차세대 5G 모바일 무선 기술이 동일 주파수대 지구 기상관측 인공위성에 부정적인 영향을 줄 수 있는 것으로 나타났다.

대기의 수증기는 23.8기가헤르쯔(gigahertz) 주파수에서 약한 신호를 방출한다. 거의 동일한 주파수로 전송하는 5G 스테이션은 대기 중 자연 현상인 수증기와 구별하기 힘든 잘못된 신호를 보내 기상 예측의 정확도에 부정적인 영향을 줄 수 있다.

영국의 중범위 날씨예보 유럽센터의 기상학자 스티븐 잉글리시(Stephen English)는 이에 대해 기상 관측을 위해 어떤 경우에도 절대적으로 지켜야하는 ‘왕관 보석’에 해당하는 주파수를 위협하는 최초 사례라고 26일 과학저널 네이처에서 언급했다.

미국은 최근 5G로 알려진 차세대 이동통신 네트워크에 사용될 무선주파수 블록 경매를 시작했다.

이 주파수 중 일부는 위성이 지구 기상 관측에 사용하는 것과 겹친다. 기상학자들은 휴대전화 등 5G 전송이 데이터 수집을 방해 할 수 있다고 우려하고 있다.

규제 당국이나 통신 회사가 주파수 간섭을 경감하는 조치를 취하지 않는다면 5G 무선 범위를 비행하는 지구 기상관측 위성은 대기 중 수증기 농도를 정확하게 감지 할 수 없다.

기상학자들은 그들의 모델을 데이터에 의존한다. 데이터가 없으면 전 세계 일기 예보가 어려워 질 수 있다. 미국 국립 해양 대기청(NOAA)과 NASA는 현재 미국의 무선 네트워크를 감독하는 연방 통신위원회(FCC)와 긴밀한 협상 중이다.

NOAA와 NASA는 5G 서비스 출시로 지구 관측에 사용되는 주파수 간섭 보호를 FCC에 요청했지만 FCC는 최소한의 보호로 5G 스펙트럼 첫 범위를 경매에 부쳤다.

첫 경매는 4월 17일에 끝났고 미국 정부는 거의 20억 달러를 벌었다. 미국은 통신 시장이 매우 크기 때문에 이번 결정은 기술 규제 방법에 대한 글로벌 논의에 영향을 줄 수 있다.

10월 28일 이집트 샤름엘셰이크(Sharm el-Sheikh)에서 세계 각국의 규제 당국이 모여 주파수 회사들이 5G 전송에 사용할 수 있는 국제 협약을 해독하고 지구 관측 주파수에 대한 어떤 수준의 방해도 용인 될 것이다.

천문학자, 기상학자와 다른 과학자들은 스펙트럼을 다른 사용자와 공유하기 위해 오랫동안 노력해 왔으며 때로는 충돌을 방지하기 위해 다른 주파수로 이동했다.

여기에는 대기 중 수증기가 희미한 신호를 방출하는 23.8 기가 헤르쯔 주파수가 포함된다.

연구센터의 프로브와 같은 위성은 구름이 존재하더라도 낮이나 밤에 측정 할 수 있는 대기 아래의 습도를 평가하기 위해 이 주파수에서 지구에서 방사되는 에너지를 모니터링한다. 이러한 데이터를 모델에 공급해 향후 수 시간 내에 폭풍과 기타 기상 시스템이 어떻게 전개 될지 예측한다. 거의 동일한 주파수로 전송하는 5G 스테이션은 수증기와 비슷한 신호를 생성한다.

credit: ITU/nature.

나쁜 데이터를 기상관측 모델에 포함하면 날씨 예측 정확도가 떨어진다.

최근 FCC경매에는 24.25~24.45기가헤르쯔와 24.75~25.25기 헤르쯔 사이의 두 가지 주파수 그룹이 포함됐다. 이 범위의 하단 부근을 전송하는 무선장비 23.8기가 헤르츠 수증기 측정을 방해 할 수 있다.

무선 주파수 엔지니어는 노이즈를 데시벨 단위로 측정한다. 레귤레이터는 허용되는 소음을 제한하는 컨트롤을 설정한다. 음수가 많을수록 통제가 엄격해진다. FCC경매는 미국 5G 네트워크의 소음제한을 -20 데시벨 와트로 설정했다.

이는 거의 모든 국가에서 시스템에 대해 고려중인 임계값보다 훨씬 시끄럽다. 유럽 집행위원회(European Commission)는 5G 기지국에 대해 -42 데시벨의 와트를 처리했으며 세계 기상기구(WMO)는 -55 데시벨을 권장하고 있다.

과학자들은 WMO 수치가 규제 기관에 영향을 미쳐 이집트의 회의에서 엄격한 글로벌 소음 표준을 채택하기를 희망한다. 미국의 제안은 유럽 제안보다 150배나 많은 소음을 허용 할 것이고 WMO 계획보다 3000 배 이상 더 많은 것이라고 WMO 무선 주파수 조정그룹에 참여하는 툴루즈의 기상학자 에릭 알렉스(Eric Allaix)는 말했다.

23.8기가헤르쯔 및 기타 지구 기상관측 간섭으로 악천후 예측이 얼마나 어려울 수 있는지에 대한 연구는 거의없다.

NOAA와 NASA는 소음 간섭 수준의 차이에 대한 연구를 끝낸 것으로 알려졌다. 연구는 의회의 공식 요청에도 불구하고 공개되지 않았다. 국립 과학공학의학학술원 2010년 보고서에 따르면 23.8 기가 헤르츠 신호에 대한 과학적 접근성을 잃으면 마이크로파 주파수의 모든 유용한 데이터의 30%가 제거돼 전 세계 일기예보에 크게 기여할 것이라고 결론지었다.

미국의 대기 데이터가 없다면 유럽의 날씨 예측이 미국의 3-4 일 전의 조건에 의해 종종 조정되는 유럽의 예측을 크게 해칠 수 있다

NOAA를 감독하는 미국 상무부는 “과학 증진을 지지하고 개선하는 동시에 안전한 5G 네트워크에서 미국의 지도력을 장려하는 정부의 정책을 강력히 지지한다”고 말했다.

FCC는 다음 5G 경매를 시작할 계획이다. 12월 경에는 최대 규모가 될 것이다. 그것은 3 개의 주파수 대역을 포함 할 것이며, 그 중 일부는 강수량, 해빙 및 구름에 대한 위성 관측에 사용된다.