[스투/포커스] 스마트시티에서 보폭 넓히는 IoT 및 저전력원거리통신(LPWAN) 솔루션

스마트시티에서 IoT(사물인터넷) 기술은 초창기부터 접목됐다. 스마트시티 인프라의 요소기술로 적용해야 할 기본 솔루션이었고 이는 스마트시티 기획자나 관리자에게는 상식으로 통했다. IoT 센서와 이들을 연결하는 네트워크는 5G 및 LPWAN(저전력 원거리 통신망)과 결합해 실시간 데이터 수집을 원활하게 만들어 준다. 그렇게 얻어진 대규모의 데이터들은 빅데이터로 집약돼 신속한 분석과 대응을 가능하게 만들어 주었다. 네트워크는 스마트시티의 신경조직으로, 성능의 우수성에 따라 스마트시티의 완성도가 결정됐다.

통신 전문가들은 LPWAN에 관한 한 1960년대에 창업한 하이테크 기업 셈텍(Semtech)의 솔루션을 첫 손가락에 꼽는다. 초창기에는 반도체 및 반도체 장비 업종으로 힘을 키웠으나 시간이 흘러 스마트시티 트렌드가 대세로 부상하면서 IoT와 LPWAN으로 눈을 돌려 대 성공을 거두었다. 특히 장거리 데이터 전송이 가능한 무선통신 방식인 셈텍의 LoRa(장거리: Long Range) 기술은 세계적으로 독보적인 것으로 인정받고 있다.

셈텍의 무선 및 센싱 제품 그룹을 책임지고 있는 알리스테어 풀턴 수석 부사장은 저전력 장거리 무선 네트워크가 스마트시티 건설 실현에 일조하고 있으며 이는 이제 시작일 뿐이라고 주장한다. 스마트시티는 시민들의 삶의 질을 향상시키고, 환경적인 측면에서 탄소 배출을 줄이는 핵심 도시다. 스마트시티에서 전력, 공기 및 수질, 운송 등 유틸리티와 서비스 부문을 모니터링하려면 견고하고 비용 효율적인 네트워크와 신뢰할 수 있는 저비용 센서가 필요하다는 지적이다.

스마트시티는 시민과 도시 방문객의 풍요로운 삶을 보장하고 도시의 지속가능성을 높이기 위해 IoT 기술을 조기 채택했다. IoT 센서 네트워크의 가장 큰 장점은 효율성을 개선하고 도시 자원을 더 잘 관리한다는 것이다. IoT 인프라를 통해 실시간으로 취득하는 데이터는 발생 가능한 위험에 도시가 신속하게 대처할 수 있도록 지원한다. 여기에서 매우 중요한 것은 IoT 센서들을 모두 결합해 연결성을 높이는 것이다.

풀턴은 스마트시티월드와의 인터뷰에서 스마트시티의 연결성을 높이는 수단으로서는 ‘저전력 센서 네트워크’가 핵심이라고 말했다. 통신 솔루션 중의 하나이기도 하지만, 셈텍의 기술이 스마트시티가 가장 필요로 하는 네트워킹 솔루션이라는 주장이 암암리에 실려 있다.

배터리 또는 태양 전지로 구동되는 저전력 무선 센서는 IoT 네트워크 내에서 핵심 데이터를 제공한다. IoT 센서를 기반으로 한 LPWAN은 배터리 수명이 수십 년으로 정기저인 배터리 교체가 필요치 않으며 도시에서의 데이터 모니터링 네트워크 구축비용을 최소화한다. 실제로 세계경제포럼과 IoT어낼리틱스의 공동 보고서에 따르면 현재 IoT 네트워크 구축의 84%가 유엔이 정의한 지속가능개발목표(SDG)에 맞춰지고 있다. 스마트시티에서의 대표적인 쓰임새는 ▲스마트 빌딩 ▲스마트 홈 ▲공급망 관리 및 물류 등 세 가지 분야다.

도시는 일반적으로 가장 많은 에너지를 소비하고 가장 많은 폐기물을 생성하기 때문에 자원 사용을 최적화할 필요가 있다. LPWAN 네트워크에서 획득하는 정확한 실시간 데이터를 활용해 관리자들은 보다 유연하고 민첩한 관리를 취하고 의사를 결정할 수 있다. 상대적으로 낮은 주파수(서브 GHz 단위의 낮은 전파대역) LPWAN을 사용하면 빌딩 내부 시설의 모니터링까지 가능해진다. 저주파수는 빌딩 내 침투 기능이 우수하기 때문이다. 건물 시스템을 통해 온도, 습도 및 조명을 관리하여 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 것이다. 유럽의 경우 868MHz를 사용하며 미국은 912MHz에서 작동되는 LPWAN을 활용한다. 센서는 건물에서 빛 또는 열에너지를 수집해 자체적으로 에너지를 생산 공급한다. 와이파이 및 직비 등 다른 프로토콜과 연결되는 2.4GHz 대역을 사용하는 경향도 있다. 이 역시 다른 솔루션과 쓰임새는 유사하다.

스마트 빌딩에 적용되던 LPWAN 기술이 최근에는 가정 시장으로까지 영역을 넓히고 있다. 와이파이와 블루투스가 지배적인 스마트 홈에서 LPWAN 기술은 다양한 스마트 장치의 안정적인 모니터링과 설정을 제공하는데 사용된다. 예를 들어, 스마트 스피커에 LPWAN 기술을 사용하면 다른 스마트 장치를 홈 네트워크에 쉽게 추가할 수 있다. 스마트 스피커를 LPWAN 게이트웨이로 사용하면 인접 센서에서 데이터를 픽업할 수 있어 더 많은 분석을 할 수 있다.

공급망 및 물류에서의 활용도 확대되는 추세다. 대표적인 사용 사례가 추적 기능이다. 공장에서 출하돼 스마트시티에서 상품이 소비되기 까지 제품을 추적할 수 있다. 표준화된 LPWAN 기술을 사용하면 제조 라인을 통과하는 장비를 추적하는 데 사용되는 것과 동일한 저비용 센서를 사용하여 온라인 유통 창고 또는 상점 및 고객에게 배송되는 과정을 안전하게 추적할 수 있다. 도난이나 분실이 발생하면 LPWAN 센서가 현재 위치를 제공한다.

이 같은 추적 센서는 공공 LPWAN 서비스에서는 물론 스마트 홈 네트워크 적용도 증가하고 있다. 추적 센서 데이터는 스마트시티에서 최소한의 비용으로 실시간 업데이트를 제공한다.