[발언] ATSC 3.0의 허와 실

[이군배]

지상파를 통해 4K-8K UHD방송을 함에 있어서 제일 문제가 되는 것은, 전파를 통해 전송할 수 있는 전송 비트레이트가 최대 난관이다. 아무리 우수한 압축 코덱을 개발하였다 해도, 결국 그것을 방송전파에 일정수준의 거리(보통 25km내외)까지 안정적으로 실어 보낼 수 없다면, 그것은 무용지물이 되기 때문이다.

현재 지상파를 통해 UHD방송을 할 수 있는 방송방식은 크게 두 가지가 있다. 가장 많은 나라에서 채택을 하였거나 고려중인 DVB-T2와 2017년 2월에 최종 표준승인이 나는 ATSC 3.0이 있는데, 사실 두 방송방식은 모두 4K UHD방송까지는 그런대로 할 수 있지만, 8K UHD방송을 하기에는 모두 역부족이다.

현재 8K UHD방송을 할 수 있는 방송방식은 일본의 위성방송인 ISDB-S방식이 유일한데, 최대 전송 비트레이트가 100Mbps까지 가능하다. 일본은 ISDB-S방식을 적용한 위성 8K UHD방송을 8월 1일부터 85Mbps정도로 세계 최초로 실시를 한다. 일본은 4K UHD방송도 부가 채널 없이 단일 채널만 35Mbps로 방송을 하고 있다. 허나 국내 지상파 4K UHD방송은, DVB-T2든 ATSC 3.0이든 27Mbps이상으로 송출하기는 힘든게 사실이다.  

▶지상파를 통한 UHD방송 방식

구분	DVB-T2	ATSC 3.0	특기 사항
이론적 최대전송 비트레이트	41Mbps (1ch 6Mhz폭)	57Mbps (1ch 6Mhz폭)	1ch 8Mhz폭 사용가능
상용화	27Mbps이내 (안정성)	? (표준승인 단계)	-
☞ATSC 3.0의 이론적 최대 전송비트레이트 : 57Mbps *16QAM(2.7Mbps) 모바일 HD방송 *64QAM(20.7Mbps) ? *256QAM(?) 4K UHD방송 예상(26Mbps/SHVC) *1024QAM(?) 상용화 난제 *4096QAM(?) 상용화 난제-8K UHD방송 예상(50Mbps/SHVC)                    2014년 1월 일본 NHK 4096QAM 시연(UHF채널)                    2014년 6월 ETRI-CJ헬로비전, 4096QAM 시연(케이블)

위 도표를 보면, ATSC 3.0의 전송 비트레이트에 대한 연구가 아직 많이 부족하다는 것을 알 수 있다. 대다수 이론적 수치이고, TV수상기를 가지고 검증한 실질적 자료는 256QAM이내이다. 그리고 ATSC 3.0은 다양한 기술들이 제안이 되어 있어, 모든 것을 검증해서, 방송에 적용하기까지는 앞으로도 2년 이상은 더 있어야 할 것으로 보인다.

그리고 ATSC 3.0을 이용해 8K UHD방송을 할 수 있을지도 의문이다. 현재 지상파를 통해 ATSC 3.0을 적용해 8K UHD방송을 하려면, 8K SHVC인코더의 개발이 시급한 상황이다.

ATSC 3.0이 최대 57Mbps까지 전송이 가능하다고는 하지만, 만일 그것이 4096QAM방식을 적용한 것이라면, 8K SHVC인코더가 개발이 된다하더라도 ATSC 3.0을 통한 4K UHD방송은, 쉽지 않을 것으로 보인다.

물론 2014년 1월 일본이 UHF 46번 채널로 4096QAM방식을 적용해서, 27Km떨어진 곳까지 91.8Mbps로 8K UHD방송을 시연하여 성공한 사례는 있지만, 일본은 더 이상 이에 대하 연구를 하지 않고 있다. 이유는 상용화 가능성이 크지 않기 때문이다.

그리고 2014년 6월 ETRI와 CJ헬로비전이 케이블선로를 통해 4096QAM방식을 적용하여, 8K UHD방송 가능성을 시연한 적이 있지만, 이 부분은 무선이 아닌, 케이블망을 이용하였기 때문에, 무선으로 4096QAM를 적용하기는 쉽지 않을 것으로 보인다. 현재 무선의 경우 256QAM 적용도 쉽지 않은 게 직금의 기술 수준이다.

▶ATSC 3.0 제안 표준 주요 사양

*주파수 구성 : 유연성→주파수 부족으로 SFN구성 방식

*변조 : 16/64/256/1024/4096QAM

*전송 대역(Bandwidth) : 최대 57Mbps(?)

*해상도 : 3840x2160

*프레임 : 60/120Hz

*HDR : 지원

*색 표준 : BT.2020

*컬러비트 : 10bit

*기타 : HD방송(모바일) 포함

*압축 코덱
  4K UHD : HEVC기반 스케일러블 부호화(SHVC:Scalable HEVC)

  HD : HEVC

*오디오 : Dolby 또는 MPEG-H Alliance(Dolby AC-4)

또다른 과제는 MMT(MPEG Media Transport)다. 현재 지상파 4K UHD실험방송이나 케이블TV의 4K UHD방송에서 사용하고 있는 전송시스템은 기존 HD방송에서 사용하던 MPEG-2 TS를 그대로 사용하고 있다.

MPEG-2 TS가 주음성과 부 음성, 데이터방송과 자막, EPG같은 부분을 하나의 단일 파일로 전송을 하면서, 최대 40Mbps까지 전송을 할 수 있다면, MMT는 100Mbps까지 가능하면서, 주음성과 부 음성, 데이터방송과 자막, EPG같은 부가서비스를 별도로 송출하여, 모바일 HD방송이나 IP망과의 연동을 가능하게 할 수 있다(아래 그림 참조).

    MPEG-2 TS(40Mbps)를 대신할 대용량 전송 시스템 MMT(100Mbps)

하지만, 이러한 모든 기능들이 표준을 적용해서, 사용을 해야 하기 때문에, 표준화를 위해 적지 않은 검증이 있어야하고, 특히 유료방송사들과의 표준화도 맞추어야 하기 때문에, 앞으로 이 부분 하나만으로도 적지 않은 시간이 필요하다.

그리고 ATSC 3.0에서 적용하려는 SHVC코덱에 대한 신뢰성 검증도 상당수 필요하다. SHVC코덱이 HEVC를 기반으로 압축 효율이 20%정도 향상 된다고는 하지만, SHVC인코더를 모두 새로 도입을 해야하고(제품도 마땅히없음), 지금까지 판매된 4K HEVC디코더에서 온전하게 디코딩이 되는지도 검증이 필요하다.

그렇지만, 만일 ATSC 3.0이 돌비 AC-4 오디오 규격을 사용한다면, 기존 4K HEVC디코더와는 오디오 때문이라도 호환이 안 될 것으로 보여, 이 부분에 대한 호환성 문제도 적지 않은 과제가 될 것으로 보인다. 특히 기존 대다수의 홈시어터나 AV리시버도 AC-4 디코딩(출력)이 되지 않는 문제는 적지 않은 문제가 될 것으로 보인다.

많은 분들은 지상파 4K UHD방송이기에 4K UHDTV만 생각을 하지만, 국내 지상파방송을 90%이상의 가구에서 유료방송을 통해 시청한다는 점을 감안한다면, 유료방송사들과의 적합성 검증도 뒤따라져야 한다. 즉, ATSC 3.0은 단순 4K UHD방송뿐만 아니라 다양한 부가서비스를 기본으로 하고 있기 때문이다.

해서 상황에 따라서는 유료방송사들 4K 세톱박스 모두 교체해야 하는 문제로 까지 확산이 될 수도 있다. 즉, ATSC 3.0이 SHVC코덱과 AC-4 오디오 문제도 있지만, 주음성과 부 음성, 데이터방송과 자막, EPG같은 부가서비스와 모바일 HD방송이나 IP망과의 연동 Data전송, 그리고 심지어 HDR까지 적용하여 방송을 할 수 있기 때문이다.

일각에서는 HD방송처럼 지상파 4K UHD본방송만 제전송하면 되지 않느냐고 반문을 하실 수도 있겠지만, 단순 본방송만 재전송을 한다면, 지상파 4K UHD방송을 ATSC 3.0으로 하는 의미가 없기에, 그래서 ATSC 3,0은 HDR표준화 적용과 검증만으로도 앞으로 최소 2년 이상은 더 시간이 필요한 상황이다.

그리고 지상파 UHD방송은, 어찌되었든 시간의 문제이긴 하겠지만, 결국 4K와 8K 두 가지로 갈 것으로 보인다. HDTV는 4K UHD방송을 전혀 수신할 수 없고, 4K UHDTV는 8K UHD방송을 전혀 수신할 수 없다. 그래서 4K UHD방송과 8K UHD방송은, 아날로그방송에서 디지털 HD방송으로 전환한 것과 동일하게 전환을 해야 한다.

즉, 국내 지상파방송 수신기는 TV에 의무 내장하도록 되어 있고, 또 지상파 UHD방송이 신규 채널로 가는 것이 아닌, 기존 HD방송 채널을 전환하는 것이기 때문에, 지상파 4K-8K UHD방송 표준은, 내장된 수신기 때문에, 한번 제정하면, 적어도 20년 이상을 변경 없이 그대로 유지하면서 사용을 해야 한다.

이처럼 4K-8K간 간격이 4~5년을 넘지 못하고, 또 UHD 'TV+방송' 기술이 하루가 모르게 발전하고, ATSC 3.0에 대한 표준 승인이 2017년 2월에나 최종 승인이 나고, 승인 이후에도 여러 기능들을 검증과 적합성 Test가 있어야 하기 때문에, 국내 실정에 맞는 ATSC 3.0을 적용한 지상파 4K UHD방송 표준은, 앞으로도 최소 2년 간은 더 검증을 해서 결정을 해야 한다는 것이다(2018년~).

그런데, 작금의 상황을 보면, 정부(미래부/방통위)는 2016년 6월을 전후로 지상파 4K UHD방송 표준을 ATSC 3.0으로 제정하고, 2016년 9월까지 기술 검증을 마친 후, 2016년 10월부터 ATSC 3.0을 적용한 4K UHD시험방송을 실시하여, 2017년 2월에 지상파 4K UHD본방송을 수도권에서부터 실시한다고 한다. 수백원의 4K UHD방송 전환 정부예산(국세)과 청문학적인 4K UHDTV구입 부담을 생각하면, 정부의 4K UHD방송 정책은 졸속을 떠나, 허점 투성이라는 것이다.

무리함을 너머, 졸속이고 절차에도 맞지 않는 지상파 4K UHD방송(ATSC 3.0) 추진이다. 결국 우리는 이런 졸속과 무모함에 의해 진행되는 지상파 4K UHD본방송을 2017년부터 출시되는 새로운 삼성-LG 4K UHDTV(ATSC 3.0내장)를 또 구입해야만 지상파 4K UHD본방송을 시청할 수 있다.

국내 중소업체나 외산 업체들은 ATSC 3.0에 대한 기술이 없고, 관련 정보도 없어, 빨라야 2018년 이후부터나 관련 4K UHDTV를 출시 할 것으로 보여, 국내 TV시장은 더욱 삼성-LG 독과점으로 흘러갈 것으로 보인다.

운영자 또한 ATSC 3.0에 대한 실증적 검증 자료가 없어, ATSC 3.0에 대해, 좋고 나쁨을 이야기 한다는 게 다소 한계성은 있지만, 분명한 것은, 정부(미래부/방통위)와 지상파방송3사는 2년이 넘는 시간, 지금 이순 간에도 실시하고 있는 DVB-T2방식을 적용한 지상파 4K UHD실험방송을 자신들이 좋다고 실시하여 놓고, 지금 이순 간에도 DVB-T2를 내장한 4K UHDTV를 판매(2016년까지 300만대 이상 판매 예상)해 놓고, 2017년 무용지물이 되는 4K UHDTV에 대한 대안도 없이, 이제 와서 ATSC 3.0변경을 추진한다는 것 자체가 말이 되지 않는다는 것이다.

솔직히 DVB-T2도 ATSC 3.0에서 요구하는 사안은 모두 적용이 가능하다. 다만, 그렇게 하려면, 유럽에 DVB-T2에 대한 방식 변경을 제안해서, 새로운 표준을 만들어야 하기에, 시간도 없지만, 실질적으로 DVB-T2방식을 변경하기도 우리가 제안해서 변경하기가 어렵기 때문에, 정부(미래부/방통위)는 우리의 기술을 상당수 적용한 ATSC 3.0으로 간다는 것인데, 그렇다고 검증도 부족하고, 표준도 확정이 안 된 ATSC 3.0을 우리가 먼저 적용해서 모험적으로 갈 필요가 있겠느냐 하는 것이다.

만에 하나 ATSC 3.0에 문제가 있거나 수정이 필요하다면, 위에서도 언급을 하였지만, 우리는 지상파 4K UHD방송 수신기를 4K UHDTV에 의무적으로 내장하도록 되어 있고, 또 지상파 4K UHD방송이 신규 채널로 가는 것이 아닌, 기존 HD방송 채널을 전환하는 것이기 때문에, 이번에 지상파 4K UHD방송 표준은 제정하면, 적어도 20년 이상은 변경 없이 그대로 사용을 해야 하기 때문에, ATSC 3.0에 대한 문제에 대한 보완이나 수정을 할 수가 없다는 것이다.

거기에다, 2~3년 후 도래가 예상되는 지상파 8K UHD방송과도 심도 있게 함께 검토를 해야 한다는 것이다. 만일 2020년부터 지상파 8K UHD시험방송이라도 실시한다면, 우리는 적어도 4~5년 간격으로 "HD→4K UHD→8K UHD"로 전환하는 상황까지 발생을 하게 된다. 이로 인해 국민들은 TV수상기 구입의 혼란은 물론, 세대별 TV수상기 구입부담은 더욱 가중이 될 것이고, 700Mhz주파수 문제와 같은 혼란이 또 불거질 수도 있다는 것이다.

ATSC 3.0이 우리의 기술이 상당수 들어가 있고, 최신의 기술이 들어간 미래형 UHD방송이라는 거창한 내용도 좋지만, 그 이면에는 세대별 TV수상기 구입 부담만 커지는 삼성-LG만을 위한 지상파 UHD방송 전환이 되어가고 있다는 것을, 정부(미래부/방통위)와 지상파방송3사는 알아야 할 것이다. 그리고 지금의 이 모든 혼란은, 정부(미래부/방통위)와 지상파방송3사에 의해 자초된 상황이라는 사실도 알아야 할 것이다. 그래서 그에 따른 모든 책임도 정부(미래부/방통위)와 지상파방송3사가 모두 감내를 해야 할 것이다.

[전수현]

잘 보았습니다. 씁쓸하네요.