편집자 주 :

화려했던 2020년을 뒤로하고, 희망과 미지의 세계로 가득한 흥미진진한 새 10년을 맞이하려 합니다. 기술과 자본의 동시 발전은 이번 10년의 주요 테마이며, 향후 10년 동안 혁신의 핵심 동력이 될 것으로 예상됩니다. 이에 2020년 말, 저희는 현재 가장 주목받는 분야들을 체계적으로 분석하는 "연례 산업 연구" 시리즈를 시작했습니다. 이러한 산업들은 현재의 새로운 경제 지형을 재편하고, 미래의 비즈니스 또는 국제 정세를 바꿀 수도 있으며, 36Kr 독자들에게 흥미로운 주제가 될 수도 있고, 사회에 지대한 영향을 미칠 수도 있습니다. 저희는 이 시리즈를 통해 크립톤 독자들과 함께 "한계를 무한히 확장"하고 "미래를 더욱 밝게" 그려나가기를 기대합니다.

이 글은 해당 시리즈의 일부입니다. 이번 글에서는 5G를 주제로 다룹니다. 10년마다 통신 기술이 업그레이드된다는 것은 국가 차원의 통신 인프라 경쟁을 의미할 뿐만 아니라, 막대한 사업 기회를 창출한다는 뜻이기도 합니다. 실제로 5G는 단순한 통신 기술 혁명을 넘어 산업 전반의 혁명을 의미합니다. 이 글은 5G 연구의 첫 번째 부분으로, 업스트림 산업에 초점을 맞추고 있습니다. 조만간 5G 다운스트림 응용 분야를 집중적으로 다루는 두 번째 부분도 공개할 예정입니다.

10년마다 통신 기술이 업그레이드된다는 것은 국가 차원의 통신 인프라 경쟁을 의미할 뿐만 아니라 막대한 사업 기회를 창출한다는 것을 의미합니다. 시장 조사 기관인 IHS Markit의 연구에 따르면 5G는 2035년까지 13조 2천억 달러의 경제적 효과를 가져올 것으로 예상됩니다.

2020년 초, 전 세계적으로 5G 구축이 본격화되고 상용 시범 사업이 가속화되고 있습니다. 2020년 1분기부터 3분기까지 중국은 60만 개의 5G 기지국을 구축하고 1억 1천만 명의 5G 패키지 사용자를 확보했습니다. 5G의 특성에 초점을 맞춘 To-B(기업 대상) 애플리케이션 시장에서는 스마트 광산, 스마트 항만, 스마트 공장, AVR(자동화된 가상현실) 등 다양한 시나리오에서 5G 시범 사업이 진행되고 있습니다.

사실 5G는 단순한 통신 기술 혁명이 아니라 산업 혁명이기도 합니다. 간단히 말해, 현재 5G의 이점은 주로 네트워크 구축에 집중되어 있습니다. 기술 혁신, 자율적인 제어, 규모의 경제 효과 등이 그 이점의 핵심입니다. 하지만 장기적으로 볼 때, 5G는 산업 혁명이며 20억(2B) 산업의 재편을 가져올 수 있습니다. 통신, 클라우드 컴퓨팅, 사물 인터넷, 인공지능 기술이 결합되어 진정한 의미의 '산업 인터넷'이 탄생할 것입니다.

산업혁명의 관점에서 볼 때, 5G의 사업 기회는 하드웨어 인프라와 애플리케이션의 잠재력에서 비롯되는 이익뿐만 아니라 산업 변화에 따른 사업 기회까지 포함한다.

이 글에서는 다음과 같은 측면에서 5G 업스트림 산업을 정리하고자 합니다.

• 5G는 단순한 통신 기술 혁명이 아니라 산업 혁명이기도 합니다.

• 중국의 5G 상용화 일정 및 진행 상황

• 2020년 중국의 5G 상용 투자 예산

• 5G 기지국 비용 분석

• 5G 기지국 운영 및 유지보수 비용 분석

• 5G 업스트림 보너스 산업 연계 해체

• 5G 업스트림 국내 대체 과정 분석

 

5G는 단순한 통신 기술의 혁명이 아닙니다.

전면적인 산업혁명이 곧 일어날 것입니다.

   

5G가 통신 기술의 혁명이라는 점에는 의심의 여지가 없습니다. 하지만 장기적인 관점에서 보면 5G는 산업 혁명이라고 할 수 있습니다. 

 

1. 산업 인터넷의 프로토타입이 등장하여 기업 가치 평가 시스템을 재정의하다

네트워크 특성 측면에서 3G와 4G는 주로 사람 간의 통신 문제를 해결하는 반면, 5G는 사람과 사물 간의 통신, 특히 사물 간의 통신에 중점을 둡니다.

 

5G 네트워크 이전에는 NB-IoT+4G IoT 솔루션이 있었지만, 지연 시간과 커버리지 측면에서 여전히 부족했고, 실제로는 상업적 요구를 완전히 충족시키지 못했습니다.

 

사물인터넷(IoT)은 기기들의 네트워킹, 분석, 제어를 포괄합니다. '네트워킹' 문제를 해결한 후, 분석 과정은 비로소 '뒤따라갈 무언가'를 갖추기 시작했습니다. 사물인터넷은 데이터 양의 폭발적인 증가를 가져왔고, 데이터는 가장 중요한 핵심 자산이 되었습니다. 만약 데이터가 진정한 가치를 창출한다면, 모바일 인터넷 시대의 기존 비즈니스 가치 평가 방식은 변화할 수 있습니다. 일일 활성 사용자 수(DAU)나 평균 사용자당 매출(ARRU)과 같은 평가 지표는 점차 효력을 잃게 되고, 새로운 평가 시스템이 등장할 가능성이 있습니다.

 

'제어'라는 개념 이면에는 더 넓은 의미의 기계 지능이 자리 잡고 있습니다. 데이터 지능을 활용하여 기계를 더욱 정확하게 제어하고 피드백을 제공합니다. 인공지능과 같은 기술을 결합하여 데이터의 가치를 발굴하고 지능적인 의사결정을 내림으로써 산업 효율성을 향상시키는 것입니다.

 

전반적으로, 통신과 클라우드 컴퓨팅, 사물 인터넷, 인공지능 기술의 결합, 그리고 지능형 의사결정 기능을 갖춘 "산업 인터넷"이 진정한 형태로 자리 잡았습니다.

 

2. 5G의 실제 적용 시나리오 중 80%는 산업 인터넷에 있으며, 그 이면에는 공급망 혁명이 있습니다.

미아오 웨이 산업정보부 장관이 말했듯이, 5G의 실제 적용 시나리오 중 80%는 산업 인터넷 분야에 있습니다.

 

산업은 실물 경제의 주요 전장이자 상업적 사회 공급의 기반입니다. 5G가 산업 인터넷 구현을 촉진한다면, 산업의 정보화와 지능화가 동시에 가속화되고 산업 효율성이 향상될 것입니다. 이는 재화와 서비스 공급의 풍족함을 더욱 강화하고 비용을 절감할 수 있음을 의미합니다. 공급 과잉 상황에서는 판매 채널과 방식에 대한 의존도가 더욱 높아질 수 있습니다.

 

산업 지능화는 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 인간의 지능과 물리적 위치에 대한 의존도를 줄여줍니다. 5G가 가져온 영상 통신 및 AVR 통신의 향상과 클라우드 및 엣지 지능형 컴퓨팅 기능의 발전이 결합되면 "인력 이동"이 줄어들 가능성이 높습니다.

 

3. 기술적 독점 자본주의가 더욱 강화된다.

4G 기술 독점 자본주의가 형태를 갖추기 시작했다면, 5G는 이러한 추세를 더욱 심화시킬 것이다. "디바이스 + 엣지 + 클라우드 + 네트워크"는 차세대 ICT 인프라가 되었으며, 거대 기업들의 치열한 경쟁의 장이 될 것이다.

 

2G 시대에는 노키아가 단말기와 네트워크 통합의 대표적인 사례였지만, 3G 시대에 들어서면서 이러한 통합은 무너지기 시작했습니다. 중국의 경우, 4G 시대가 도래하면서 화웨이, 삼성, 샤오미와 같은 제조사들이 이러한 추세를 파악하고 클라우드와 네트워크 통합을 시도하거나 이미 도입하고 있습니다. 4G 시대에는 클라우드와 네트워크 통합이 점차 보편화되었고, 클라우드 서비스와 통신 서비스가 통합되었습니다. 5G 시대에는 "디바이스 + 엣지 + 네트워크"의 통합이 더욱 가속화될 것으로 예상됩니다.

 

현재 국내 시장에서 클라우드 분야는 단일 강자, 다수 강자의 구도가 기본적으로 안정적이며, 네트워크 분야는 화웨이, ZTE, 그리고 3대 통신사가 주도하는 구도가 거의 형성되어 있습니다. 단말기 테스트 분야에서는 중국 OV(온라인 플랫폼)의 지배적인 구도가 단기적으로 큰 변화 없이 유지될 것으로 예상되며, 인터넷 대기업들은 스마트 스피커 등을 통해 새로운 단말기 개발에 도전하고 있습니다. 5G "기기 + 엣지 + 클라우드 + 네트워크"가 더욱 통합됨에 따라 거대 기업들의 독점적 지위는 더욱 강화될 것으로 보입니다.

 

세부적으로 살펴보면, 5G 구축 비용이 높고, 하위 응용 분야가 아직 불확실합니다. 따라서 전력, 부동산, 클라우드, 단말기 등 다른 자원을 보유한 기업, 고객 자원, 응용 시나리오, 업계 노하우를 갖춘 기업들이 "네트워크", "엣지", "단말기" 단계에 참여하여 추가적인 이점을 얻을 가능성이 높습니다. 

 
 

5G 상용화 일정:

우리나라의 5G 네트워크 구축 진행 상황이 예상을 뛰어넘고 있습니다.

 

1. 5G 상용화 일정

 

인터넷에서 가져온 사진

2020년 새해를 맞아 전 세계 5G는 초기 상용화 단계에 진입했습니다. GSA의 최신 보고서에 따르면, GSA 데이터베이스에 등록된 상용 5G 네트워크 수는 올해 4월 70개에 달했으며, 9월 중순에는 전 세계 상용 5G 네트워크 수가 100개를 넘어섰습니다.

 

2019년 5G 사업 허가가 공식적으로 발급되면서 국내 5G 사업이 본격적으로 시작되었습니다. 산업정보화부 통계에 따르면 3월 말 기준 전국에 19만 8천 개의 5G 기지국이 설치되었습니다. 2020년 말까지 전국 5G 기지국 설치 대수가 60만 개를 넘어설 것으로 예상되었지만, 실제 진행 상황은 예상치를 뛰어넘었습니다. 상반기 3분기 동안 연간 목표치를 달성했습니다. 산업정보화부 자료에 따르면 2020년 상반기에 25만 7천 개의 5G 기지국이 설치되었고, 6월 말 기준 누적 설치 대수는 41만 개에 달했습니다. 3분기까지 누적 설치 대수는 60만 개를 돌파했습니다. 중국 3대 이동통신사 중 하나인 차이나 모바일도 연간 실적 전망치를 상향 조정하며 올해 신규 5G 기지국 수를 25만 개에서 30만 개로 늘렸다.

 

5G 단말기 휴대폰 출하량도 점차 증가하고 있습니다. 스트래티지 애널리틱스 보고서에 따르면, 전 세계 5G 휴대폰 판매량은 2020년에 2억 5천만 대에 달할 것으로 예상되며, 이는 2019년(1,820만 대) 대비 1282% 증가한 수치입니다. 2021년에는 5G 스마트폰 출하량이 4억 5천만 대에서 5억 5천만 대에 이를 것으로 전망됩니다. 카운터포인트 리서치 보고서에 따르면, 중국은 5G 휴대폰 시장에서 가장 큰 비중을 차지하고 있습니다. 올해 7월 한 달 동안에만 전 세계 5G 휴대폰 출하량의 79% 이상이 중국에서 이루어졌습니다. 1,000위안대 5G 휴대폰 출시로 인해 이러한 성장세는 더욱 가속화될 것으로 예상됩니다.

 

5G 사용자 규모는 점차 증가하고 있습니다. 통계에 따르면 2020년 8월 말 기준 우리나라의 5G 사용자 수는 1억 1천만 명을 넘어섰으며, 그중 차이나텔레콤의 5G 보급률은 16%에 달했습니다. 현재까지 전체 통신 운영 통계를 보면 5G 단말기 누적 연결 수는 1억 6천만 대를 넘어섰고, 5G 휴대폰 출하량은 1억 대를 돌파했습니다.

 

이와 동시에 상용 5G 모듈도 출시되어 5G 8K TV, 5K 산업 생산 라인, 스마트 교통 등 다양한 산업 분야의 애플리케이션을 지원할 수 있게 되었습니다. 

 

2. 2020년 5G 상용 투자 예산은 약 200억 위안에 달합니다.

 

5G의 상용화는 5G 네트워크 구축에 달려 있습니다. 공개된 정보에 따르면, 국내 3대 이동통신사와 기지국 설치업체의 올해 5G 투자 예산은 약 2,000억 위안에 달합니다.

 

3대 주요 통신 사업자의 2019년 재무 보고서에 따르면 2019년에는 다음과 같은 결과가 나타났습니다.

 

• 차이나 모바일은 5G 관련 투자에 24억 위안을 투자하여 5만 개의 5G 기지국을 구축하고 50개 도시에 50,000G 상용 서비스를 제공했습니다.

• 차이나텔레콤은 5G에 약 9.3억 위안을 투자하여 40,000만 개의 5G 기지국을 건설했고, 차이나유니콤과 20,000만 개 이상의 5G 기지국을 공유하여 50개 이상의 주요 상업 도시 지역을 커버하고 있습니다.

• 차이나 유니콤의 5G 투자액은 약 7.9억 위안이며, 차이나 텔레콤과 함께 5만 개의 50,000G 공유 기지국을 개설했습니다.

 

엣지 컴퓨팅 업계에 따르면, 2020년 주요 3대 통신 사업자의 5G 투자에는 기지국 50만 개 구축과 1,800억 위안 이상의 자본 지출이 포함될 것으로 예상됩니다.

 

이미지 출처: 엣지 컴퓨팅 커뮤니티

3. 5G 상용 투자 일정

궈센 전자 연구소의 오우양 스화와 탕 홍이 분석가는 이전에 3G와 4G 시대의 주요 노드 및 그에 따른 주기를 분석한 결과, 다음과 같은 결론을 내렸습니다. 중국의 3G/4G 사업권 발급은 3~5년 동안 3대 통신 사업자의 자본 지출을 크게 늘리도록 자극했습니다. 2009년 1월 3G 사업권 발급과 3G 기지국 건설은 자본 지출의 상당한 증가를 촉진했으며, 4년 주기를 보였습니다. 2013년 12월부터 2015년 2월까지 4G 사업권 발급과 4G 기지국 투자는 새로운 성장세를 시작하여 2015년에 정점을 찍었고, 2년 주기를 보였습니다.

   

사진 출처: 궈신 전자 연구팀

사진 출처: 궈신 전자 연구팀

2019년 6월, 중국 산업정보부는 차이나텔레콤, 차이나모바일, 차이나유니콤, 중국라디오텔레비전(CRTV)에 5G 상용화 허가를 발급했습니다. 이로써 중국은 한국, 미국, 스위스, 영국에 이어 5G를 공식 상용화한 다섯 번째 국가가 되었습니다. 이러한 분석과 업계 전망을 종합해 볼 때, 5G 투자 규모는 2022년에 정점을 찍을 것으로 예상됩니다.

5G 기지국 비용 분석

1. 5G 기지국 건설 비용 분석

5G는 단순한 기술적 문제가 아니라 경제적인 계산 문제이기도 합니다. 5G 네트워크 구축 비용은 막대하며, 국내 5G 네트워크 구축 비용은 1조 위안을 넘어설 것으로 예측됩니다.

 

현재 5G 네트워크는 여전히 구축 단계에 있으며, 주요 통신 3사와 중국철도가 가장 중요한 수익 창출 주체입니다. 이들의 수익은 여전히 ​​공급망의 상류 및 중류 부문에 집중되어 있으며, 비용 절감과 효율성 증대를 위한 솔루션을 제공하는 데 주력하고 있습니다.

 

따라서 현재로서는 5G 네트워크 구축 비용을 분해해야만 산업 공급망의 자본 흐름을 확보할 수 있습니다.

 

5G 이동통신 네트워크는 코어 네트워크, 베어러 네트워크, 무선 네트워크의 세 부분으로 구성됩니다. 무선 네트워크는 간단히 말해 기지국으로 이해할 수 있으며, 베어러 네트워크는 주로 라우터/스위치, 광섬유 케이블, 파장 분할 장비 등으로 이루어져 있습니다. 코어 네트워크는 본질적으로 프로그램 제어 방식의 초대형 스위치입니다. 현재 구축 작업은 주로 기지국, 특히 매크로 기지국 설치에 집중되어 있습니다.

 

중국에서는 기지국 건설 부분을 중국철도그룹이 담당하고, 운영사는 사용량과 공간에 따라 임대료를 지불합니다. 따라서 중국철도그룹의 재무 데이터를 통해 간단하게 추론할 수 있습니다.

 

2019 회계연도에 중국철도의 총 운영비용은 65.1억 위안이었으며, 그중 감가상각비는 45.4억 위안, 부지 임대료는 6억 위안, 유지보수비는 6천만 위안, 인건비는 58억 6천만 위안이었다.

     

이미지 출처: 중국철도 재무 보고서

관련 업계 통계에 따르면 5G 기지국 건설에 대한 주요 직접 투자는 주로 장비 비용, 토지 임대료, 건설 비용, 운영 및 유지 보수 비용 등으로 구성되며, 총 비용은 약 300,000만 위안에 달할 것으로 예상됩니다.

 

"차이나 모바일 2020 5G 2단계 무선 네트워크 주요 장비 중앙 집중식 구매" 정보에 따르면, 5G 기지국 한 대의 구매 가격은 약 134,900위안에서 161,200위안 사이이며, 평균 가격은 159,700위안입니다.

 

사진 출처: 인터넷 용병

기지국 장비 외에도 에너지 시스템을 구성해야 하는 경우가 많은데, 주로 캐비닛, 전원 캐비닛, 에너지 저장 시스템 등이 포함됩니다. 공개된 정보와 업계 정보에 따르면 가격은 각각 약 5,000위안, 5,000~10,000위안, 30,000위안 정도이며, 총 투자액은 약 40,000위안입니다.

 

건설 비용 측면에서 보면, 철골 구조의 종류에 따라 수만 위안에서 수십만 위안까지 가격대가 다양합니다. 통신 업계 포럼 정보에 따르면, 기계실과 부대시설이 없는 지상 설치형 기지국은 약 10,000만 위안, 기계실과 부대시설을 갖춘 50미터 높이의 지상 타워는 약 400,000만 위안 정도의 비용이 들 것으로 예상됩니다.

 

토지 임대 비용 또한 현재 5G 네트워크 구축에 있어 중요한 투자 항목 중 하나로 여겨지고 있습니다. 중국 타워 통신 기술 연구소의 더우 리 소장은 현재 집중형 5G 구축 및 주요 건설 프로젝트가 진행되는 중요한 시점에서 부지 선정의 어려움, 부지 확보의 어려움, 높은 조정 수수료 및 임대료 등의 문제가 심각하다고 지적한 바 있습니다. 포럼 자료에 따르면 1급 도시의 경우 임대료가 5만~6만 위안에 달하는 경우도 있다고 합니다.

 

위의 비용을 기준으로 볼 때, 5G 기지국 건설 비용은 최소 20만~40만 위안 정도가 될 것으로 예상됩니다. 현재 통신사들은 5G 매크로 기지국을 구축하고 있으며, 대부분 기존 2/3/4G 기지국 부지에 5G 주요 장비를 추가하는 방식을 채택하고 있습니다. 따라서 실제 비용은 신규 기지국 건설 비용보다 낮을 것으로 보입니다. 다만, 특수 환경에 설치되는 기지국의 경우 건설 비용이 크게 증가했습니다. 예를 들어, 2020년 에베레스트산에 설치된 5G 기지국 하나의 건설 비용은 100만 위안이 넘고, 연간 유지 보수 비용은 약 16만 위안에 달합니다. 이 중 단일 기지국의 건설 비용만 해도 200만 위안을 초과합니다. 2020년 주요 3대 통신사의 5G 구축 계획과 투자 데이터를 바탕으로 계산해 보면, 5G 기지국 하나의 평균 구축 비용 역시 32만~40만 위안 범위에 속할 것으로 예상됩니다.

 

사진 출처: 인터넷 용병

2. 5G 기지국 운영 및 유지보수 비용 분석

전기 요금은 3대 통신 사업자에게 큰 부담입니다. 공개된 자료에 따르면, 차이나 모바일의 전기 요금만 해도 2017년에 500억 위안을 넘어섰고, 2018년 총 전력 소비량은 24.5억 킬로와트시에 달했습니다.

 

4G에서 5G로 전환하면서 5G 기지국 하나의 전력 소비량은 4G 기지국의 2~4배에 달할 것으로 예상됩니다. 이론적으로 5G 기지국 수는 약 6백만 개에 이를 것으로 추정됩니다. 산업정보화부 통계에 따르면 2019년 중국의 4G 기지국 수는 총 5.44만 개였습니다. 이는 5G 네트워크의 전기 요금이 4G보다 약 3배 높을 수 있음을 의미합니다. 앞서 차이나유니콤 연구소 기술위원회 위원장인 옌빈펑(Yan Binfeng)도 5G 네트워크 구축이 완료되면 기지국 전기 요금이 4G보다 3배 이상 높아질 것으로 예상한다고 밝힌 바 있습니다.

 

앞서 양펑이 중국통신기술혁신센터 부센터장은 2018년 3대 이동통신사의 기지국 전기 요금이 총 약 240억 위안에 달했다고 공개적으로 밝힌 바 있다. 이를 바탕으로 5G 네트워크 구축이 완료되면 기지국 전기 요금은 약 800억 위안에 이를 것으로 추산된다. 5G 네트워크 기지국 600만 개가 7년 안에 구축될 예정이고, 네트워크 구축의 정점은 일반적으로 사업 허가 후 3~4년 이내라는 점을 고려하면, 전기 요금은 초기 3~4년 동안 급격히 상승할 가능성이 높다.

 

기지국 전기 요금 외에도 데이터 센터는 막대한 전력 소비를 유발합니다. 산업정보화부 웹사이트 자료에 따르면 2017년 말 기준 우리나라에 운영 중인 각종 데이터 센터는 총 28만 5천 개에 달하며, 연간 전력 소비량은 1200억 킬로와트시를 넘어섰습니다. 이는 우리나라 전체 사회 전력 소비량의 약 2%에 해당합니다. 데이터 센터의 전기 요금은 에너지 절약 여부에 따라 크게 좌우된다는 계산이 있는데, B급 데이터 센터 한 곳의 연간 전기 요금만 해도 1억 위안을 넘을 수 있습니다. 

 

통신 장비는 전원을 끌 수 없기 때문에 실제 상황에서는 일정 기간 동안 '에너지 절약'보다 장비의 지속적인 정상 작동을 보장하는 것이 우선시됩니다. 동시에 통신 장비는 전문적인 장비이므로 에너지 제품 및 서비스를 제공하는 업체는 장비 자체에서 '에너지 절약 최적화'를 수행할 수 없습니다. 따라서 단기적으로 기지국 측의 에너지 절약은 사업 방향으로 적합하지 않습니다. 실제로 이링제(Yilingjie)와 같은 일부 업체는 이미 전산실 테스트를 위한 냉각 솔루션을 제공하고 있습니다.

 

실제 상황을 보면 5G 에너지 절약을 향한 주된 동력은 장비 제조업체와 통신 사업자로부터 나오고 있습니다. 예를 들어, 막대한 에너지 소비 압력에 대처하기 위해 차이나 모바일은 일찌감치 기지국 에너지 절약 기술 연구팀을 구성했습니다. 최근에는 차이나 모바일 연구소에서 "5G 기지국 에너지 절약 기술 백서"를 발표하기도 했습니다.

 

5G 업스트림 산업 사슬의 핫스팟 해체

 

전반적으로 5G 인프라 배당금은 주로 기술의 대규모 업그레이드와 사용 규모 확대라는 명시적인 요소와 국내 대체라는 숨겨진 요소에서 비롯됩니다.

 

다음으로, 이러한 세부 분류 중 일부를 해체하겠습니다.

 

1. 소형 기지국

수조 원 규모의 통신 인프라 시장에서 통신 장비는 종종 주도적인 역할을 합니다. 창장증권은 5G 투자에서 무선 접속망(RAN)이 전체 투자액의 최소 50~70%를 차지하며 5G 투자의 핵심이라고 분석했습니다. 무선 접속망은 다수의 기지국으로 구성됩니다.

 

5G 시대에 중국에 건설될 매크로 기지국 수에 대한 예측 자료는 다소 차이가 있지만, 일반적으로 500만 대를 넘어설 것으로 예상됩니다. 창장증권은 2020년부터 2025년까지 중국의 기지국 건설 규모가 약 400만 대에 달할 것으로 전망했습니다(2018년 말 기준 중국의 4G 기지국 수는 3.72만 대). 중국의 기지국이 전 세계 기지국의 절반을 차지한다는 점을 고려하면, 전 세계 5G 기지국 건설 규모는 약 800만 대에 이를 것으로 예측됩니다. 화타이증권의 분석은 더욱 낙관적입니다. 중국의 5G 네트워크 구축 주기를 6년(2019년 사전 상용화, 2020년 공식 상용화, 건설 주기 2020~2025년)으로 가정하고, 기지국 수를 중립적으로 가정했을 때 5G 기지국 수는 506만 4천 대에 이를 것으로 예측했습니다.

오랫동안 매크로 기지국 장비의 기술적 진입 장벽은 높았고, 화웨이, ZTE, 노키아, 에릭슨 등 4대 기업이 업계에서 확고한 입지를 다져왔습니다. 하지만 4G에서 5G로 주파수가 바뀌면서 소형 기지국이 발전의 결실을 맺기 시작했습니다.

 

사진 출처: 쿤중

소형 기지국(Small Cells)은 3G 시대에 상용화되었으며, 주로 교통량이 많은 지역의 네트워크를 보완하는 용도로 사용되었습니다. 4G에서 5G로 넘어오면서 사용되는 통신 주파수 대역은 1755~2655MHz에서 24.25GHz~43.5GHz로 크게 확대되었습니다. 일반적으로 주파수 대역이 높을수록 전파 도달 거리가 짧아집니다. 4G 시대에는 매크로 기지국을 통해 대규모 네트워크 커버리지를 구축할 수 있었지만, 5G 시대에는 비용 문제로 인해 사실상 불가능해졌습니다.

 

관련 연구에 따르면 현재 4G 기지국의 일반적인 커버리지 반경은 약 1~3km입니다. 실제 도심에서는 보통 500m 정도이며, 도심 중심부에서는 200~300m 정도입니다. 특히 인구 밀도가 높은 지역에서는 100m 수준까지 도달하기도 합니다. 이론적으로 5G 기지국의 일반적인 커버리지 반경은 약 100~300m입니다. 고품질 사용자 경험을 위해서는 기지국 밀도가 더 높아야 할 수도 있습니다. 하지만 이러한 높은 비용을 감당할 수 있는 통신사는 전 세계적으로 극히 드물 것으로 예상됩니다.

 

현재 실내 환경에서 가장 많은 용량이 요구되는 점을 고려할 때, 4G 시대에 매크로 기지국을 통해 대규모 커버리지를 구현했던 네트워크 모델은 5G 시대에는 사실상 지속 불가능합니다. 데이터에 따르면 4G 시대에는 모바일 트래픽의 70~80%가 실내에서 발생했으며, 동시에 통신사 이용자들의 불만 중 80%가 실내 신호 품질 불량에 대한 것이었습니다.

 

소형 기지국은 설계 초기부터 수십 미터의 커버리지 거리와 밀집된 설치라는 특징을 갖추고 있어 5G 시대 고주파 통신의 커버리지 및 전력 소비 요구 사항을 충족합니다. 일부 자료에 따르면 5G 시대에는 매크로 기지국과 소형 기지국의 비율이 1:8에 이를 수 있다고 합니다. 만약 국내 매크로 기지국 수요가 4백만 대이고, 5G 구축 주기 동안 소형 기지국의 평균 판매 가격이 대당 3,000위안이라면 시장 규모는 약 100억 위안에 달할 수 있습니다.

 

소형 기지국 개발 전망에 대한 낙관적인 기대감이 1차 및 2차 시장의 활동을 촉진했습니다. 2차 시장에서는 방쉰테크놀로지, 산위안다, 콤바커뮤니케이션, 차오쉰커뮤니케이션, ZTE 등 소형 기지국 사업을 영위하는 기업들의 주가가 상승했습니다. 1차 시장에서는 바이차이방, 미카스, 윤지중즈, ZTE 왕쿤 등이 관련 제품 연구 개발에 박차를 가하고 있습니다.

 

하지만 3대 통신사의 입찰 정보에 따르면 5G 소형 기지국 입찰은 아직 시작되지 않았습니다.

 

2. 광학 칩

광통신 산업은 크게 "광학 장치, 광섬유 케이블, 광 장비"의 세 부분으로 구성됩니다. 광 장치는 광통신 시스템의 핵심이며, 광 칩 또한 광 장치의 핵심 부품입니다. 광 칩의 성능과 전송 속도는 광섬유 통신 시스템의 전송 효율을 직접적으로 결정합니다. 광 칩 비용은 일반적으로 광 장치 가격의 30~50%를 차지하며, 지속적으로 증가 추세를 보이고 있습니다.

 

주요 통신 장비 산업 사슬의 중요한 구성 요소인 광칩 또한 주목받고 있습니다. 광칩은 주로 InP 계열, GaAs 계열 등의 반도체 재료에서 발생하는 내부 에너지 준위 전이 과정과 함께 일어나는 광자 생성 및 흡수를 이용하여 광전 신호의 상호 변환을 구현합니다.

 

업계 관계자들은 5G의 상용화, 통신 시장의 전송 네트워크 용량 확장, 그리고 대규모 기지국 건설이 수십억 달러 규모의 직접 시장을 창출할 수 있다고 보고 있습니다.

 

한편으로, 5G 주파수 대역이 높아짐에 따라 건물 투과 시 신호 감쇠가 증가하고, 4G 시대에 비해 기지국 밀도가 높아질 것으로 예상됩니다. 기지국 수는 최소 4만~5만 개에 이를 것으로 전망됩니다. 다른 한편으로, 단일 기지국을 기준으로 볼 때, 4G 시대의 기지국 아키텍처는 주로 프런트홀-백홀 구조였지만, 5G 시대에는 프런트홀-미드홀-백홀 구조로 진화할 가능성이 있습니다. 또한, 단일 기지국에 필요한 광 모듈의 수도 증가하여 8개 이상에 이를 수도 있습니다. 이 두 가지 요인이 결합되어 수십억 달러 규모의 시장을 창출할 것으로 예상됩니다.

 

차이나 모바일 투자 회사(China Mobile Investment Company)도 보고서 "5G에 대한 통찰, 미래에 대한 투자"에서 계산을 내놓았습니다. 추정에 따르면, 국내 5G 매크로 기지국 수가 2만 개에 달한다고 가정할 때, 기지국과 연결된 클라이언트 측 전송 장비 사이의 인터페이스에는 최소 4만 개의 광 모듈이 필요합니다. 회선 측 인터페이스 광 모듈, 전용 회선 사용자 광 모듈, 데이터 센터 광 모듈 등을 모두 고려하면 전체 5G 네트워크에 필요한 고속 광 모듈의 수요는 수천만 개에 이를 것으로 예상됩니다. 5G 광 모듈의 총 수요는 4G 시대의 2~4배에 달합니다.

 

이미지 출처: 차이나 모바일 투자 회사의 "5G에 대한 통찰력, 미래에 투자하세요" 보고서

일반적으로 광칩의 속도가 빠를수록 광섬유 통신 시스템의 전송 효율은 높아지지만, 연구 개발 및 양산의 난이도는 높아집니다. 고속 광칩 설계 시에는 전송 속도를 높이면서도 신호 품질을 보장해야 하며, 레이저의 켜짐/꺼짐 주파수를 제어하는 ​​것 또한 더욱 어려워집니다.

 

통신 산업의 급속한 성장에 힘입어 광칩 국산화에 대한 업계의 관심도 높아지고 있다. 최근 몇 년 동안 어느 정도 성과를 거두었는데, 예를 들어 10Gb/s 속도의 광칩 국산화율은 50%에 육박하지만, 25Gb/s 이상 속도의 경우 국산화율은 5%를 넘지 못하고 있다. 이러한 국산화는 뉴브로드컴, MAOM, 미쓰비시, 스미토모, 오클라로 등 미국과 일본 기업에 크게 의존하고 있으며, 최근에는 1차 및 2차 시장 관련 기업들의 연구 개발에도 집중되고 있다.

 

2차 시장에서는 광쉰 테크놀로지, 하이센스 브로드밴드, 화공정위안 등이 자체 조사 또는 인수합병을 통해 시장에 진출했으며, 1차 시장에서는 윈링 광전자, 광안룬, 창광 화신, 중커 광 코어, 위안제 테크놀로지, 스자 광전자, 화싱 반도체, 신윈 광전자, 광쯔 테크놀로지, 천샤오 테크놀로지, 다롄 유쉰, 코어웨이브 마이크로 등이 관련 사업에 참여하고 있다.

 

3. RF 프런트엔드

5G 단말기 출시가 임박함에 따라 무선 주파수 프런트엔드 또한 상업적 가치가 있는 연결 고리로 여겨지고 있습니다. 그 수익은 사용 규모의 증가뿐만 아니라 기술 혁신에서도 비롯됩니다.

 

기지국에서 무선 주파수 수요가 증가하는 것 외에도, 5G 이동통신 단말기는 무선 주파수 프런트엔드 장치에 새로운 기회를 제공할 것입니다.

 

코르보는 향후 10년 동안 5G 단말기가 모바일 산업에서 가장 빠르게 성장하는 분야가 될 것이라고 예측합니다. 스트래티지 애널리틱스의 예측에 따르면 5G 단말기 출하량은 2019년 2만 대에서 2025년 1.5억 대로 증가할 것으로 예상됩니다. 하지만 안정적인 신호와 다양한 통신 대역을 지원하는 5G 휴대폰을 설계하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 직관적으로 5G 휴대폰이 처리해야 하는 주파수 대역의 수가 크게 증가했기 때문입니다. 5G 표준이 아직 최종 확정되지는 않았지만, 4G LTE가 52개 대역으로 확장된 것을 고려하면 5G에서는 60개 이상으로 늘어날 가능성이 높습니다.

 

둘째로, 5G는 고주파 신호를 추가하므로 무선 주파수 프런트엔드 장치의 성능 요구 사항도 더욱 높아집니다. 5G에 MIMO 및 CA 기술이 적용됨에 따라 필터와 전력 증폭기(PA)의 복잡성이 더욱 증가하고, 이에 따라 RF 프런트엔드의 가치도 그에 상응하게 상승합니다. 시장 조사 기관인 Navian은 모바일 단말기용 RF 프런트엔드 칩 시장 규모가 2020년에는 연평균 15.4%의 성장률을 기록하며 21.2억 달러에 이를 것으로 예측했습니다.

 

관련 분석에 따르면 4G 풀 네트워크 휴대폰의 RF 프런트엔드 패키지에는 일반적으로 2~3개의 전력 증폭기, 2~4개의 스위치, 6~10개의 필터가 포함되며, 그 비용은 약 8~10달러입니다. 그러나 5G 시대에는 RF 프런트엔드 패키지의 비용이 25~40달러에 달해 휴대폰의 메인 칩 가격을 넘어설 것으로 예상됩니다.

 

사진 출처: UIS Capital

무선 주파수(RF)는 아날로그 칩의 핵심 영역으로 여겨지며, 이 분야의 지역 진출은 매우 어려운 과제입니다. 유럽과 미국의 제조업체들이 전 세계 RF 시장의 약 95%를 점유하고 있는 것으로 알려져 있습니다.

 

무선 주파수(RF) 장비는 일반적으로 전력 증폭기(PA), 필터, 듀플렉서, 무선 주파수 스위치, 저잡음 증폭기(LNA) 등의 무선 주파수 장치로 구성됩니다. 이 중 필터가 가장 큰 비중을 차지하며, Avago, Qorvo 등의 거대 기업이 약 95%의 시장 점유율을 보유하고 있습니다. 국내 상장 기업으로는 Maijie Technology 등이 있으며, Deqing Huaying, Anhui Yunta, Haoda Electronics, Tianjin North, Zhouxun Technology 등의 중견 기업이 있습니다. 전력 증폭기는 두 번째로 큰 시장 점유율을 차지하며, Skyworks, Qorvo, Murata 등이 시장을 독점하고 있습니다. 국내 상장 기업으로는 Sanan 등이 있으며, Vanchip, Huntersun, Guofeixiang 등의 1차 시장 기업이 있습니다. 스위칭 분야에서는 이스라엘의 TowerJazz가 상대적으로 높은 점유율을 차지하고 있으며, 국내 상장 기업으로는 Zhuosheng Micro가 있습니다.

사진 출처: UIS Capital

5G 업스트림 링크의 국내 대체재 분석

통신 산업의 상업적 가치 외에도 전략적 중요성은 명백합니다. 국제 정세의 변화 속에서 5G는 강대국 간의 경쟁에서 핵심 쟁점 중 하나로 떠올랐습니다.

 

국내산 대체재 사용 또한 이 업계에서 언급해야 할 중요한 주제가 되었습니다.

 

5G에서 가장 주목받는 부분은 기지국입니다. 현재 5G 기지국에 사용되는 핵심 부품의 경우, 화웨이 하이실리콘은 자체 연구 개발을 거의 완료했고, ZTE는 일부 연구 개발을 완료했습니다. 그러나 현재 기지국에 사용되는 최첨단 칩은 7nm 공정을 채택하고 있으며, 5nm 공정 도입도 검토되고 있습니다. 화웨이가 제재 대상 기업 목록에 올라 있어 TSMC는 신규 주문을 받지 못할 가능성이 있습니다. ZTE는 아직 제재 대상 기업 목록에 오르지 않았기 때문에 영향을 받지 않지만, 만약 SMIC에서 화웨이의 7nm 톈강 칩을 생산할 수 없다면 14nm 공정 칩을 사용해야 할 수도 있으며, 이는 기지국 성능 저하로 이어질 수 있습니다.

 

올해 9월, 전문 조사업체인 포말하우트 테크노 솔루션은 일본경제신문의 의뢰를 받아 화웨이의 최신 5G 기지국을 분해해 비슷한 결론을 내렸습니다. 그들은 화웨이 5G 기지국 유닛의 가격이 1,320달러이며, 중국 본토 기업이 설계한 부품의 비율이 약 48.2%라는 사실을 발견했습니다. 그러나 중국 제조업체가 설계한 칩의 약 60%는 TSMC에서 생산되었으며, 국내산 부품 중 금지 조치의 영향을 전혀 받지 않는 부품은 약 10%에 불과했습니다.

이번 조사에 따르면 화웨이의 5G 기지국 칩에 사용되는 미국산 부품의 비중이 27.2%에 달하는 것으로 나타났습니다. 여기에는 FPGA 칩(Lattice, Xilinx), 메모리(Cypress), 스위치 칩(Broadcom), 증폭기(ADI), 저장 관리 칩(TI, ON Semiconductor) 등이 포함됩니다. 한국에서는 삼성전자가 메모리 칩을 공급하고 있으며, 일본 업체로는 TDK, Seiko Epson, Nichicon 등이 있습니다.

 

사진: 화웨이 5G 기지국 칩 유닛

국내 시장 조사 결과도 비슷한 결론을 보여줍니다. 장강대학원 투자연구센터를 예로 들면, 핵심 부품 및 화웨이 기지국 코어 칩 제조업체인 하이실리콘과 같은 국내 제조업체는 설계 역량을 갖추고 있지만, 7nm 톈강 DSP 칩이나 하이실리콘 쿤펑 CPU 칩과 같은 제품은 이전에는 TSMC에서 생산되었고, SMIC는 공정 및 제조 요구사항을 모두 충족하지 못할 수 있다고 분석했습니다. PLL(위상 고정 루프)은 주로 ADI와 TI에서 생산하며, 국내 제조업체는 대안이 거의 없습니다. PA 칩과 같은 RF 관련 장치는 NXP, 스미토모, 인피니언 등이 주를 이루고 있으며, 국내 제조업체는 저가형 제품만 공급할 수 있는 상황입니다.

 

사진 출처: 장강대학원 경영대학원 투자연구센터

5G 관련 광통신 분야에서는 중저가 제품의 국산 대체가 부분적으로 이루어졌지만, 화웨이와 ZTE의 광전자 칩 국산 비중은 여전히 ​​상대적으로 낮습니다. 현재 25G 이상 광 부품 제품 분야에서 국내 제조업체들의 경쟁력은 상대적으로 미흡한 실정입니다.

 

5G 이동통신 단말기 분야에서는 국산 부품 비중이 비교적 높은 편입니다. 하지만 국산 5G 단말기의 핵심 칩은 여전히 ​​TSMC에서 생산하고 있으며, '제재 대상 업체 목록'의 영향을 받고 있습니다.

 

전문 조사 회사인 포말하우트 테크노 솔루션(Fomalhaut Techno Solutions)은 일본경제신문(Nihon Keizai Shimbun)의 화웨이 메이트 30 5G 스마트폰 분해 분석을 지원했습니다. 분석 결과, 중국산 부품 사용 비율이 41.8%로, 미국 제재 이전 출시된 구형 4G 모델보다 16.5%포인트 높은 것으로 나타났습니다. 특히, 통신 칩과 같은 핵심 부품에는 하이실리콘(HiSilicon)에서 개발한 제품이 일부 사용된 것으로 확인되었습니다. 4G 모델에서는 유리 케이스 등 일부 부품에만 미국산 부품이 사용되었으며, 이는 전체 부품의 1.5%에 해당합니다. 다만, 화웨이의 현재 스마트폰 핵심 프로세서인 키린 980과 990은 7nm 공정을 사용하고 TSMC에서 제조하기 때문에 미국의 제재 대상에 포함된다는 점에 유의해야 합니다.

 

이미지 출처: 장강대학원 투자연구센터

또한 스마트폰 운영체제의 경우, 국내 제조업체들은 여전히 ​​오픈 소스 안드로이드 운영체제를 사용하고 있지만, 크롬, 지메일, 유튜브 등 구글 소유의 애플리케이션은 사용할 수 없어 해외 판매에 영향을 미칠 수 있습니다.

 

수조 위안 규모의 통신 시장의 성장은 전체 산업 사슬에 이익을 가져다줍니다. 이 글의 앞부분에서는 대표적인 상류 연결 고리 몇 가지만 소개했습니다. 상류 인프라 및 단말기 공급망의 이익 외에도, 더욱 다양한 하류 응용 분야에 대한 기대가 높습니다. "5G에 대한 통찰, 미래에 투자하라" 보고서에 따르면, 2025년 상류 인프라 투자는 3조 3천억 위안에 달할 것으로 예상되며, 하류 응용 분야는 6조 6천억 위안에 이를 것으로 전망됩니다. 2030년에는 이 수치가 각각 6조 3천억 위안과 10조 6천억 위안에 이를 것으로 예상되며, 후자는 2017년 중국 GDP의 약 12.8%를 차지할 것으로 보입니다. 5G의 산업 응용 분야에 대해서는 다음 보고서에서 자세히 살펴보겠습니다.

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