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Vertiv 5G 기술 가이드

5G는 5세대 셀룰러 통신 네트워크로, 고해상도 비디오에서 초저지연 시간 게임, 첨단 원격 의료에 이르기까지 모든 것을 가능케 하는 향상된 대역폭과 빠른 속도를 제공하며, 기술이 성숙하고 전 세계로 확장됨에 따라 훨씬 더 발전된 응용을 약속합니다.

5G 소개

5G는 5세대 셀룰러 통신 네트워크로, 고해상도 비디오에서 초저지연 시간 게임, 첨단 원격 의료에 이르기까지 모든 것을 가능케 하는 향상된 대역폭과 빠른 속도를 제공하며, 기술이 성숙하고 전 세계로 확장됨에 따라 훨씬 더 발전된 응용을 약속합니다.

2024년까지 전 세계 인구의 약 40%가 5G에 접근할 수 있을 것으로 예상되며, 5G는 2035년까지 13조 1천억 달러의 매출을 가져올 것으로 예상됩니다. 전 세계의 5G 자본 지출(CapEx) 및 연구개발(R&D)은 전년 대비 10.8% 증가했으며 향후 15년간 매년 2,650억 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

5G를 향한 경쟁은 골드 러시와 같으며, 통신 사업자는 1위를 향한 경쟁에서 가용성과 보안을 우선시하며 전력 질주하고 있습니다. 이는 이해할 수 있지만 불가피한 에너지 소비 증가를 관리하는 것이 당면한 과제입니다.

5G: 여기까지 여정

“5G는 통신 산업이 직면한 가장 영향력 크고 어려운 네트워크 업그레이드를 의미합니다.”

451 Research 연구 부사장 Brian Partridge

5G 아키텍처는 기존 네트워크를 기반으로 하지만 핵심에서 엣지까지 빠르고 강력한 컴퓨팅을 가능하게 하는 추가 IT 시스템을 도입합니다. 이것이 바로 5G의 잠재력, 즉 각 사이트 및 마이크로사이트에서 데이터를 처리하고 컴퓨팅을 수행하여 최종 사용자를 위한 초저 지연 애플리케이션을 구현하는 능력입니다.

이렇게 IT 의존도가 높아짐에 따라 새로운 문제가 발생하고 네트워크 전반에 걸쳐 몇 가지 근본적인 변화가 필요합니다. IT 장비는 기존 통신 회사 사이트에 완벽하게 맞지 않습니다. 중앙 사무실을 네트워크의 핵심에 위치한 데이터 센터로 효과적으로 전환하는 데 지난 10년을 투자한 사업자들은 이를 분명 이해하고 있을 것입니다. 5G 인프라는 전통적인 통신 및 IT 인프라 모델의 하이브리드가 될 것이며, 항상 모든 시스템 간에 원활한 전환을 필요로 할 것입니다.

5G 아키텍처의 이해

5G 네트워크는 대역폭 증가와 대기 시간 감소라는 두 가지 약속을 이행하기 위해 기존 3G 및 4G 네트워크보다 훨씬 밀도가 높습니다. 즉, 네트워크 전반에 걸쳐 셀 사이트가 훨씬 더 많을 것이며 각 사이트에 더 많은 IT 장비가 사용될 것입니다. 이는 중요한 차이입니다. 사업자는 단순히 기존 네트워크에 무언가를 더하는 것이 아니라 3G와 4G 아키텍처 위에 새로운 네트워크를 구축하는 것입니다.

이러한 차이는 다양한 방식으로 나타납니다. 네트워크 전반에 IT 장비를 추가하려면 민감한 전자부품의 환경적 보호에 더 많은 주의를 기울여야 합니다. 즉, 견고한 캐비닛과 인클로저, 전용 냉각 및 습도 제어 기능을 필요합니다. 3G 및 4G 반복을 포함하여 이러한 네트워크는 액세스 공간에 최소한의 IT 장비를 필요로 했기 때문에, 정밀 냉각은 일반적으로 기존 통신 네트워크의 가장 극단적인 기후를 제외하고는 모두 불필요했습니다. 5G에서는 그렇지 않습니다.

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네트워크 전반에 걸쳐 IT 시스템이 광범위하게 도입되면서 또 다른 복잡성이 대두되고 있습니다. IT 장비는 가동에 훨씬 더 많은 에너지를 필요로 하며, 따라서 일반적으로 AC 전력으로 작동하는 반면, 기존 통신 네트워크 및 장비는 DC 전력에 의존합니다. 또한 세계 많은 지역에서 네트워크 전력을 보충하기 위해 대체 에너지원이 사용되며, 또한 그 에너지원은 DC 전력을 생산합니다. 이러한 간극은 메울 수도 있지만 그러려면 올바른 파트너가 필요합니다. Vertiv는 IT통신 분야 모두에서 심도 있고 고유한 전문 지식을 보유하고 있으며, 이를 통해 사업자는 익숙하지 않은 전력 아키텍처를 탐색할 수 있습니다.

이러한 IT의 추가와 AC 전력의 도입은 수년 동안 중앙 사무실에서 진행되어 왔으며 오늘날에도 계속되고 있습니다. 액세스 공간은 5G와 이러한 새로운 IT 리소스를 지원하기 위해 기지국 사이트가 크게 변경되거나 업그레이드되고 있는 5G의 새로운 개척지입니다. 이러한 사이트는 RAN에서 D-RAN, C-RAN에 이르는 여러 아키텍처를 거쳐 순환해왔으며, 궁극적으로는 클라우드-RAN 또는 기본적으로 사이트와 지리적 위치 간에 부하를 원활하게 이동시키는 가상화된 셀룰러 네트워크로 향하게 됩니다.

이러한 아키텍처는 대역폭과 대기 시간 요구 사항에 따라 지상에서 기지국으로 그리고 기지국에서 중앙 허브로 장비를 이동하는 네트워크 요구를 지원하기 위해 진화했습니다.

무선 액세스 네트워크(RAN) 아키텍처를 사용하는 초기 매크로 기지국은 셀 타워와 안테나, 그리고 동축 케이블을 통해 안테나에 연결된 타워 베이스의 모든 관련 장비로 구성되었습니다. 이런 유형의 현장에는 여러 개의 인클로저 혹은 때로 필요한 모든 장비를 수용하는 더 큰 보호소가 필요했습니다.

분산 무선 액세스 네트워크(D-RAN)는 원격 무선 헤드(RRH)를 타워 바닥에서 안테나를 따라 타워 상단으로 이동시키고 동축 케이블을 광섬유로 교체시켰습니다. 나머지 장비는 베이스에 남았습니다. D-RAN은 안테나와 라디오 사이의 거리를 줄임으로써(신호 손실 감소) 필요한 전력을 줄이고 네트워크 용량을 늘렸습니다. 또한 타워에서 RRH를 사용하여 타워 베이스의 장비 설치 공간이 더 작아지게 되었습니다.

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최근에 중앙 집중식 무선 액세스 네트워크(C-RAN)로의 이동은 더욱 혁신적이었습니다. C-RAN 아키텍처는 4G를 지원하기 위해 등장했으며, 타워의 베이스에서 장비를 옮겨와 다른 곳에 중앙 집중화시키고 여러 사이트에 서비스를 제공했습니다. 이로 인해 타워의 물리적 설치 공간이 줄어들었고 장비 모니터링 및 서비스와 관련된 다른 이점이 제공되었습니다. 현재 많은 4G 사이트에서 C-RAN 아키텍처를 사용하지만 5G로 전환하려면 셀 사이트 설계를 또 한번 재평가해야 합니다.

다시 말하지만 5G의 잠재력은 이미 부동산 접근성이 있는 곳, 즉 기지국 현장에서 시작해 가능한 한 소비자와 가까운 곳에 컴퓨팅을 배치할 수 있는 능력을 기반으로 합니다. C-RAN 덕분에 이러한 사이트에서 컴퓨팅 장비를 제거할 수 있었습니다. 이러한 상황이 금세 뒤바뀌지는 않겠지만(중앙 집중화된 C-RAN 사이트들이 5G에서 중요한 역할을 할 것이므로) 타워 사이트로 돌아가는 IT 장비와 개방형 무선 액세스 네트워크(O-RAN)의 도입, 새로운 조합의 배포 과제는 더 많아질 것입니다.

핵심에 5G 배치

5G를 기존 셀 타워 사이트에 적용하게 되면서 5G에 대해 생각하는 경향이 생겨났으며, 이는 분명 전 세계에서 진행 중인 글로벌 구축 캠페인의 최전선에 있습니다. 그러나 실제로 5G 배치는 중앙 사무실, 그린필드 셀 사이트, 네트워크 엣지의 IT 배치에서 진행되고 있습니다. 5G 네트워크는 이전 세대에 비해 훨씬 더 밀도가 높고 복잡하며, 이것의 배치는 모든 면에서 도전 과제입니다.

중앙 사무실에서 이는 5G 트래픽에 필요한 IT 서버를 지원하기 위해 기존 시설을 개조하는 것을 의미합니다. 기존의 중앙 사무실은 냉각에 거의 주의를 기울일 필요가 없이 2~3kW의 열 부하와 DC 전력만으로 실행되는 스위칭 센터였습니다. 5G는 모든 것을 바꾸고 있습니다. 기존에 사용하던 구리 케이블과 라인 스위치는 사라지고 서버 랙, 추가 DC 전력 시스템 및/또는 AC UPS 시스템, 정밀 냉각 장치로 교체되어 해당 열 부하를 관리합니다.

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이는 수십 년 동안 통신과 IT 아키텍처의 근본적인 차이점이었습니다. 통신 사업자는 DC 전력으로 네트워크를 실행하며 최소한의 냉각만 필요합니다. 데이터 센터와 IT 시설은 AC 전력을 이용해 서버를 운영하고, 해당 서버의 전자 장치는 열에 더 민감하며, 제대로 작동하려면 보다 정교한 냉각이 필요합니다.

5G를 사용하면 그 경계가 흐려집니다. 기존의 통신 환경에 더 많은 IT 장비가 도입되어 해당 시설의 전력 및 냉각 프로파일을 완전히 바꾸고 있습니다. 대부분의 경우 이는 AC나 DC 전력처럼 간단하지 않습니다. 이러한 시설은 두 가지 모두를 포함하도록 진화하고 있으며, 이를 위해 안전하게 설치하고 효과적으로 관리하기 위한 특별한 전문 지식이 필요합니다. Vertiv는 통신 및 데이터 센터 인프라 지원 분야에서 수십 년의 경험을 보유하고 있고, AC 및 DC 환경 모두에 대한 솔루션을 보유하고 있으며, 두 아키텍처에 모두 똑같이 능숙합니다.

데이터 센터 산업은 최소 20년 동안 이러한 시설의 대체 전력 아키텍처로 고전압 DC 전력 사용을 모색해 왔습니다. 주장은 간단합니다. 그것이 전력 변환을 줄여 효율성을 높여준다는 것입니다. 비록 고전압 DC 아키텍처를 사용한 일부 데이터 센터와 수많은 파일럿 프로젝트가 있었지만 이 실험은 대체로 이론상으로만 남아 있었습니다. 궁극적으로 DC가 익숙지 않다는 점, 그리고 대부분의 서버가 여전히 AC를 기반으로 한다는 현실이 광범위한 채택을 막았습니다.

그 접근 방식이 이제 새로운 IT 중심의 5G 통신 중앙 사무실 환경에서 큰 관심을 얻고 있습니다. 이런 시설은 이미 DC 전력에 맞는 설비를 갖추고 있으며 DC에 익숙한 의사 결정자가 운영합니다. 데이터 센터에 존재하는 현상을 유지하려는 관성은 통신 업계에는 존재하지 않습니다.

다른 사업자들은 중앙 사무실의 DC 근간을 거의 포기하며 데이터 센터와 유사한 AC 전력 아키텍처로 대부분 전환 중이라 할 수 있습니다. 이러한 경우, 이러한 설비는 완전히 조건이 갖추어져 있어 대부분의 장비를 오래된 중앙 사무실에서 없애고, 많은 경우 Vertiv SmartRowSmartAisle 같은 완전 통합형의 조립식 모듈식 IT 솔루션으로 교체하기도 합니다.

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가장 일반적인 접근법은 시설의 일부 요소에 DC 전력 시스템을 활용하는 동시에 AC UPS 시스템을 추가하여 서버에 백업 전원을 공급하는 혼합 방식입니다. 모든 경우에 나타나는 한 가지 경향은 바로 정밀 냉각의 도입입니다. 이는 IT 장비를 냉각하는 데 필요하지만 장비가 추가되면서 전력에 부하가 커집니다. 이것이 기가바이트 기준으로 5G가 4G보다 더 효율적이더라도, 5G를 사용하면 전체 에너지 소비량이 훨씬 더 많은 이유 중 하나입니다.

SmartRowSmartAisle은 본래 데이터 센터 환경을 위해 설계되었지만 이러한 AC/DC 혼합 환경을 지원하도록 구성할 수 있습니다. 물론 AC와 DC 포드는 안전을 위해 분리되는 경우가 대부분이지만 말입니다. 중앙 사무실에서 SmartRow와 SmartAisle은 일반적으로 10~20개의 랙으로 구축되며 에너지 효율을 위해 핫/콜드 아일 컨테인먼트를 포함합니다.

엣지에 5G 배치

이 기존 핵심/액세스 모델을 보완하는 것이 바로 5G를 지원하는 데 필요한 새로운 네트워크 엣지입니다. 이러한 엣지 리소스는 최종 사용자에게 더 가깝게 추가 컴퓨팅을 더해주는데, 이는 5G로 가능해진 저지연 고대역폭 애플리케이션을 구현하는 데 필요합니다. 이러한 리소스는 타워 사이트나 액세스 공간의 다른 곳에 배치할 수 있습니다.

데이터 센터의 전면에서 수년간 엣지의 확산이 일어나고 있고, 현재 통신 사업자는 자체 엣지 컴퓨팅 리소스를 배포하고 있으며, 경우에 따라 5G 요구 사항을 충족하기 위해 기존 엣지 컴퓨팅/클라우드 공급자를 활용하고 있습니다.

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이러한 엣지 데이터 센터는 매우 정교하며 완전한 5G 기능성을 제공하는 데 있어 중요합니다. Vertiv™ SmartMod™는 이러한 요구를 위한 모듈식 솔루션으로, 일반적으로 랙당 10kW로 최대 10개의 랙을 갖춘 100kW 데이터 센터로서 배포됩니다. SmartMod는 IT 장비 및 전력 시스템과 배터리를 위한 별도의 공간을 갖추고 있으며 모든 시스템에 대한 열 관리를 포함합니다.

5G가 과거의 통신사에 요구되었던 것 이상의 전문성을 필요로 하는 것처럼 들린다면, 맞습니다. 이러한 5G 네트워크는 통신 및 데이터 센터 리소스의 하이브리드로, AC 및 DC 장비와 아키텍처를 대부분의 운영자에게 익숙하지 않은 방식으로 혼합합니다. 5G 배포를 최적화하려면 두 영역에 대한 전문성이 매우 중요합니다.

Vertiv는 데이터 센터와 통신 장비, 아키텍처에 대한 지식과 경험에 있어서 독보적인 기업입니다. 당사는 타의 추종을 불허하는 전문성과 매끄럽게 통합된 솔루션을 통해 이러한 융합 산업을 지원하고 있으며, 이를 통해 학습 곡선을 거칠 시간이 없는 운영자를 위해 이러한 낯선 장애물을 제거할 수 있습니다.

액세스 공간에 5G 배치

5G는 액세스 네트워크에 중앙 사무실에서 나타난 것만큼이나 과감한 변화를 가져오고 있습니다. 셀 타워 사이트의 기지국은 표준 3G 또는 4G 사이트에서 약 5kW의 부하를 지원합니다. 5G를 사용하면 이 부하는 20~40kW가 됩니다. 전력과 컴퓨팅 성능이 이런 식으로 크게 증가하려면 기존 사이트에 상당한 업그레이드가 필요합니다.

가장 먼저 생각해야 할 것이 바로 이러한 사이트의 제한적인 부동산을 관리하는 것이며, 이것이 라디오를 기지국 꼭대기로 옮긴 이유 중 하나였으며 이제 그 타워는 수십 개의 라디오를 수용할 수 있습니다. 경우에 따라 타워에 정류기를 배치하면 사업자가 타워에 AC 전력을 공급할 수 있게 됩니다. AC 케이블이 DC 케이블보다 저렴하기 때문에 이를 통해 비용을 절감할 수 있습니다.

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이 모든 것은 타워의 베이스에 있는 전력 시스템에서 상부에 있는 라디오로의 전력 강하를 포함한 다른 복잡한 문제를 야기합니다. 전압 부스터는 이러한 강하를 극복하여 타워의 장비에 충분한 전력이 도달할 수 있도록 48V에서 57V로 높일 수 있습니다. Vertiv는 eSure Power Extend Converter라는 독창적인 솔루션을 통해 이를 달성합니다. 기존의 DC 배전반에 연결하여 타워의 바닥 공간을 절약할 수 있습니다.

이러한 사이트의 추가 장비, 특히 5G 애플리케이션을 지원하는 IT 장비는 스토리지, 보안, 환경 제어에 대한 새로운 사고를 필요로 합니다. 다시 말하지만 IT 장비는 기존의 통신 장비보다 더 민감하며 타워 사이트에 적절하게 보관해야 합니다.

별도의 소형 캐비닛부터 서버 랙과 열 관리 시스템을 수용할 수 있는 대형 인클로저까지 다양한 방식으로 이를 처리할 수 있습니다. 선택은 사이트의 크기, 기지에서 필요한 장비의 양, 표준 환경 조건 등 다양한 요인에 의해 결정됩니다.

중앙 사무실과 마찬가지로, AC 전력이 이러한 장소에 도입되면 다른 복잡한 문제가 발생할 수 있습니다. 종종 IT 장비를 지원하는 증가된 AC 부하를 감당하기 위해 소프트웨어를 통해 AC 주전원을 업그레이드하거나 관리할 필요가 있습니다. 이 소프트웨어는 정류기를 끄고 배터리로 전환하여 피크타임 동안 AC 사이트 차단기가 작동되지 않게 합니다.

Vertiv는 차단기가 작동되지 않도록 3상 밸런싱을 사용함으로써 이 문제에 혁신적인 접근 방식을 취합니다. 유틸리티에서 새 AC 주전원을 가져오는 것은 시간과 비용이 많이 소요될 수 있기 때문에 이러한 종류의 지능형 에너지 관리는 매우 중요합니다.

전 세계의 5G 발전

5G는 글로벌 기술이긴 하나 전 세계에서 동일한 속도나 방식으로 구축이 이루어지지 않고 있습니다. 한국은 5G 경쟁에서 앞서 나갔고 나머지 아시아 태평양 지역도 함께 이끌고 있습니다.

해당 지역의 사업자들은 새로운 네트워크와 네트워크 장비를 더욱 빠르게 배치하고, 필요에 따라 사이트 업그레이드를 수행하며, 새로운 사이트를 공격적으로 구축하는 데 보완적으로 이용해왔습니다. 그들은 고전압 DC 아키텍처에도 더 개방적이었습니다. 데이터 센터에서 해당 기술을 채택한 많은 기업이 이 지역에 있다는 점을 고려하면 놀라운 일은 아닙니다.

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미국의 전략은 4G에서 5G로의 사이트 업그레이드가 중요한 역할을 했던 아시아의 경우보다 약간 더 보수적이었습니다. 이는 공급자간 차이가 있었습니다. 대규모 사업자는 현재와 미래의 요구 사항을 충족하기 위한 배포를 선택한 반면 소규모 사업자는 자본 투자를 최소화하기 위해 소규모 배포를 선택했습니다.

놀라운 아웃라이어는 바로 5G 출시가 아시아와 미국보다 약 1년 뒤처져 있는 유럽입니다. 스펙트럼에 주파수를 할당하는 데 있어 지연이 계속되는 것을 시작으로 현재 진행 중인 여러 문제가 있습니다.

몇 가지 주목할 만한 예외도 있습니다. 프랑스와 핀란드는 일찍 움직여서 스펙트럼 할당을 빠르게 받았지만 대부분의 경우 스펙트럼의 공간에 대한 경매는 아직 일어나지 않았습니다. 이러한 할당의 약 70-80%가 2021년 말까지 완료될 것으로 예상됩니다.

유럽에서 출발이 부진했다고 해서 활동이 부족했던 것은 아닙니다. 조기 진입자들은 빠른 속도로 발전하고 있으며 주파수 경매를 기다리고 있는 사업자조차도 때가 되면 신속하게 이동할 수 있도록 현장 준비에 긴밀히 참여하고 있습니다.

많은 유럽 통신 사업자들은 5G 투자에 필요한 자본을 조달하기 위해 기지국을 다시 타워 회사에 판매하고 있습니다. 그런 다음 그들은 타워 회사로부터 이러한 타워를 임대해 사용하고 있습니다.

따라서 사업자가 주어진 타워에서 사용한 시간에 대해서만 요금을 낼 수 있도록 지능형 전력 관리가 필요하게 됩니다. Vertiv는 이러한 멀티 테넌트 배치를 위한 전력 측정 및 관리 솔루션을 보유하고 있습니다.

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유럽에는 또한 배치할 수 있는 기지국의 수에 대한 규정이 있으므로 5G 네트워크의 고밀도화가 다양한 방식으로 일어나고 있습니다. 타워의 부족을 극복하기 위해 사업자는 중첩된 많은 소형 셀을 배치합니다. 이러한 중첩 설계를 통해 사업자는 백업 전원 없이 일부 사이트를 배포하고 중첩 사이트로 부하를 이동하도록 선택할 수 있습니다.

유럽에서 한 가지 놀라운 점은 5G 네트워크가 음성 통신을 지원을 가져올 수 있다는 점입니다. 이 지역의 일부 4G 네트워크는 음성 통화를 지원할 수 없고 기존 2G 및 3G 네트워크에 의존합니다. 그런데 초기에 파악하기로는 많은 사업자가 이러한 3G 사이트를 폐기하고 음성 전송을 위해 이전 2G를 유지할 계획입니다.

유럽 전역의 출시가 느려짐에 따라 사업자는 네트워크의 에너지 소비, 배출량 및 전반적인 환경 영향에 더 집중할 수 있습니다. 이러한 문제는 에너지와 상관없이 유럽 대륙 전체에서 우선순위로 여겨지지만 통신 사업자는 5G에 내재된 문제를 인식하고 있습니다.

유럽 통신 사업자들은 오랫동안 하이브리드 전력 시스템을 채택해 왔으며, 5G를 지원하고 이러한 네트워크의 탄소 발자국을 최소화하기 위해 계속해서 그리 하리라 예상됩니다.

예상한 바와 같이 중동과 아프리카의 투자와 발전은 보다 부유한 국가와 도시 중심지들을 중심으로 이루어져 왔습니다.

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5G 효율 및 지속 가능성

5G는 역대 가장 혁신적인 통신 기술이 될 것이며 증가하는 에너지 및 지속 가능성 문제를 해결하는 데 중요한 고급 에너지 관리 기능을 포함하고 있어 새로운 서비스의 세계를 가능케 할 것입니다. 그러나 5G로 인해 에너지 소비와 배출량이 급증하는 통신 사업자들에게는 여전히 현실적인 어려움이 남아 있습니다.

5G 네트워크가 기존의 4G보다 최대 90% 더 효율적임에도 불구하고, 네트워크 밀도 증가, IT 시스템에 대한 높은 의존도, 네트워크 사용량 증가 및 트래픽 상승 가속화로 인해 여전히 훨씬 더 많은 에너지가 요구됩니다. 사업자는 네트워크 전반에 걸쳐 증가하는 에너지 소비 및 배출량과 관련 비용을 완화에 도움이 될 수 있는 에너지 효율의 모범 사례를 채택함으로써 이러한 과제를 해결해야 합니다.

5G와 관련된 모든 것이 그렇듯, 이러한 관행은 새롭고 익숙하지 않으며 이전의 그 어떤 것과도 근본적으로 다릅니다. 완전히 구현된 5G 네트워크는 엣지에 더 많은 사이트가 필요하고 이전의 3G 및 4G보다 훨씬 더 밀도가 높아, 5G 주파수를 지원하고 5G 지원 가능한 애플리케이션과 그 사용자의 대역폭 및 대기 시간 요구 사항을 충족하는 데 있어 대규모 변경이 필요합니다. 셀 사이트 자체도 다르고, 더욱 더 많은 에너지를 소비하는 IT 장비도 훨씬 많습니다.

5G 네트워크가 3G 또는 4G보다 기가바이트당 효율이 더 높다는 사실에 초점을 맞추는 경향이 업계 전반에 걸쳐(확실히 5G의 초기 적용 범위에서) 있었습니다. 이는 분명 사실이지만, 사이트 수의 엄청난 증가와 IT 의존이 큰 이러한 사이트의 에너지 수요는 에너지 소비의 급증을 초래할 것입니다. 이러한 급증폭은 대단히 클 것입니다.

글로벌 모바일 데이터 트래픽은 2025년까지 거의 4배 증가할 것이며, 2026년까지 네트워크 에너지 소비가 전반적으로 150~170% 증가할 것입니다. 통신 사업자의 94%가 5G 네트워크의 출시로 에너지 소비가 증가할 것으로 예상하며 이를 알고 있습니다. 그러나 5G 초기에는 신속하게 구축하는 것이 최우선 과제였습니다. 이제 이러한 네트워크가 확장되고 더 광범위하게 채택됨에 따라 사업자는 이러한 네트워크를 운영하는 데 드는 에너지 사용과 비용에 관심을 돌리고 있습니다.

이는 새로운 고려사항은 아닙니다. 네트워크 운영 비용의 92%가 에너지 소비에 지출되고 있기 때문입니다. 5G는 단지 문제를 증폭시킬 뿐입니다.

사업자가 당장 구현해야 할 적당한 단계부터 사이트 아키텍처를 근본적으로 재고해야 하는 더 야심 찬 접근 방식에 이르기까지, 고려해야 할 전략과 전술은 매우 다양합니다.

5G 네트워크는 네트워크 밀도를 적절하게 높이기 위해 많은 새로운 셀 사이트를 필요로 하지만, 전 세계 수십만 개의 기존 사이트가 5G 개량 작업을 수행하고 있습니다. 많은 사이트에 구형의 비효율적인 장비가 장착되어 있으며 구형의 DC 전력 시스템을 고효율 정류기가 있는 최신 시스템으로 교체하면 효율성이 5~6% 향상될 수 있습니다. 물론 모든 새로운 현장은 효율성을 우선시하고 가능한 한 고효율 장비로 구성해야 합니다.

오늘날의 DC 전력 시스템은 보다 지능적이고 고급 에너지 관리 기능이 있으며, 이는 기존 셀 사이트에서의 정적 작동에 유리하도록 크게 무시된 기능입니다. 사업자는 이러한 기능을 활용하여 비용을 절감할 수 있습니다. 예를 들어 통신 사업자는 저렴한 비 피크타임 에너지를 저장하고 피크타임에 사용할 수 있는 작동 모드를 선택하여 피크타임 시 에너지 이용량과 비용을 줄일 수 있습니다.

배터리의 기술적 발전은 효율성 개선을 위한 추가적인 기회를 제공합니다. 리튬이온(Li-ion) 배터리는 가격이 하락하고 있는 기존의 밸브 조절형 납축전지(VRLA) 배터리에 비해 투자 수익을 꽤 괜찮은 수준 이상으로 높이는 것과 더불어 몇 가지 이점을 제공합니다.

리튬이온 배터리는 더 작고 더 높은 온도에서 작동할 수 있기 때문에 VRLA와 동일한 수준의 냉각이 필요하지 않아 에너지 사용 및 비용이 줄어듭니다.

리튬이온 배터리는 VRLA보다 더 오래가고, 배터리의 수명이 길어 모니터링 및 교체 필요성과 트럭 운영, 비용이 줄어들며, 이러한 활동과 관련된 이산화탄소(CO2) 배출도 줄어듭니다.

오늘날의 DC 전력 시스템은 보다 지능적이고 고급 에너지 관리 기능이 있으며, 이는 기존 셀 사이트에서의 정적 작동에 유리하도록 크게 무시된 기능입니다. 사업자는 이러한 기능을 활용하여 비용을 절감할 수 있습니다. 예를 들어 통신 사업자는 저렴한 비 피크타임 에너지를 저장하고 피크타임에 사용할 수 있는 작동 모드를 선택하여 피크타임 시 에너지 이용량과 비용을 줄일 수 있습니다.

또한 지능형 배터리 관리 시스템이 장착된 리튬 이온 배터리는 최대 전력 절감, 변환 촉진, 용량 초과 전력 시스템 작동을 가능하게 하여 포괄적인 네트워크 에너지 전략에 기여합니다.

이는 효율성 개선을 위한 중요하고 즉각적인 기회입니다. 2019년의 경우, 통신 사업자의 66%가 배터리를 업그레이드하는 과정에 있었고, 81%는 5년 이내에 업그레이드하겠다고 말했습니다.

점진적인 개선은 중요하지만 5G 에너지 문제를 관리하기에는 충분하지 않습니다. 5G가 가진 잠재력의 핵심은 각 사이트와 마이크로사이트에서 데이터를 처리하고 컴퓨팅을 수행하여 최종 사용자를 위한 초저지연 애플리케이션을 구현하는 능력입니다. 이를 실현하려면 네트워크 사업자는 성장하는 방대한 네트워크 전반에 IT 장비를 도입해야 합니다. 이것이 바로 4G와 5G의 가장 중요한 차이입니다.

그런데 불행히도 그 IT 장비는 거칠고 변동이 심한 통신 액세스 네트워크 환경이 아니라 안전한 기후 제어 데이터 센터를 위해 설계되었습니다. 앞서 설명한 것처럼 AC 전력에서 실행되도록 설계되기도 했습니다.

이러한 통신 환경에 AC 전력 장비를 도입하면 전력 변환 단계가 추가되고, 모든 추가 변환은 에너지 강하로 이어집니다. 즉, 동일한 결과를 달성하기 위해 더 많은 전력을 가지고 시작해야 한다는 뜻입니다. 더 많은 전력은 더 많은 열을 의미하며 IT 장비는 기존 통신 장비보다 열에 더 민감하므로 냉각이 우선시 됩니다. 냉각은 에너지를 소비합니다.

이 장비를 많은 셀 현장에서 흔히 볼 수 있는 약 12미터 크기의 콘크리트 보호소에 두면 보호소를 냉각시켜야 합니다. IT 시스템을 열 범위의 상한선에서 작동하는 경우조차 이러한 대형 콘크리트 구조물을 냉각하려면 찬 공기와 에너지가 많이 필요합니다.

비바람으로부터 민감한 장비를 보호하기 위해 더 작고 현대적인 인클로저가 설계되었으며, 이는 자유로운 외부 공기에서 액체 냉각 기술, 그리고 그 사이의 모든 것에 이르기까지 다양한 유형의 냉각을 장착하여 어느 지역에서든 모든 사이트의 고유한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

지능형 관리 시스템은 인공 지능(AI) 및 데이터 분석을 사용하여 최적의 온도 설정, 제어 펌프, 팬을 지속적으로 조정하여 가능한 최상의 결과를 달성합니다.

이러한 문제는 단일 사이트에서 발생하는 작은 문제이지만 이러한 네트워크 사이트는 수십만 개에 이를 수 있습니다. 에너지 소비의 작은 증가라도 더해지면 금세 늘어납니다. 다행히도 작은 개선도 그와 마찬가지입니다.

에너지 소비는 오늘날 통신 사업자가 직면한 더 큰 지속 가능성 과제 중 하나일 뿐입니다. 기후 변화와 배출량 감소에 대한 세계적인 관심은 이미 업계 의사 결정자들에게 영향을 미치고 있습니다.

Verizon과 Vodafone은 2040년까지 순 배출량 제로를 목표로 하고 있으며, Telefónica는 2030년까지 상위 4대 운영 시장에서 순 배출량 제로를 약속했습니다. 이를 위해 Verizon과 Vodafone은 전기 사용량을 2025년까지 50%, Telefónica는 2030년까지 70%를 절감하는 것을 목표로 하고 있습니다.

이는 과감한 공약이며, 이를 달성하기 위한 전략에는 앞서 언급한 모범 사례가 분명 반영될 것입니다. 그러나 이러한 전략만으로는 충분하지 않습니다.

재생 가능한 에너지원과 하이브리드 전력 시스템이 솔루션의 일부가 되어야 합니다. 아프리카와 유럽은 20년 동안 하이브리드 시스템을 구축해 왔으며, 세계의 다른 지역도 그 뒤를 따르고 있습니다. 미국은 통신 분야의 하이브리드 기술을 대체로 무시했습니다. 에너지의 비용과 가용성이 낮게 유지되고 태양 전지판과 전력 비용이 엄청나게 비싸기 때문입니다.

그런데 에너지 비용이 증가하고, 가용성이 점점 더 불안정해지며, 태양광 기술의 발전으로 킬로와트시당 비용이 전력망 패리티에 가까워짐에 따라 미국 일부 지역에서 변화가 일어나고 있습니다.

온그리드 배포의 경우, 태양광 추가는 더 나은 배터리를 위해 인프라 비용을 늘리지 않고도 그리드에 대한 의존도를 줄일 수 있는 방법입니다. 가용한 인센티브까지 고려할 사항에 포함되면 확실한 권장 사항이 될 것입니다. 미국의 하이브리드 시스템 시장이 성장함에 따라 투자가 뒤따를 것이며, 이는 혁신을 촉진하고 비용을 낮출 것입니다.

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VERTIV와 함께 여는 5G 시대

데이터 전송 속도와 양의 기하급수적인 증가를 제공하는 5G 네트워크는 모든 사람의 삶에서 무수히 많은 새롭고 발전되며 점점 더 가치가 커지는 애플리케이션의 문을 열어줄 것입니다. 이러한 애플리케이션에 의존하게 되면서 네트워크의 안정성과 보안은 더욱 중요해졌습니다.

이는 수십만 개의 기존 사이트를 업그레이드하고, 그만큼 많은 새 사이트를 구축하고, 네트워크 전반에 걸친 IT 시스템의 확산으로 인해 발생하는 엄청난 에너지 소비량을 관리해야 하는 오늘날의 통신 사업자들에 전례 없는 당면 과제를 제시합니다.

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통신 분야에서 IT의 광범위한 도입은 이러한 5G 네트워크를 강화하고 보호하는 측면에서 가장 핵심적인 사안입니다. 핵심과 액세스, 엣지에 IT를 추가하는 것은 기존 DC 전력 환경에 AC 전력을 추가한다는 의미이고, 이는 대부분의 통신 사업자에 낯선 개념입니다. DC 전력에 대한 그들의 전문 지식은 100년이 넘는 역사를 자랑하지만, AC는 새롭고 다르며 무시할 수 없는 복잡성을 추가시킵니다.

새롭게 등장하는 모델은 전통적인 통신 및 데이터 센터 아키텍처의 하이브리드라고 할 수 있습니다. 두 산업 분야에서 고유한 전문성을 갖춘 Vertiv는 때로 상반되는 이해 관계를 지원하고 5G 네트워크가 안정적이고 효율적으로 작동하도록 하는 인프라 솔루션을 배포하기 위해 전 세계 사업자와 협력하고 있습니다.

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