이동통신의 역사는 1980년대 아날로그 1G 이후 약 10년 주기로 새로운 세대(Generation)로 거듭하면서 발전되어 왔다. 2019년 이후 현재 전 세계적으로 상용화를 시작으로 서비스 영역을 넓혀가고 있는 5G의 표준은 2015년 ITU-R에서의 비전 선포 후 3GPP를 중심으로 2019년 6월 Phase 1 규격(Rel-15)을 완료하고, 최근 2020년 6월에 Phase 2의 규격(Rel-16) 작업을 완료하였다.
5G는 ITU-R의 3대 사용자 시나리오인 초고속(eMBB: enhanced Mobile Broad Band) 서비스 제공을 시작으로 초고신뢰·저지연 통신(uRLLC: ultra Reliable Low Latency Communications) 및 모든 사물을 연결하는 초연결 통신(mMTC: massive Machine-Type Communications) 서비스를 제공함으로써 인더스트리 4.0의 핵심 인프라로 진화하고 있다. 이러한 5G 서비스 영역이 종래의 스마트폰 중심의 사람 간 통신에서 타 산업과의 융합을 통한 확장이 가능한 것은 단말에서부터 네트워크까지의 5G 기술의 성능이 다양한 분야의 타 산업에서 고신뢰·저지연·초연결을 요구하는 새로운 어플리케이션과 연계한 비즈니스 모델을 발전시키기에 충분히 성숙되어 있기 때문으로 보인다. 이러한 이동통신의 버티컬 산업(Vertical Industry)으로의 응용 확산 흐름은 5G 이후의 이동통신에서도 지속될 것으로 전망된다.
이에 따라 3GPP에서도 버티컬 산업 도메인의 도전적인 요구사항들을 적극적으로 수용하면서, 통신 인프라의 변화를 통해 산업의 생산성/수익성을 크게 개선할 수 있는 자동화(Automation) 중심의 산업용 사물인터넷(IIoT: Industrial IoT)에 관한 연구가 빠르게 진행되고 있다[1]. 특히, 시장 파급력이 높은 스마트 팩토리, 스마트 그리드, 지능형 교통 시스템과 같은 임무 지향적 산업들은 유선 인프라 수준의 초고신뢰·저지연 통신 성능을 요구하기 때문에 이를 지원하기 위한 새로운 기술들을 Rel16/17의 표준에 반영하고 있다[1].
본 고에서는 5G의 버티컬 산업으로의 적용을 위해 3GPP에서 논의 중인 IIoT 서비스 시나리오와 요구사항 그리고 현재까지의 표준화 동향을 살펴본다. 특히 5G 기반의 스마트 팩토리를 실현함에 있어 핵심 기술인 5G-TSN(Time-Sensitive Networking) 기술 및 표준화 동향을 3GPP 규격 문서를 중심으로 소개한다.