◎사물 인터넷 망 비즈니스, 가시화되고 있다

LG경제연구원 '사물 인터넷 망 비즈니스, 가시화되고 있다'

사물 인터넷과 관련되어 다양한 아이디어가 접목된 많은 제품들이 나오고 있는 가운데 최근에는 사물 인터넷 망에 대한 관심도 높아지고 있다. 프랑스, 스페인, 네덜란드, 영국, 미국 등에서는 Sigfox, LoRa Alliance, Weightless 등 사물 인터넷 망 사업자들이 등장하고 있다. 우리나라에서도 사물 인터넷 망에 대한 장기적 관점의 그림이 필요해 보인다. 

사물 인터넷이 향후 ICT 산업을 이끌 주요 화두(Agenda)로 인식되고 있는 가운데, 이와 관련된 다양한 아이디어가 접목된 많은 제품들이 나오고 있다. 그런데 사물 인터넷의 현재 모습은 연결의 속성보다 ‘사물’에 초점이 맞춰진 경우가 대부분이다. 즉 파킨슨병 환자들을 위한 숫가락(라이프 웨이브), 먹거리의 안전성을 알려주는 젓가락(콰이서우), 가정 내 자동 온도 조절계(네스트), 얼굴 인식 도어락(추이), 손목 활동량계(핏빗) 등 사물 인터넷 예시들 대부분은 사물 자체의 기능적 특성이 강조되는 경우가 많다. 사물에 대한 관심이 집중되고 있는 이유는 전반적인 가능성을 보여주는 인프라보다는 기능을 구현하는 사물이 구체성과 명확성을 갖기 때문이다. 

사물 인터넷이 제대로된 가치를 생성하려면 사물들이 연결되는 길인 사물 인터넷 망이 필요하다. 길이 없는 모래 사막 위에서는 포르쉐도 기계 덩어리에 불과할 수 밖에 없는 이유와 같다. 포르쉐도 고속도로가 건설되어야 비로소 제 속도로 달릴 수 있다. 

저전력 중심의 사물 인터넷을 위한 망 

사물 인터넷은 점점 다양한 모습을 갖춰 가겠지만, 기존의 스마트폰, PC 등의 연결에 비해 주로 ‘저성능’ 컴퓨팅 및 ‘저전력’ 기반의 연결이 많아질 것으로 보인다. 이러한 연결도 거리를 기준으로 근거리 연결과 중장거리 연결로 나뉠 수 있다. 

● 근거리 연결은 주로 블루투스와 지그비 

근거리 기술은 사물을 스마트폰 또는 집 안의 AP(Access Point)에 연결시킨다. 근거리 연결 기술로 블루투스와 지그비가 관심을 받고 있다. 블루투스는 스마트폰이 다른 기기들의 게이트웨이 역할을 하는 연결 환경에 적합하며, 스마트폰과 연결되는 스피커 등을 활용하는 것에 이미 사용되고 있다. 지그비는 집 안에서 온도, 습도, 먼지 농도 등 특정 센서들이 제공하는 데이터를 수집하기에 유리하다. 

● 원거리 지역을 저전력으로 커버할 망도 필요 

앞으로는 집, 빌딩 등 건물 밖, 도로 등 다양한 장소에서 더 다양한 용도의 사물 인터넷이 점점 더 많아질 것이다. 예를 들어 가스나 전기, 수도와 같은 기반 시설, 주차 공간 및 쓰레기 관리, 빌딩, 자전거나 반려동물 관리, 물류, 농업 및 공장 등 다양한 산업 장치 및 시설물에 사물 인터넷이 적용될 수 있다. 이러한 다양한 사용성을 지원하기 위해 근거리 연결로는 이용에 어려움이 있을 수 있다. 그래서 중장거리용 사물 인터넷 연결 망도 필요하다. 

이를 지원하는 망 방식이 바로 LPWAN (Low-Power, Wide Area Network)이다. LPWAN은 3가지 특징을 갖는데 첫째 모뎀칩셋 및 망 사용료가 저렴해야 한다는 것이다. 저렴할수록 더 많은 기기에 적용 가능하기 때문이다. 둘째 소비전력이 낮아야 한다. 별도의 교체 비용 및 업무가 없거나 최소화되어야 하기 때문이다. 마지막으로 전파가 넓게 또 깊이 침투할 수 있어야 한다. 

가시화되고 있는 사물 인터넷 망 

● Sigfox : 가장 먼저 시작한 선발 기업 

Sigfox는 2009년 설립된 프랑스 기업으로 사물 인터넷 망의 효시가 된 기업이다. Sigfox 설립자는 설립 배경을 “일반적인 셀룰러, 와이파이 등 모바일 망은 일반 사용자들이 전화를 하거나 멀티미디어 콘텐츠 소비를 지원하는 것에 최적화가 되어 있다. 하지만 사물 인터넷이 현실화되기 위해서는 저전력으로 구동되는 사물을 위한 망이 필요하다.”라고 설명한다. 

Sigfox는 UNB(Ultra Narrow Band) 기술을 사용하며, 배터리 교체없이 몇 년동안 사용할 수 있는 ‘저전력’ 기반의 사물 인터넷 망 서비스를 제공하고 있다. 그리고 이들은 1년에 기기당 1 ~ 12$ 사이로 사용할 수 있는 ‘저비용’이라는 특징을 갖고 있다. Sigfox는 주파수 사용료가 없는 비면허 주파수 대역(License-Free Frequency Band)을 사용한다. 이들은 비면허 주파수 대역인 ISM(Industrial, Scientific, Medical)용을 활용하는데 유럽은 868MHz, 미국은 902MHz 대에서 서비스를 제공하고 있다. 그리고 지역 또는 규제에 따라 다르게 적용 가능하다고 홈페이지에서 소개하고 있다. Sigfox는 직접 망을 구축하기도 하지만 협력을 통해 더 빠르고 저렴하게 망을 확보한다. Sigfox는 영국 방송 송출기업인 아퀴바(Arquiva)와 이들 망을 활용한다는 협력을 통해 1년 내 영국 10대 도시에 서비스 제공이 가능했다. Sigfox는 하루 최대 12바이트짜리 메시지를 최대 140회까지 사용하도록 제공한다. 이들은 12바이트면 기기 위치, 에너지 소비량, 알람 및 간단한 센서 정보를 전달하는데 충분하다고 한다. 

Sigfox는 가장 먼저 사물 인터넷 망 서비스를 제공한 만큼 현재 가장 넓은 커버리지와 파트너들을 갖고 있다. 이들은 향후 5년간 60개 국가에 서비스를 제공하겠다는 의욕을 보이고 있다. 2015년 현재 프랑스, 스페인, 네덜란드 및 영국 내 10개 도시에서 서비스를 제공하고 있다. 또 Sigfox는 미국 시장에도 서비스를 시작했는데 2014년 샌프란시스코 지역에서 시작해 2015년 10개 도시에 1,300개 기지국을 만들고, 2016년에 30개 도시에 4천개 기지국 설립을 목표로 하고 있다. 이를 위해 2015년 2월 1억 1500만 달러를 스페인의 텔레포니카, 한국의 SK 텔레콤, 일본의 NTT Docomo 벤처스 등 7개사로 부터 투자를 받았다. 

● LoRaWAN : 셈테크와 IBM의 합작품 

LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)은 반도체 기업인 셈테크(Semtech)가 IBM 리서치와 함께 개발한 LPWAN 기술이다. 이 기술은 2015년 초 모바일 월드 콩그레스를 통해 선보였다. 

LoRaWAN은 매우 적은 전력으로 넓은 대역으로 데이터를 분산하여 동시에 송신이 가능한 직접 확산 스펙트럼 CDMA(Direct Sequence Spread Spectrum CDMA;이하 DSSS CDMA) 기술을 활용하고 있다. 이 기술은 UNB에 비해 더 많은 전력소모를 하나, 전파 간섭이 적은 장점이 있다. Sigfox와 같이 LoRaWAN도 비면허 주파수 대역대를 활용한다. IBM에 따르면 최대 100km까지, 밀도가 낮은 교외 지역에서는 15km, 도시에서는 2km까지 통신이 가능하다. 그리고 속도는 300bps에서 100kbps까지 낼 수 있다. 

LoRaWAN을 이끄는 셈테크(미국 캘리포니아)는 파워IC, 센싱·통신IC 등을 개발하는 반도체 기업으로 사물 인터넷 칩셋 시장 장악을 위해 진입한 것으로 보인다. IBM은 LoRaWAN에서 수백만 기기들의 연결 및 관리하는 소프트웨어(Long Range Signaling and Control)와 클라우드를 제공한다. 이들은 LoRaWAN 기술 확산을 위해서 LoRa Alliance를 만들었으며 프랑스 통신사업자(Bouygues Telecom), 네덜란드 통신사업자(KPN), 싱가포르 통신사업자(SingTel), 벨기에 통신사업자(Proximus), 스위스 통신사업자(Swisscom), 남아프리카 통신사업자(FastNet) 등과 협력을 하고 확대를 모색하고 있다. 프랑스의 Bouygues와 네덜란드의 KPN은 LoRaWAN 방식의 인터넷 망 서비스를 2015년에 제공할 것이라고 밝힌 바 있다. 

● Weightless : 오픈 표준 지향 

Weightless는 영국 캠브리지 주변의 암(ARM), 뉴엘(Neul), CSR(Cambridge Silicon Radio) 등이 주축이 되어 만든 개방형 표준 기반의 LPWAN 기술을 개발한 표준 협의체이다. 멤버인 뉴엘이 중국 통신 장비기업인 화웨이에 인수되었고, CSR이 미국 퀄컴사에 인수되는 등 핵심 참여자들의 분포를 보면 영국, 중국, 미국의 연합군으로도 볼 수 있다. 

Weightless는 앞서 언급한 개방형 표준을 지향한다는 것 외에 3가지를 더 강조한다. 첫째 도시 지역에서는 5km(3 마일)을 커버할 수 있다고 한다. 물론 교외 지역에서는 더 넓은 지역에 서비스가 가능하다. Weightless는 넓은 범위와 침투성을 갖기 위해서 비면허 주파수 대역대인 ISM 대역을 쓰는 Wegithless-N과 TV의 화이트밴드(White Band)를 사용할 수 있는 Weightless-W 등 상황에 맞는 기술을 제공한다. ISM 대역대로는 유럽에서는 868MHz, 미국에서는 915MHz를 활용하고 있다. 둘째 저렴한 모듈가격과 사업자 입장에서 낮은 운영 비용으로 저렴한 서비스를 제공할 수 있는 기반을 제공한다. 소량의 데이터 전송에 최적화되어 있고, 모듈 가격은 Weightless-N은 2 달러이하, Weightless-W은 1~2달러 수준이라 밝히고 있다. 마지막으로 Weightless-N과 Weightless-W를 제공하여 ISM 대역과 TV 화이트 스페이스 대역을 모두 사용할 수 있는 대역대 선택의 자율성을 가진다고 한다. 

Weightless의 핵심 참여기업 중 하나인 뉴엘은 영국의 BT(British Telecom)와 함께 밀톤 케인즈시에 시범 사업을 했었다. 그 예로 비어 있는 주차 공간을 알려 주고 쓰레기통이 찼는지 확인해 쓰레기 차가 필요한 곳만 가서 치울 수 있게 해 준다. 그리고 향후 쥐덫, 공중 화장실의 물비누, 수도관 및 중앙 난방 시스템에 적용할 예정으로 알려져 있다. 

사물 인터넷 관련 소프트웨어 및 하드웨어를 개발, 제조하는 유럽 기업인 리벨리엄(Libelium)은 3사에 대해 다음과 같이 평가했다. “Sigfox는 3사 중 가장 안정된(Mature) 기술로 유럽 내 가장 넓은 지역을 커버하고 있으며 LoRaWAN은 유럽 내 통신사업자들과 협업을 통해서 확장을 꾀하고 있는 기술이다. 그리고 Weightless는 가장 최신 기술로 안정화 및 시범 사업이 진행 중이다.” 

LTE 기술을 활용한 사물 인터넷 망 기술도 진행 

LPWAN과 비슷한 속성으로 LTE 셀룰러 기술을 활용할 수 있는 방안에 대한 논의도 진행 중이다. 이와 관련해 LTE Rel12 Cat0 개발 및 LTE Rel13 등 로드맵으로 접근하고 있다. AA 배터리 2개로 10년 이상 사용 가능한 저전력을 지향하고 있어 이를 위해서는 1GHz 미만의 주파수 대역을 사용해야 한다. 그리고 LTE Rel12 Cat0은 최대 1MBPs, LTE Rel13은 최대 200KBPs의 데이터 송수신이 가능할 것이다. 

LTE Rel12 Cat0은 2014년 기술에 대한 스펙이 결정, 2015년부터 개발되어 2016년 중반 이후에 적용 가능하다. 그리고 LTE Rel13은 2014년 후반부터 기술 스펙이 논의, 2016년 중반부터 기술이 개발되고, 2018년 이후에야 상용화가 가능하다고 한다. 

사물 인터넷 망에 대한 장기적 관점의 그림 

글로벌 관점에서 사물 인터넷 망은 프랑스, 스페인, 네덜란드, 영국, 미국 등에서 준비 또는 서비스 되고 있다. Sigfox의 경우 서비스 제공 국가 및 지역 확대를 위해서 1억 달러가 넘는 자금을 유치했다. 이처럼 사물 인터넷에 대한 관심이 증가하면서, 사물 인터넷 인프라인 망에 대한 투자와 시도가 확대되고 있다. LPWAN 기반의 망 사업자들이 빠르게 사세를 확장하려 하고 있고, 이에 위기감을 느낀 셀룰러 기반 장비, 부품 제조사들이 LTE를 활용한 망 기술들을 최근에 개발하고 있는 등 기술, 시장 표준에 대한 경쟁은 향후 더 치열해 질 것으로 보인다. 

우리나라에서도 국내 사물 인터넷 망에 대한 관심은 형성되고 있다. 국내 몇몇 대기업들은 사물 인터넷의 다양한 시도가 이뤄지는 해외 사물 인터넷 망 사업자들에 투자하고 있고 그 망을 이용한 테스트를 하고 있다. 

사물 인터넷은 기존의 대용량 고속전송을 주 타겟으로 형성된 통신과 달리 다량의 저용량 데이터를 안정적으로 전송하는 것이 중요할 것이다. 글로벌 트렌드와의 호환성과 표준문제가 있을 수 있다. 연결 대상 사물들이 기하 급수적으로 증가할 때 다른 통신데이터들과 충돌없이 송수신 되어야 할 것이다. 송수신에 따른 에너지 소모가 작아야 하고, 때로는 상당히 원거리까지 전송이 가능해야 한다. 우리 나라의 기존 통신 환경도 고려되어야 할 것이다. 우리나라는 다른 나라에 비해 기존 무선통신망의 밀도가 어느 나라 못지 않게 높아 이미 전국 어디나 통신 사각지대가 거의 없는 특징이 있다. 

우리 나라의 현재 여건과 장기 비전, 사물 인터넷의 특성과 발전 방향 등을 고려한 사물 인터넷 망에 대한 장기적 관점의 그림이 필요해 보인다. 외국의 경우처럼 사물 인터넷 활성화와 저변확대를 위해 망과 관련된 사업 모델 발굴도 보다 활성화 되어야 할 것이다.  <끝>