은 태양 에너지와 배터리로 구동되며 성층권에 오랫동안 머물 수 있으며 안테나 배열을 통해 지상까지 제어 가능한 통신 범위 영역을 형성합니다.
이번 일본 테스트에서 SceyeCELL은 일본 소프트뱅크의 핵심 이동통신망을 통해 일반 휴대폰에 서비스를 제공했습니다. 테스터들은 개조되지 않은 휴대폰을 사용하여 문자 메시지, 음성 통화, 인터넷 접속 및 비디오 재생을 수행했습니다. 테스트 장면에는 실외뿐만 아니라 나무 아래, 실내 환경도 포함되었습니다. 이는 단말 장비의 관점에서 볼 때 사용자가 소위 "위성 휴대폰"이나 추가 통신 단말기를 구입할 필요가 없음을 의미합니다.
Sceye는 테스트 동안 비행선이 약 16.5~17km의 고도(54,000~56,000피트에 해당)에서 비행했다고 밝혔는데, 이는 대부분의 민간 항공기의 순항 고도보다 훨씬 높은 수치입니다. 비행선은 테스트 중 최소 거주 반경 약 5km로 지정된 지역에서 상대적으로 안정적인 위치를 유지할 수 있습니다.
이 기술을 HAPS(High Altitude Platform System)라고 합니다. 전통적인 지상통신망과 위성통신 사이에 위치한다. 지상 기지국은 용량이 크고 지연 시간이 짧은 장점이 있지만, 인구가 희박하고 지형이 복잡하거나 인프라 구축 비용이 높은 지역에서는 기지국을 많이 설치하는 것이 경제적이지 못하다. 위성은 매우 넓은 지역을 커버할 수 있지만 지상에서 매우 멀리 떨어져 있기 때문에 용량, 지연 시간, 단말 전력 소비 측면에서 제한이 있습니다.
Sceye는 성층권 위치를 활용하여 이 두 가지 통신 방법 사이의 격차를 메우기를 희망합니다. 회사는 완전히 배포된 Sceye HAPS 플랫폼이 약 500개의 지상 기지국에 해당하는 영역을 커버할 수 있다고 추정합니다. 그러나 Sceye는 이 숫자는 네트워크 용량이 아닌 커버리지를 나타내는 것이며, 비행선이 동시에 500개의 기지국을 수용할 수 있는 사용자 수로 이해될 수도 없다고 강조했습니다. 실제 네트워크 용량은 여전히 사용 가능한 스펙트럼, 백홀 링크, 동시 온라인 사용자 수 등의 요인에 의해 영향을 받습니다.
이번 테스트에서 특별히 주목해야 할 기술적 세부 사항은 또 있다. 바로 Sceye가 통신 안테나를 성층권으로 보냈을 뿐만 아니라 이동통신 네트워크의 '핵심' 일부와 서버를 비행선에 탑재했다는 점이다.
기존 통신 방식에서는 일반적으로 휴대폰 데이터가 무선 네트워크를 통과한 후 지상망을 통해 원격 데이터 센터나 인터넷 서버에 연결되어야 합니다. 이번 테스트에서 Sceye와 SoftBank는 서버와 일부 핵심 모바일 네트워크 기능을 비행선에 직접 배치하여 데이터가 고고도 플랫폼에서 부분적으로 처리된 다음 사용자의 휴대폰으로 직접 반환될 수 있도록 했습니다.
Sceye가 공개한 데이터에 따르면 이 엣지 컴퓨팅 방법은 68밀리초의 평균 응답 시간을 달성합니다. 원격 인터넷 인프라를 통한 처리에 비해 지연 시간이 40% 이상 단축됩니다. 회사는 이러한 접근 방식이 AI 컴퓨팅, 실시간 통신, 드론과 같은 미래 애플리케이션에 특히 유용하다고 믿습니다.
이번 임무에서는 재난 경고 통신 및 드론 통신 기능도 테스트했습니다. Sceye는 HAPS가 기존 이동 통신 네트워크를 보완할 수 있을 뿐만 아니라 지진, 홍수, 산불 및 기타 재난으로 인해 지상 통신 인프라가 손상될 때 임시 통신 범위를 신속하게 제공할 수 있다고 믿습니다.
Sceye는 기존 위성과 비교하여 HAPS가 지상에 더 가까운 '중간층'이 되기를 바라고 있습니다. 회사의 장기 목표는 지상 기지국, 성층권 플랫폼, 위성과 함께 3차원 통신 네트워크를 형성하는 것입니다. 이 아키텍처에서 지상 네트워크는 주로 인구 밀도가 높은 지역을 담당하고, HAPS는 지상 기지국 구축이 어렵지만 여전히 사용자가 많은 지역을 담당하며, 위성은 초대형 범위와 극도로 먼 지역의 커버리지 작업을 계속 수행합니다.
이번 테스트에서는 레이저 통신 관련 실험도 처음으로 진행했습니다. 일본 소프트뱅크, 히토츠바시 대학, 일본 국립극지연구소가 비행선에 레이저 펄스를 발사한다. 비행선에는 연구기관이 설계한 반사경이 장착되어 반사된 빛을 계속해서 지상으로 되돌려 보냅니다. 연구원들은 이 데이터를 사용하여 미래에 성층권 플랫폼과 위성이 광학 링크를 통해 어떻게 연결될 수 있는지 추가 조사하기를 희망합니다.
향후 HAPS가 레이저를 통해 위성과 연결될 수 있다면 위성과 성층권 플랫폼 간에 데이터를 고속으로 전송할 수 있고, 지상에 더 가까운 비행선에서 일반 휴대전화로 직접 데이터를 전송할 수 있다. Sceye는 날씨가 맑을 때 고속 데이터 전송을 위해 레이저를 사용하고, 구름 덮음과 같은 기상 조건이 광통신에 영향을 미칠 때 무선 링크로 전환하는 것을 구상하고 있습니다.
물론 Sceye만이 HAPS 통신 기술을 개발하는 유일한 회사는 아닙니다. 에어버스의 자회사인 AALTO는 태양광 전기 Zephyr 고고도 드론을 개발하고 있으며, AeroVironment와 SoftBank도 태양열 비행 날개 플랫폼 Sunglider를 개발하고 있으며, British Stratospheric Platforms는 수소 동력 고고도 플랫폼을 테스트하고 있습니다.
Sceye의 비행선 구조물 사용의 주요 장점은 적재 용량입니다. 날개에 의존하여 양력을 생성하는 고고도 드론과 비교할 때 부력 비행선은 이론적으로 더 큰 안테나 배열과 더 많은 통신 장비를 운반할 수 있습니다. 따라서 Sceye는 오랫동안 머물 수 있고 넓은 지역을 포괄할 수 있는 통신 인프라로 고고도 비행선을 구축하기를 희망합니다.
현재 Sceye는 최종 상용 서비스의 구체적인 요금, 적용 범위 및 사용자 용량을 발표하지 않았으며 Starlink와 같은 기존 위성 인터넷 서비스와의 완전한 비용 비교도 제공하지 않았습니다. 다만, 소프트뱅크는 2027년부터 일본에서 HAPS 상용 서비스를 점진적으로 추진하기를 희망한다고 밝혔습니다.
후속 상용화가 순조롭게 진행된다면 사용자들은 향후 지상 기지국이나 위성, 성층권 비행선에 연결되어 있는지 알 필요가 없을 수도 있다. 휴대전화는 여전히 일반적인 셀룰러 통신 방식을 사용하며, 기존 기지국이 커버하기 어려운 지역에서는 지상 10km 이상 떨어진 무인 비행선이 임시 또는 장기적 '공중 기지국'이 될 수 있다.
통신 인프라 개발 경로의 관점에서 볼 때 HAPS의 진정한 의미는 지상 기지국이나 위성을 대체하는 것이 아니라 지상과 우주 사이에 새로운 네트워크 계층을 추가하는 것입니다. 오지, 해상 항로, 재해 지역, 신속한 통신 복구가 필요한 지역에서는 성층권에 오랫동안 머물면서도 일반 휴대폰에 직접 서비스를 제공할 수 있는 이런 통신 플랫폼이 미래 비지상 네트워크의 중요한 부분이 될 수 있다.
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