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[Let’s IoT] SKT ‘로라’ vs KT-LGU+ ‘NB-IoT’ 도대체 뭐길래?

발행일시 : 2016-12-07 14:29

 사물인터넷(IoT) 시대가 활짝 열렸다. 이통3사는 이를 위해 IoT 전용 네트워크 인프라 쌓기에 여념이 없다. 기존 LTE 기반의 LTE-M를 공통적으로 운영하는 한편, SK텔레콤은 로라(LoRa)를 통해 하이브리드 전용망을 구축하는 동시에 NB-IoT로의 전환을 계획하고 있다. KT와 LG유플러스는 상호 협력하에 NB-IoT 진영에서의 시장 선점을 노리고 있다.

사물인터넷의 개념은 최근 대두된 것은 아니다. 이통사와 제조업체 등을 통해 머신투머신(M2M)이라는 명칭으로 기술이 개발되거나 서비스가 이미 출시돼 운영되고 있다. M2M의 연장선상에서 사물인터넷은 보다 넓은 의미로의 도약을 의미한다. 이는 인프라 기술인 네트워크의 발달이 핵심 역할을 담당했다.

수년 전까지만 해도 사물인터넷을 구현하기 위해서는 장거리 네트워크 기술인 LTE나 3G 등 무선통신기술을 활용해야 했다. 또는 근거리 통신인 와이파이나 블루투스 등을 이용하기도 했다. 다만, LTE 모듈 값은 약 5만원 대로 높은 편에 속할뿐더러 전력 소모량이 많아 사물에 활용되기에는 제약이 많았다. 와이파이 또한 전력 공급이 필수적이다.

이에 따라 저전력 장거리 기술(LPWA)이 화두로 올라섰다. 단거리 저전력 기술로는 Z-웨이브와 지그비, 블루투스, 와이파이 등이 활용되면서 스마트홈의 주요 통신규격으로 적용됐지만 장거리 기술은 그에 따른 통신망 구축이 필요했고, 글로벌 기준 규격이 잡혀야 했다.

저전력 장거리 통신기술(LPWA)는 광역 IoT를 실현하기 위한 기준을 제시하고 있다. 1GHz 주파수 대역 이하의 면허 대역 또는 비면허대역을 활용하며, 지하까지도 원활하게 통신이 이뤄져야 한다. 수십억 개의 단말 노드 연결 또는 확장이 돼야한다. 배터리는 AA규격당 10년 이상 가야 한다. 모듈제작비용 또한 5달러 이하로 낮아야 한다.

이러한 기준을 통해 LTE망을 활용하는 LTM-M과 로라, 시그폭스 등이 유력하게 떠올랐다. 이 중 이통3사는 LTE-M을 공동 채택하는 한편, SK텔레콤이 로라망을 구축하면서 KT-LG유플러스 연합과의 경쟁이 치열하게 전개되고 있다.

시장조사업체 가트너는 2020년 세계 산업규모가 1조2000억 달러, 한화 약 1400조원에 달할 것으로 예상했으며, 그중 LPWA로 인한 산업규모만 2100억 달러, 한화 약 253조원이 넘을 것으로 전망했다. 그만큼 IoT의 근간이 되는 인프라 구축은 중요한 역할이다.

SK텔레콤 직원이 IoT 네트워크망 작업에 여념이 없다. (사진=SKT) <SK텔레콤 직원이 IoT 네트워크망 작업에 여념이 없다. (사진=SKT)>

◇ SKT의 선택 ‘로라’, 시장 선점 효과 ‘톡톡’
로라는 ‘롱 레인지(Long Range)’의 약자로 광범위한 커버리지와 적은 대역폭, 긴 배터리 수명과 저전력 등의 특징을 갖춘 IoT 전용 네트워크 기술로 저전력 장거리 통신기술(LPWA) 중 유력한 후보로 꼽힌다.

정부에서도 이러한 중요성을 실감, IoT 산업 활성화를 위해 IoT용 비면허 대역의 주파수 출력 상향 조정한 바 있다. IoT용 요금제에 대한 규제 완화와 IoT용 비면허 대역 주파수 추가 확보 방안도 발표됐다.

LPWA의 기준에 부합하는 IoT 기술로 로라와 시그폭스(Sigfox)를 꼽을 수 있다. 이 중 SK텔레콤은 로라를 선택했다. ‘로라’의 속도는 10Kbps 수준으로 주파수 비면허대역을 사용한다. 전력소모가 적어 10년 이상 사용할 수 있다. 비용도 저렴한 편에 속한다.

로라는 2015년 초 IBM과 셈테크(Semtech), 액틸리티(Actility), 마이크로칩(Microchip), 네덜란드 1위 이동통신 사업자 KPN, 스위스 1위 이동통신 사업자 스위스콤(Swisscom) 등 유럽의 주요 이통사 등 다양한 사업자가 모여 구성된 로라얼라이언스를 통해 작업이 이뤄지고 있다. 표준은 2015년 6월 16일 발표한 LoRaWan R1.0 개방형으로 가닥을 잡았다.

각각의 로라 기기들은 하나의 게이트웨이를 통해 연결된다. 게이트웨이에서는 기존 네트워크와 연결돼 데이터를 전송된다.

SKT 로라 개념도 (사진=SKT) <SKT 로라 개념도 (사진=SKT)>

SK텔레콤은 지난해 7월 12일 아시아 이동통신 사업자 최초로 ‘로라얼라이언스’에 가입했다. 당시 로라 얼라이언스 스탈 피터슨(Staale Pettersen) 의장은 “대한민국 1위 이동통신 사업자인 SK텔레콤의 가입을 진심으로 환영한다”며, “로라 얼라이언스의 기술이 사물간 연결성을 증대시켜 고객에게 보다 다양한 서비스를 제공하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 환영의 뜻을 밝히기도 했다.

다만 경쟁사들이 지목하고 있는 단점은 비면허대역을 사용한다는 점이다. 면허대역 대비 주파수 간섭이 발생할 확률이 높다는 것. 또한 새로 망을 구축해야 한다는 단점도 안고 있다.

SK텔레콤은 정면으로 반박하고 있다. 망구축에 높은 비용이 필요치 않으며, 주파수 간섭이 일어날 수는 있으나 채널을 바꾸는 등의 기술적인 보완으로 해결, 문제가 되지 않는다는 입장이다.

SK텔레콤은 로라얼라이언스에 가입한 지 1년 만인 지난 7월 4일 로라 전국망 구축을 완료했다.

당초 SK텔레콤은 대구 IoT 테스트베드에 5월말까지 우선 구축한 후 상반기까지 인구대비 99%, 전국 면적 대비 90% 수준의 전국망을 제공할 계획이었다. 이에 따라 SK텔레콤은 지난 5월 31일 대구 전역에 로라 네트워크를 구축 완료했다.

대구 전용망 구축은 도시 단위에 적용한 첫 사례다. 대구시는 IoT 분야 선도 지자체로서, 로라 네트워크를 동대구 벤처밸리에 위치한 공공기관의 에너지 효율화 사업 및 대구시내 약 3000여 가구의 가정 에너지 효율화 사업 등에 최우선 적용할 계획이다.

SK텔레콤은 지난 7월 로라 전국망 상용화를 완료했다. (사진=SKT) <SK텔레콤은 지난 7월 로라 전국망 상용화를 완료했다. (사진=SKT)>

로라 전국망 상용화에 성공한 SK텔레콤은 즉각적으로 네트워크 활용 방안에 대해 발표했다. SK텔레콤은 월 이용료 350원에서 2000원 가량의 IoT 전용 회선 요금제를 발표했다. 예를 들어 1시간 1회 소량의 데이터를 전송하는 가스 검침기의 경우 월 350원의 최저 요금제로 이용 가능하다. 월 100MB 용량을 사용할 경우 월 2000원에 이용할 수 있다.

장기 약정 할인 및 다회선 할인을 적용해 최대 28% 추가 할인이 가능하게 설계했다. SK텔레콤에 따르면 최소 연 3020원에서 최대 연 1만7280원으로 이용이 가능하다.

SK텔레콤은 이후 지난 7월 14일 프랑스 니스에서 개최된 ‘한-EU IoT 협력 회의’에 참여해 EU와 ‘로라’ 네트워크 로밍 시스템 개발에 협력하기로 했다. ‘로라’ 국제 로밍이 성사되면, 여행가방 위치추적 서비스 등 국가간 이동 시 안전하고 편리한 서비스를 이용할 수 있게 된다.

가령, 해외에서 여행가방을 분실하거나 다른 여행객과 가방이 바뀐 경우에도 IoT 네트워크 국제 로밍으로 자신의 여행가방에 IoT 기반의 위치 추적 장치를 부착해 국내에서 발송한 가방의 유럽내 위치를 확인할 수 있게 된다.

SK텔레콤은 유럽 내 주요 IT기업들에게 ‘로라’ 로밍 시스템 개발 협력을 제안했으며, ‘로라’망을 시험운영하고 있는 프장스 SI업체 CEA와 EGM이 환영의 뜻을 밝히고 로밍 연동 규격등을 도출키로 합의했다.

SK텔레콤은 지난 10월 11일 로라 국제 연합체 세계 총회를 한국에서 개최하는데 공헌했다. ‘로라를 통해 글로벌로 연결되는 사물들’이라는 주제로 열린 총회외세는 SK텔레콤이 구축한 로라 네트워크 현황과 상품 및 서비스 개발 현황 공유가 메인 세션으로 진행됐다.

IoT 전용망의 글로벌 생태계 활성화를 위해 로밍 등 로라 네트워크 및 관련 기술의 표준을 논의하고, 글로벌 차원의 마케팅, 전략, 보안 관련 아젠다를 협의했다.

KT와 LG유플러스는 초기 LTE-M을 활용한 IoT 서비스를 선보였다. (사진=KT) <KT와 LG유플러스는 초기 LTE-M을 활용한 IoT 서비스를 선보였다. (사진=KT)>

◇ 내년 IoT 네트워크 경합 ‘NB-IoT’로부터
이통3사가 NB-IoT를 상용화하기 전에 우선적으로 LTE-M에 집중했다. LTE-M은 LTE-MTC의 줄임말이다. LTE를 활용 기계 끼리 커뮤니케이션하는 기술이다.

통신표준화기구 3GPP는 사용자들의 단말 단의 성능을 카테고리로 나눈다. LTE-MTC에 속하는 것은 LTE-CAT1, LTE-CAT0이 해당된다.

업체별로 LTE-M을 달리 말하고 있어 혼란이 야기되기도 한다. 3GPP가 올해 6월 마무리한 릴리즈13에서는 LTE-CAT M1이 있다. 여기서 사용된 M또한 MTC를 일컫는다. 퀄컴의 경우 LTE-M을 릴리즈13에서 표준화될 기술이라고 적어놨다. KT와 LG유플러스가 2년 가량 언급한 LTE-M은 릴리즈12 이전의 기술이다.

LTE-CAT1의 스펙은 이미 3GPP 릴리즈8때부터 명시돼 있었다. 기지국과 단말 각각의 안테나를 여러개 활용해서 데이터를 송수신하는 MIMO 기술을 활용할 순 없지만 단말 단에 안테나가 2개 장착된다. 활용 주파수 대역폭은 20Mhz다. 도달 거리는 업체별로 차이가 있지만 10km 미만이다.

CAT1의 최대 속도는 다운로드 10Mbps, 업로드 5Mbps다. 음성을 전송할 수 있는 정도의 속도다. 저화질의 동영상도 가능하다.

LTE-CAT0는 지난해 릴리즈12때 소개된 기술이다. 업다운 모두 1Mbps의 속도이며 주파수 대역폭은 20Mhz를 활용한다. CAT0 단말의 경우 안테나를 1개만 활용한다. 동시 송수신이 불가능한(반이중통신) 기술이다. CAT0의 경우 전력 소모를 줄이는 PSM 기능이 적용됐다.

릴리즈8때 스펙이 정립된 CAT1의 경우 IoT 시장에 대한 통신사, 제조사들의 관심에 따라 지난해부터 점차 주목받기 시작했다. 릴리즈12의 CAT0의 PSM 기술이 CAT1에도 적용되기 시작했다. 지난해 퀄컴은 PSM 기능을 추가한 CAT1 칩셋(9x07-1)을 발표하기도 했다. 올해 상반기 이동통신사들이 선보인 LTE-M(CAT1) 모듈은 대부분 퀄컴의 칩셋이 적용된 제품들이다.

KT와 LG유플러스가 최근 전국망 상용화를 위해 분주하게 움직이고 있는 IoT전용망이 NB-IoT를 기반으로 한다. NB는 내로우밴드(Narrow Band)의 약자다. 주파수 대역을 극도로 적게 활용하는 사물인터넷(IoT)용 통신 기술이다. 지난 6월 22일 발표된 릴리즈13에서 공식 표준화됐다.

KT와 LG유플러스가 NB-IoT 구축에 힘을 모았다. (사진=KT) <KT와 LG유플러스가 NB-IoT 구축에 힘을 모았다. (사진=KT)>

NB-IoT는 주파수 대역폭 180Khz, 전송속도는 다운로드 기준 100에서 200kbps에 불과하다. 협대역을 활용할 시 장점은 가드밴드 대역에서 상용화를 할 수 있다는 점이다. 가드밴드는 주파수 대역과 대역 사이에 간섭을 줄이기 위해 떼어 두는 대역이다.

NB-IoT는 하나의 셀에 최대 5만개의 기기를 연결할 수 있으며 5Wh 전력량을 기준으로 최대 10년간 사용할 수 있도록 개발됐다. CAT0와 마찬가지로 동시송수신이 불가능하다. 커버리지는 CAT1과 비교해 5km 가량 더 넓다.

극도로 적은 전력소모량, 넓은 커버리지, 셀당 최대 5만개의 기기를 연결할 수 있어 소물인터넷 가운데서도 가장 ‘소물’에 적합한 기술이다. SK텔레콤이 올해 7월 상용화한 로라와 경쟁을 벌이는 기술로도 꼽힌다.

올해 6월 작업이 마무리된 릴리즈13에서 NB-IoT 외에도 다른 소물인터넷 기술이 표준화됐다. 이름은 LTE CAT-M1. 다른 말로는 eMTC라고도 불린다. 릴리즈12에서 표준화됐던 CAT0의 계보를 잇는다고도 볼 수 있는 기술이다.

LTE CAT-M1은 CAT1과 NB-IoT 사이의 기술이다. 1.08Mhz 주파수 대역을 활용하며 최대 다운로드 속도는 1Mbps다. CAT0, NB-IoT와 마찬가지로 동시송수신이 불가능하다. 도달거리는 CAT1 보다 넓지만 NB-IoT 보다 소폭 짧다. 최대 속도가 1Mbps에 불과하지만 음성통화를 지원할 수 있도록 했다.

김문기 기자 (moon@nextdaily.co.kr)

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