이동통신 3사가 선택한 IoT 기술

[IT동아 김태우 기자] 사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 사물에 센서와 통신 기능을 적용해 인터넷에 연결할 수 있도록 하는 기술을 말한다. 이미 전구, 보일러, 가스 밸브 등 인터넷에 연결되는 다양한 사물이 나와 있는 상태이며, 점점 온라인에 연결되는 사물은 늘어나고 있다.

그러다 보니 이동통신사가 요즘 열심히 하는 것 중의 하나가 사물인터넷이고, 그중에서 소물인터넷이 주목받고 있다. 소물인터넷을 구현하기 위해 이동통신사가 주목하는 것이 바로 저전력 장거리 무선통신 기술이며, 이미 국내 이통 3사는 관련 망을 구축하거나 완료한 상태다.

나 홀로 행보 SK텔레콤

저전력 장거리 무선 통신으로 만들어지는 소물인터넷은 상시 전원 없이 배터리로 데이터를 전달하는 사물들이 연결된 망이다. 그러므로 내장된 배터리만으로도 오랫동안 작동되어야 하는 것이 중요하다. 10년 이상 구동되는 것을 목표로 한다. 반면 속도는 소량의 데이터를 전달하기에 빠를 필요가 없다. 이통 3사 모두 이를 위해 기술을 도입한 상태로 SK텔레콤만 다소 다른 길을 걷고 있다.

먼저 KT와 LG유플러스는 저전력 장거리 무선통신 기술로 LTE-M을 상용화했다. 이름에서 알 수 있듯이 기존 LTE망을 소물인터넷에 맞게 변형한 기술이다. 기존 LTE 기지국을 사용할 수 있다는 장점이 있다.

하지만 SK텔레콤은 다른 전략을 펼친다. 비면허 대역을 사용하는 LoRa(로라)와 LTE-M을 함께 사용하는 하이브리형을 선택한 것. 로라망은 이미 대구시에 망 구축을 완료한 상태고, 이달 중에는 전국망 구축을 목표로 하고 있다.

LTE-M과 로라

LTE-M과 로라는 전혀 다른 기술이다. 먼저 LTE-M은 너무나 익숙한 LTE를 활용한 저전력 통신 기술이다. 기존 LTE 망을 쓰기 때문에 추가 기지국 구축 비용이 없으며, 주파수도 할당할 필요가 없다. 비용은 줄이면서 소물인터넷 서비스를 할 수 있는 것. 또한, 면허대역 주파수이기 때문에 주파수 간섭으로 인한 통신품질의 저하가 없으며, 로밍을 통해 글로벌 확장도 할 수 있다.

카테고리(Cat)는 1, 0, M 등이 있는데, 현재 국내 이통 3사가 상용화한 것은 Cat-1이다. 대역폭은 20MHz를 쓰며, 최대 다운로드 속도는 10Mbps, 업로드 속도는 5Mbps다. 전파 자원이 한정되어 있다는 측면에서 Cat-1은 효율성이 좋지는 않다. Cat-0은 대역폭 20MHz, 최대 다운로드 1Mbps, 최대 업로드 1Mbps이며, Cat-M은 대역폭 1.4MHz, 최대 다운로드 1Mbps, 최대 업로드 1Mbps다. 이통사 입장에서는 Cat-M까지 확대할 수밖에 없다.

Cat-1의 원 표준에는 PSM(Power Saving Mode)가 포홤되어 있지 않았다. 저전력이 중요한 만큼 Cat-1은 소물인터넷에 적합하지 않다고도 볼 수 있다. 하지만 PSM이 추가되면서 국내에도 상용화 급물살을 탔다.

LTE-M은 NB-IoT로 진화하게 된다. 대역폭은 고작 200KHz밖에 되지 않으며, 최대 다운로드, 업로드 속도는 100Kbp 밖에 되지 않는다. KT는 올해 1500억 원을 NB-IoT에 투자할 계획이며, 2017년에는 상용화를 목표로 하고 있다.

SK텔레콤이 상용화한 로라는 비면허대역 주파수를 사용한다. 900KHz 대역이다. 이 주파수 대역은 스마트홈 서비스에 사용되는 Z웨이브나 자동차 키 등에 쓰인다. 속도는 5~300KHz 정도다. 도심에서는 커버리지가 5km 정도인데, SK텔레콤에 따르면 1~2km밖에 되지 않는다고 한다.

미래부는 지난 3월 비면허주파수 대역 출력 기준을 상향 조정했다. 이는 전국망 설치를 할 수 있으려는 조치인데, 이 때문에 Z웨이브 등 기존 비면허주파수 대역을 활용하는 기술과 주파수 간섭 등의 문제가 제기되기도 했다. 로라는 LBT(Listen Before Talk) 기술을 사용해 간섭문제를 해결하고 있다. 데이터 통신을 위해 주파수를 쏘기 전 간섭을 측정한 뒤 간섭 우려가 있는 주파수 채널을 피해 다른 채널을 사용하게끔 해주는 기술이다.

왜 로라인가?

LTE-M은 기존 LTE 기지국을 사용하기 때문에 큰 비용을 들이지 않고 망 구축을 할 수 있지만, 로라(LoRa)는 망 구축을 새로 해야 한다. 그만큼 큰 비용이 들 수밖에 없다. 그런데도 SK텔레콤은 LTE-M과 함께 로라를 별도로 도입했다. 무엇 때문일까?

일단 로라는 구조가 LTE-M 보다 간단하다. 디바이스와 네트워크 서버간에 프로토콜이 수행되며, 기지국은 무선 수신 패킷을 단순히 백홀 구간으로 전달하는 것이 전부다. 그런 만큼 기지국 장비와 단말기 구조가 간단하다. 또한 모듈 가격도 LTE-M보다 저렴하다. 최근에는 로라 모듈 가격이 5달러까지 내려온 상태다. 업체 참여 부담이 줄어드는 만큼 생태계를 만드는 데 좀 더 유리하다.

비면허주파수 대역을 쓴다는 점도 작용했을 것으로 보인다. 상반기 주파수 경매로 SK텔레콤의 LTE 주파수 보여는 3사 중 가장 많아졌다. 그동안 전체 가입자 대비 주파수가 넉넉하지 않은 상황이었는데, 숨통이 좀 트인 셈이다. 하지만, 여기에 소물인터넷이 가세한다면 다소 부담스러울 수 밖에 없다. 사물의 인터넷 접속은 급격히 증가할 것으로 예상되고 있는 상황에서 LTE 망에 부담을 주기보단 로라로 부담을 덜 수 있는 셈이다.

마지막으로 IoT 전용 요금제를 LTE-M보다 더 저렴하게 책정할 수 있다. SK텔레콤은 전용 요금제 출시를 준비 중인데, 약정 기간 및 회선 규모에 따른 차별적 할인율을 적용할 계획이다. 또한, LTE-M망 이용 시보다 대폭 인하된 수준의 요금으로 이용할 수 있다고 밝혔다.

글 / IT동아 김태우(TK@itdonga.com)