하이얼티튜드 플랫폼(HAPS)과 6G의 결합

1. 하이얼티튜드 플랫폼(HAPS)의 개념과 특성

하이얼티튜드 플랫폼(HAPS: High-Altitude Platform Station)은 대략 고도 20km 내외의 성층권에서 장시간 체공할 수 있는 비행체 혹은 정지 플랫폼으로, 위성보다 낮고 항공기보다 높은 고도에서 지상과 넓은 범위를 커버하며 통신 중계 역할을 수행하는 기술이다. 기존에는 HAPS를 기상 관측이나 정찰용으로만 여겼으나, 6G 시대에 접어들며 HAPS는 새로운 통신 인프라의 핵심 구성 요소로 부상하고 있다. 이는 위성 대비 낮은 궤도에서 운영되어 지연(latency)이 적고, 지상국과의 연결성이 우수하며, 재사용 가능한 구조로 운용 비용 절감 효과도 기대된다. HAPS는 태양광 기반의 고고도 무인 비행선(UAV, 드론형) 또는 대형 풍선형 장비로 구성되며, 수주~수개월에 이르는 장기 체공이 가능하다. 이처럼 지속가능하고 에너지 효율적인 통신 플랫폼으로 HAPS는 지상 기지국이 닿지 않는 지역을 포함한 커버리지를 확장시킬 수 있는 전략적 수단으로 부각된다.

2. 6G 통신에서 HAPS가 가지는 전략적 가치

6G 네트워크는 기존 5G보다 더 광범위하고 끊김 없는 통신 경험을 제공하기 위해, 비지상 네트워크(NTN: Non-Terrestrial Network)와의 통합을 필수 요소로 포함한다. 이 과정에서 LEO 위성은 글로벌 범위의 전 지구적 커버리지를 제공하고, HAPS는 지역 단위에서의 정밀한 통신 보완 역할을 수행한다. 특히, 산악 지형, 사막, 해상, 재난 지역과 같이 기지국 설치가 물리적으로 어렵거나 경제성이 떨어지는 지역에서도 HAPS는 기지국 수준의 통신 서비스를 제공할 수 있다. 또한, 긴급 상황 시 HAPS를 통해 임시 통신망을 빠르게 형성함으로써 재난 대응, 군사작전, 실시간 모니터링에도 활용 가능하다. 이는 6G에서 추구하는 초고속, 초저지연, 초신뢰 통신(Ultra-Reliable Low Latency Communication, URLLC)을 지속적으로 유지하기 위한 공간 기반의 보완 네트워크로서 기능한다. HAPS는 지상 인프라의 대체가 아닌 보완과 연계를 통한 하이브리드 아키텍처 구현에 핵심적인 가치가 있으며, 기존 통신사업자들에게도 중요한 인프라 전략 자산으로 부상하고 있다.

3. HAPS 기반 6G 아키텍처의 기술 구성과 과제

HAPS를 활용한 6G 아키텍처는 지상-공중 간 통합망 설계를 필요로 한다. 일반적으로 HAPS는 반지름 30~50km 범위의 커버리지를 형성하는 하나의 대형 셀로 작동하며, 복수의 HAPS를 일정 간격으로 배치함으로써 대규모 영역을 커버할 수 있다. 특히, mmWave 및 THz 대역과 같은 6G의 고주파 기술을 HAPS에 적용할 경우, 광대역 고속 통신을 구현할 수 있다. 그러나 고주파는 직진성이 강하고 감쇠가 심하기 때문에, 비행체의 진동, 자세 제어, 환경 요인에 따라 전파 품질이 급격히 저하될 수 있다. 또한, 공중 통신망은 상호간 간섭 및 지상망과의 주파수 충돌 가능성도 내포하고 있어, 동적 스펙트럼 공유 및 간섭 최소화 기술이 반드시 요구된다. 아울러, HAPS의 위치 추적 및 제어에는 고정밀 GNSS 기술과 자율 비행 알고리즘이 필요하며, 안정적인 에너지 공급 및 고출력 안테나 기술과도 결합되어야 한다. 이런 기술적 문제들을 해결하기 위해서는 AI 기반 네트워크 제어, 빔포밍 기술, 동기화 알고리즘이 유기적으로 통합된 구조가 필요하다.

4. 글로벌 HAPS 프로젝트와 실제 적용 사례

HAPS 기술은 현재 세계 여러 기업 및 기관에 의해 적극적으로 개발 및 실증되고 있다. 대표적으로 구글의 'Loon 프로젝트'는 20km 상공에서 기구형 HAPS를 통해 원격 지역에 LTE 수준의 인터넷을 제공하는 것을 목표로 하였으며, 케냐와 페루 등 일부 국가에서 상업적 서비스 시험 운영에 성공한 바 있다. 비록 Loon은 상업성 한계로 종료되었지만, 그 가능성과 데이터는 후속 프로젝트에 계승되고 있다. 일본의 SoftBank는 HAPS 모빌리티 플랫폼 'HAPS Mobile'을 개발 중이며, 자체 제작한 태양광 기반 비행체 'Sunglider'를 통해 하이브리드 통신망 구축을 시도하고 있다. 유럽에서는 Airbus가 개발 중인 Zephyr 플랫폼이 고도 21km 이상에서 수개월 체공 가능한 무인 비행체로, 군사용 감시 및 통신 재난 대응에 적용되고 있다. 이와 같이 HAPS는 시범적이나 실질적인 통신 플랫폼으로 현실화되고 있으며, 앞으로는 국가 단위의 통신망 전략, 재난 대응 체계, 국방 통신 체계에까지 확대될 가능성이 높다.

5. 6G 시대의 HAPS 전망과 정책적 고려사항

HAPS와 6G의 결합은 향후 통신 네트워크의 유연성과 회복탄력성(resilience)을 크게 높일 수 있는 중요한 계기다. 그러나 이를 실현하기 위해서는 단순한 기술 개발을 넘어, 국제 표준화와 정책적 정합성 확보가 병행되어야 한다. 현재 ITU, 3GPP 등에서는 비지상 네트워크 통합을 위한 HAPS 관련 규격을 논의하고 있으며, 공중 플랫폼의 고도, 커버리지, 전파 출력 등에 대한 주파수 배분과 항공 규제 조율이 핵심 이슈로 떠오르고 있다. 또한 HAPS 운용과 관련된 국경 간 통신, 프라이버시, 보안 이슈에 대한 국제적인 합의도 중요하다. 국내에서도 향후 농어촌 지역, 국방 통신, 재난망 등에 활용할 수 있도록 HAPS 관련 테스트베드 구축, 스타트업 지원, HAPS 관련 인프라 예산 마련이 필요하다. 나아가, HAPS는 위성과의 연계 운용을 통해 진정한 3차원 통신 공간을 구현할 수 있으며, 이로써 인간 사회의 모든 공간을 커버하는 진정한 초공간 연결 시대(Hyper-Spatial Connectivity)로 나아가는 관문이 될 것이다.