사물인터넷이 각광을 받고 있는 가운데, 사물인터넷망에 대한 관심도 높아지고 있다. 우리나라도 사물인터넷망에 대한 관심이 점차 커지는 가운데 국내 몇몇 대기업들은 사물인터넷의 다양한 시도가 이뤄지는 해외 사물인터넷망 사업자들에게 투자하고 있고 그 망을 이용한 테스트를 진행 중이다.

SIGFOX 및 RoLa의 등장

IoT 혹은 사물인터넷의 활성화를 위해 가장 큰 요소는 통신 인프라라고 볼 수 있다.

센서로부터 혹은 처리된 정보를 수집하여 서버로 전송하여 관리를 할 수 있도록 하는게 가장 큰 성공의 요인이다. 사물인터넷 장치에 자체 서버를 구축하여 관리할 수도 있지만 어디까지나 한정된 시스템에서의 이야기고, 대규모의 복합적인 시스템의 구축에서는 통신을 반드시 필요 불가결한 요소이다.

지금까지는 3G나 LTE  통신이 주를 이루었고, 와이파이나 지그비, 블루투스의 탑재를 통한 사물인터넷의 통신 방법이 주류였다. 비용 및 소비 전력 등의 이슈로 아직까지 활성화를 위해 넘어야 할 산으로 생각되고 있다. 

사물인터넷(IoT, Internet of Things)이 각광을 받고 있는 가운데, IoT망에 대한 관심도 높아지고 있다. 미국을 비롯한 선진국에서는 사물인터넷망 사업자들이 등장하고 있다. 우리나라에서도 사물인터넷망에 대한 장기적 관점의 접근이 필요하다는 것이 논의되고 있다.

해외에서는 사물인터넷이 ICT 산업의 화두가 되면서 그 가치를 생성하기 위한 사물인터넷망에 대한 투자와 시도가 확대되고 있다. 프랑스와 스페인, 네덜란드, 영국, 미국 등에서는 시그폭스(Sigfox), 로라 얼라이언스(LoRa Alliance), 웨이트리스(Weightless) 등 사물인터넷 망 사업자들이 등장하고 있다. 

시그폭스의 경우 서비스 제공 국가 및 지역 확대를 위해 1억달러가 넘는 자금을 유치했으며, LPWAN 기반의 망 사업자들이 빠르게 성장해 나가고 있다. 또 셀룰러 기반 장비와 부품 제조사들은 LTE를 활용한 망 기술을 개발하는 등 기술, 시장 표준에 대한 경쟁은 치열해지고 있다. 

사물인터넷망 시장에서 가장 각광을 받고 있는 곳은 시그폭스다. 2009년 설립된 프랑스 기업으로 사물인터넷망의 효시가 된 기업이다. 시그폭스는 UNB(Ultra Narrow Band) 기술을 사용하며, 배터리 교체 없이 몇년 간 사용할 수 있는 저전력 기반의 사물인터넷망 서비스를 제공하고 있다. 특히 주파수 사용료가 없는 비면허 주파수 대역을 사용하고 있다는 점이 특징이다. 

시그폭스는 가장 먼저 사물인터넷망 서비스를 제공한 만큼 현재 가장 넓은 커버리지와 파트너를 갖고 있다. 향후 5년간 60개 국가에 서비스를 제공하겠다는 목표다. 현재는 프랑스와 스페인, 네덜란드 및 영국 내 10개 도시에서 서비스를 제공하고 있다. 미국의 경우 샌프란시스코에서 시작해 2016년까지 30개 도시에 4000개의 기지국을 설립한다는 계획이다. 

특히 시그폭스는 국내 대기업들도 높은 관심을 보이고 있다. SK텔레콤과 삼성이 투자하고 있다. 삼성전자는 자사의 통합 사물인터넷 모듈인 ‘아틱’과 시그폭스 기술을 접목할 계획이라고 발표하고 있다. 

LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)은 반도체 기업인 셈태크와 IBM 리서치가 개발한 LPWAN 기술이다. LoRaWAN은 매우 적은 전력을 통해 넓은 대역으로 데이터를 분산해, 동시에 송신이 가능한 확산 스펙트럼 CDMA 기술을 활용하고 있다. 이 기술은 UNB에 비해 더 많은 전력을 소모하지만 전파 간섭이 적은 장점이 있다. 

또 오픈 표준을 지향하는 웨이트리스(Weghtless)도 각광받고 있다. 웨이트리스는 영국 캠브리지 주변의 ARM과 뉴엘(Nuel), CSR(캠브리지 실리콘 라디오) 등이 주축이 돼 만든 개방형 표준 기반의 LPWAN 기술을 개발한 표준 협의체다. 이외에도 LTE기술을 활용한 사물인터넷망 기술도 최근 각광을 받고 있다. 

유럽의 사물인터넷 소프트웨어 및 하드웨어 개발사인 리벨리엄은 “시그폭스는 3사 중 가장 안정된 기술로 유럽 내 폭넓은 지역을 커버하고 있으며, LoRaWAN은 유럽 내 통신사업자들과 협업을 통해 확장을 꾀하고 있는 기술”이라고 평가했다.

우리나라도 사물인터넷 망에 대한 관심이 점차 커지고 있다. 국내 몇몇 대기업들은 사물인터넷의 다양한 시도가 이뤄지는 해외 사물인터넷망 사업자들에게 투자하고 있고 그 망을 이용한 테스트를 진행 중이다.  

해결해야 할 문제도 산적해 있다. 기존의 대용량 고속전송을 주 타깃으로 형성된 통신과 달리 다량의 저용량 데이터를 안정적으로 전송하는 것이 중요하다. 또 글로벌 트렌드와의 호환성과 표준문제도 있다. 뿐만 아니라 연결 대상 사물들이 기하 급수적으로 증가할 때 다른 통신 데이터들과 충돌이 없어야 한다. 송수신에 따른 에너지 소모도 작아야 하고, 때로는 상당히 원거리까지 전송이 가능해야 한다. 우리나라의 기존 통신 환경도 고려돼야 한다.  

▲ 그림 1. 사물인터넷 통신망의 종류 및 구성

SIGFOX

이제까지 사물인터넷은 이통사가 제공하는 3G 또는 LTE 네트워크와 통신할 수 있는 모뎀을 각종 사물과 연결해 데이터를 주고받는 개념이었다. 

반면, 시그폭스는 별도의 기지국 또는 중계 장비 없이 다양한 사물에 칩셋 기반의 통신 모뎀을 연결, 가까운 거리에서 서로 꼭 필요한 데이터들만 주고받을 수 있도록 하면서 별도의 망 구축비용과 전력 소모를 최소화했다. 회사가 개발한 소물인터넷 기술은 주파수 할당 대가를 내지 않고도 활용할 수 있도록, 정부가 남겨놓은 ‘비면허 주파수 대역’을 활용해 자유롭게 서비스를 제공할 수 있다는 장점이 있다.

예를 들어 기존 주차장 내 지정 차량과 주차 구역에 스마트 주차 시스템을 구축하려면, 차량과 주차 공간 모두에 와이파이 또는 3G 모뎀을 각각 설치해야 하고, 서로 통신하는 과정에서 이동통신사 서버를 거쳐야 하기 때문에 회선 사용료를 지불해야 했다.

그러나 시그폭스 소물인터넷을 활용하면 동전 크기의 통신 센서(배터리 내장형)를 차와 주차 공간에 설치하면 모든 게 끝난다. 별도 서버가 필요 없이 센서 간 필요한 정보를 주고받는다.

소물인터넷(Small things Internet)은 각종 전력 제어장치는 물론 시청률 조사 장비, 온도와 습도 제어장치 등 활용도가 무궁무진할 것으로 평가된다. 이미 시그폭스는 세계적으로 200만㎡ 거리를 소물인터넷으로 연결했고, 800만 개의 단말기가 자사 소물인터넷 방식을 활용하고 있다고 밝혔다. 회사는 더 이상 센서나 소물인터넷 장비 제조사가 아니라, 네트워크 운영사로 자리 잡았다고 소개했다.

시그폭스는 내달 우리나라를 방문해 SK텔레콤과 KT, LGU+ 등과 본격적인 국내 시장 진출을 타진할 계획이다. 

SK텔레콤이 소물인터넷(Small things Internet) 시장 선점을 위한 대비에 한창이다. 소물인터넷은 생활용품에 네트워크를 연결하는 것으로 사물인터넷(IoT) 적용 대상을 넓힌 개념이다. SK텔레콤은 국내 가전업체들과 스마트홈 제품 개발을 위한 제휴를 활발히 하는 한편 프랑스 소물인터넷망 기업인 시그폭스(Sigfox) 투자에 참여해 저전력 네트워크 기술 습득에 나설 것으로 관측된다.

전자통신업계에 따르면 SK텔레콤은 최근 소물 인터넷 전용망을 제공하는 프랑스 벤처기업 시그폭스에 투자했다. 일본 이동통신사인 NTT도코모(NTT DOCOMO), 중남미 최대 이동통신회사 텔레포니카(Telefonica)와 함께 1억 1500만 달러(약 1276억 8000만 원)를 투자했다.

시그폭스는 지난 2009년 설립된 벤처회사로 소물인터넷 전용망을 제공한다. 기존 이동통신사들이 셀룰러와 와이파이 등 전화나 멀티미디어 콘텐츠 소비에 최적화된 망을 제공한다면 시그폭스는 소형 배터리를 탑재한 저성능 컴퓨터 기반 사물이 사용하는 전용망을 갖추고 있다.

소물인터넷은 PC, 스마트폰에서 숟가락, 젓가락, 유리컵 등 생활용품으로 사물인터넷 적용 범위가 확장된 것이다. 시그폭스는 이 같은 소물(small things)을 연결하는 전용망을 따로 구축해 제공하는 몇 안 되는 업체다. SK텔레콤은 시그폭스에 투자해 홈IoT 시장을 선두하는 기술을 습득할 것이란 관측이다.

앞서 SK텔레콤은 스마트홈 시장을 선점하기 위해 국내 가전업체들과 협력 체제를 갖추는 등 연합전선 확대에 공을 들였다. 대표적인 제휴 업체가 보일러 업체인 경동나비엔, 도어락 업체 게이트맨, 제습기 업체 위닉스 등으로 14곳이다. 공기청정기 업체인 대우위니아와 스마트홈 제품 공동개발을 위한 협약(MOU)을 체결하기도 했다.

스마트 가전뿐만 아니라 스마트 가구 개발을 위한 첫발도 SK텔레콤이 먼저 뗐다. 지난해 11월 현대리바트와 최초 ICT융합 기반 가구 ‘스마트 퍼니처’를 선보이며 화장대, 주방 가구 문짝 등에도 터치스크린을 설치해 무선 인터넷망을 연결했다.

SK텔레콤은 여기에 소물인터넷망 구축 기술까지 확보해 커져가는 스마트홈 시장에 대비한다는 전략이다. 미국 시장조사업체 스트래티지애널리틱스에 따르면 지난해 49조원 규모였던 세계 스마트홈 시장은 오는 2019년 114조원으로 증가할 것으로 보인다. 우리나라는 홈 와이파이 보급률이 80.3%, 국내 스마트폰 보급률이 73%로 스마트홈 시장 활성화 가능한 인프라를 갖춘 것으로 평가된다.

▲ 그림 2. 사물인터넷 통신 방식의 종류

LTE 사물인터넷 기술

현재의 LTE 네트워크는 수백Mbps급 초고속 전송 속도를 지원하는 고성능 스마트폰 디바이스에 최적화돼 있어, 향후 사물인터넷 시대의 본격화에 앞서 이를 지원하기 위한 네트워크 기술 개발이 필요한 상황이다. 협대역(Narrowband) LTE는 사물인터넷 관련 국제 표준 기술의 하나로 사물인터넷 기기의 통신을 더욱 단순화시켜 기존의 LTE가 10MHz 혹은 20MHz 주파수 대역폭으로 통신하는 것과 달리 0.2MHz의 좁은 대역폭만을 이용해 저전력으로 데이터를 송수신할 수 있게 만드는 것이다. 

기존에 사용하고 있는 LTE 망을 이용하고 있고, 기지국을 새로 설치하지 않아도 된다는 장점이 있다.

▲ 표 1. 사물인터넷 통신 기술

기타 사물인터넷 기술

(1) 지그비(Zigbee)

현재까지 누구도 반론할 수 없을 정도로 확고히 사물인터넷의 연결 기술로 거론되고 있으며, 사물인터넷에서 요구되는 저전력, IPv6, Meshing 등의 다양한 기능을 지원하지만, 서로 호환이 되지 않는 다양한 프로파일의 존재와 취약한 보안 등이 단점으로 거론되고 있다.

이러한 단점을 극복하고자 CSEP(Consortium of SEP 2 Interoperability)가 결정되었지만 아직까지 활동이 미미한 수준이다. 하지만 초기에 많은 제품들이 Zigbee를 지원하고 있다.

(2) 와이파이(WiFi)

Zigbee 대비 높은 전력 소모과 가격, 조작의 복잡성 등의 단점이 있지만, 스마트폰을 비롯한 다양한 기기에서 널리 이용되는 보편성과 높은 보안으로 인하여 다양한 최종 디바이스에도 적용되고 있다. 

최근에는 Zigbee에서 지원하던 메시 네트워크 기술을 도입하고 전력 소모를 향상시킨 제품을 출시하여 Zigbee가 가지고 있던 영역을 조금씩 위협하고 있다.

또, Zigbee를 적용한 최종 디바이스가 인터넷에 연결하기 위한 게이트 기술로 거론되고 있으면 미국의 게인스팬은(www.linkcon.co.kr)은 single 칩에서 Zigbee IP와 WiFi를 동시에 지원하는 솔루션을 출시하고 있다.

(3) 블루투스(Bluetooth)

WiFi와 동일하게 Zigbee 대비 높은 전력 소모와 가격, 또 페어링의 단점으로 인하여 한동안 사물인터넷에서 제외되었던 기술이다. 하지만, 전력 소모와 가격을 개선한 Bluetooth 4.0 single mode(혹자는 BLE(Bluetooth Low Energy) 또는 Bluetooth Smart라고 부름)의 출시와 함께 다양한 의료기기, 생체 센서 및 스마트홈 솔루션에 적용되어 스마트폰과 함께 사용되고 있다.

그러나 여전히 IPv6에 대한 지원과 메싱, 그리고 원거리 지원 등의 이슈가 해결되어야 하며, Bluetooth SIG는 Bluetooth 4.1 등으로 해결할 수 있을 것으로 믿고 있다.

(4) RFID 및 NFC

RFID는 저렴한 가격으로 각종 물류 및 출입 제어에 많이 사용되고 있으나, IPv6 지원 및 관련 기능의 한계로 인하여 폐쇄적인 공간에서만 사용될 것으로 보고 있다. NFC 또한 짧은 거리로 인하여 제한적인 디바이스에서만 사용될 수 있을 것으로 보고 있다.

▲ 그림 3. 시그폭스 기술을 탑재한 제품들

▲ 그림 4. 시그폭스 적용 가능 분야

사물인터넷 통신 기술의 미래

사물인터넷 통신 기술의 미래는 저렴한 통신 요금과 효율적인 인프라 구축이 가장 큰 성공의 요소라고 하겠다. 이를 바탕으로 활성화되고, 수집된 정보를 분석하는 분석 시스템이 빅데이터나 인공지능과 연계되어 효율적인 시스템을 구축하리라 본다.

지금까지 최신 대두되고 있는 사물인터넷 기술에 대해서 살펴봤다. 다음 호에는 사물인터넷의 분석 기술 및 처리 기술에 대해 살펴보도록 하겠다. 

라영호 _ 테뷸라 대표