[4차산업 iot 분석㉘-1] “사물인터넷”… 연결의 미래

[디지털비즈온 김맹근 기자] 사물인터넷의 시작은 각종 센서들이 포함된 센싱 계층이다. 이러한 센서들은 네트워크 계층에서 제공하는 각종 통신 기술로 연결되어 서로 상호작용하며, 데이터를 생성하여 미들웨어 계층에 있는 플랫폼 서버에 전달한다. 서버는 센서로부터 수집한 데이터를 취합, 분류, 분석하여 의미 있는 정보를 생성하고 이를 공유하기 위한 API를 제공한다. 이렇게 가공되어 제공되는 정보들은 우리의 삶을 더욱 편리하게 만들어주는 수많은 사물인터넷 서비스들로 이어진다.

우리는 4차 산업혁명 시대를 맞이하고 있다. 4차 산업혁명은 물리 기술, 디지털 기술, 생물학 기술 등 다양한 첨단 기술들의 융·복합을 통해 주도하는 새로운 산업혁명의 시대를 의미한다. 4차 산업혁명에서 가장 중요한 키워드는 융합과 공유이다. 사물인터넷은 각 분야 데이터의 융합과 공유를 위해 빠질 수 없는 기술이며 각 분야의 기술을 이어주는 근간이다.

메켄지사의 대니얼 알센, 마크 파텔, 제이슨 샹쿠안에 따르면, 사물인터넷(IoT)은 인터넷을 통해 원활하게 통신하는 연결된 스마트 장치의 네트워크로서 우리가 살고 일하는 방식을 변화시키고 있다. 농장에서는 무선 IoT 센서가 전국의 농업 전문가에게 토양 수분과 영양소 정보를 전달할 수 있다.

수년 동안 지속되는 배터리를 장착한 IoT 경보 시스템은 주택 소유자들에게 장기적 보호를 제공한다. 사람과 애완동물 모두를 위한 웨어러블 피트니스 장치는 활동 수준을 모니터링하고 심박수와 호흡에 대한 피드백을 제공할 수 있다. 이러한 애플리케이션은 서로 다른 목적을 제공하지만, 모두 강력한 연결에 대한 의존이라는 한 가지 특성을 공유한다.

커넥티비티 솔루션을 모색하는 IoT 이해당사자에는 자체 사용 또는 일반에 판매하기 위해 IoT 지원 제품을 구매하는 다양한 업종의 라디오 및 칩셋 메이커, 플랫폼 벤더, 디바이스 제조업체, 기업 등이 포함된다. 이들 기업은 이제 서로 다른 대역폭, 범위, 비용, 신뢰성 및 네트워크 관리 기능을 가진 30개 이상의 연결 옵션 중에서 선택할 수 있다.

끊임없이 진화하는 기술 요구사항과 결합된 이 넓은 다양성은 진퇴양난의 상황을 만들어낸다. 이해당사자들이 한 가지 연결 옵션에 베팅하고 또 다른 연결 옵션이 지배적이 되면 IoT 기기, 애플리케이션 및 솔루션은 빠르게 구식이 될 수 있다. 연결지형이 어떻게 진화하는지 머뭇거린다면 더 공격적인 경쟁자들에게 뒤쳐질 수 있다.

현재 개선되고 있는 휴대폰 5G 네트워크는 결국 IoT 연결을 위한 범용 솔루션이 될 것이다. 일부 글로벌 통신망과 산업용 애플리케이션은 현재 5G를 사용하고 있지만 개발 및 구축 비용이 높아 최소 5년 이상 이 기술을 널리 보급할 수 없을 것이다. 사물인터넷(IoT) 관련 연간 경제효익이 2025년까지 3조9000억~11조1000억 달러에 이를 것으로 예상되는 가운데 기업들은 5G가 도착할 때까지 IoT 투자를 미룰 수 없다.

리더들이 현재 니즈에 가장 잘 맞는 커넥티비티 솔루션을 파악할 수 있도록 IoT 애플리케이션이 보편적인 자동차, 제조 건설, 소비자 등 13개 분야를 분석했다. 각 부문에서는 가능한 사용 사례, 즉 IoT 솔루션에 가장 부합할 수 있는 작업이나 활동에 대한 연결 요건에 초점을 맞췄다. 그런 다음 각 연결 솔루션에 가장 적합한 솔루션을 식별했다. 또한, 강력한 연결 전략의 요소뿐만 아니라 연결 환경의 진화에 영향을 미칠 수 있는 비즈니스 요인도 검토했다.

다양한 종류의 연결 제품

IoT 연결 옵션을 고려할 때 기업은 무면허, 저전력, 광역(LPWA), 셀룰러(무선 통신망), 외계 등 4가지 범주에서 솔루션을 선택해야 한다. 각 IoT 활용 사례는 대역폭, 범위, 기타 연결 기능에 대한 고유한 요구 사항을 제시하기 때문에 기업들은 이들 기술 중에서 선택하기가 어려울 수 있다. LPWA 옵션도 아직 구축 초기 단계여서 평가하기 어렵고, 더 큰 규모로 구현하기 전에는 잠재력과 단점이 충분히 드러나지 않을 것이다.

라이센스가 없는 연결 솔루션

이 솔루션들은 특정 기업에 독점적으로 허가된 것이 아니라 일반인들이 이 기술을 사용하는 모든 IoT 기기에서 접근할 수 있게 해준다. 무면허 솔루션은 이동 통신사에 의존하기보다 상대적으로 저렴하고 기업이 자체 네트워크를 관리할 수 있게 해준다. 단점으로는 무면허 기술이 신호 전송에 지장을 줄 수 있는 건물이 많은 등 전기적 또는 환경적 장애물에 의한 간섭에 취약하다.

또한 장거리(100m 이상)에서도 연결을 제공하는 데 어려움을 겪는다. 기업들은 무면허 연결을 위한 다양한 옵션을 가지고 있는데, 이 모든 것들은 뚜렷한 특징을 가지고 있다. 예를 들어, 아마도 가장 잘 알려진 무면허 옵션인 Wi-Fi의 대역폭은 초당 최대 1기가바이트에 달한다. 블루투스, 지그비, Z-Wave용 밴드보다 높다.

저전력 광역 연결

LPWA(Low Power Wide Area, 저전력 광역) 기술은 배터리 수명이 길고 범위가 넓을 뿐 아니라 신뢰성이 높고 저렴한 비용과 연관성이 있다. 어떤 기술도 이 네 가지 특성을 조합하여 제공하지 않는다. 예를 들어, 무면허 기술은 신뢰할 수 없는 반면, 셀룰러 기술은 비용이 많이 들고 단일 충전으로 여러 해 동안 전력을 공급할 수 없다. 따라서, LPWA는 IoT 연결에서 충족되지 않은 요구를 충족시킨다.

현재 전 세계 인구의 20%만이 LPWA 네트워크로 커버되고 있어 향후 5년 이내에 디폴트 솔루션이 될 수는 없지만, 그 가용성은 빠르게 증가하고 있다. 2022년까지 대부분의 IoT 애플리케이션은 LPWA 네트워크를 사용하게 되어 연결 선택이 덜 혼란스러울 것으로 예상한다.(5G는 여전히 그 시점에서는 널리 이용되지 않을 것이다.)

인제뉴(옛 온램프 무선), 링크랩스, 로라, 시그폭스, 웨이트리스 등 독점 LPWA 기술을 개발한 기업도 있다. 연결지침을 개발하는 기구인 제3세대 파트너십 프로젝트도 다수 또는 모든 모바일 기기, 칩셋, 모듈 제조사가 지원하는 여러 비수용적 기술을 표준화하기 위해 노력하고 있다.

여기에는 최신 LPWA 옵션으로 사물인터넷(Internet of Things)용으로 특별히 개발된 협대역 IoT(NB-IoT)가 포함된다. 기타 비수용적 기술로는 LTE 머신형 통신(사용자 장비 카테고리 1, 0, M), 확장 적용 GSM(EC-GSM), 저투과 네트워크 등이 있다.