산업기술/제조/경영

Nikkei Business_2017.4.24 (p68~70)

LPWA (무선통신 기술), 느리지만 싸고 멀리 전달
Solar Comb, KCCS, NTT 도코모, 소프트뱅크 등 개발 경쟁 돌입

▶ IoT에 LPWA를 사용하는 4가지 장점 → 싸고 간단, 오래가며 장거리 통신도 가능
① 비용이 저렴 → 휴대폰과 비교하면 10분의 1 이하
② 배터리가 오래간다 → 수 년 단위로 하는 배터리 교환이 필요 없다
③ 통신 가능한 거리가 길다 → 수km~수십 km까지 통신 가능
④ 허가 없이 사용 가능 → 전파 면허를 취득하지 않고도 사용 가능

▶ LPWA의 용도 사례 → 상황이 궁금한 것은 무엇이든 대상이 된다
① 어린이나 노인 원격 돌보미 → 휴대폰을 가지는 것보다 적은 비용
② 야채, 과일의 재배 관리 → 넓은 농장에서도 사용 가능
③ 교량 등의 인프라 관리 → 오랜 기간 배터리 교환 없이 사용 가능
④ 가전제품 정보 관리 → 면허 없이 사용 가능

저비용에 성(省)전력, 원거리까지 통신이 가능한 무선기술「LPWA (Lower Power Wide Area)」가 등장. IoT의 아이디어를 구현할 수 있게 되어 많은 기업이 개발 경쟁에 돌입했다. 목장의 우유 관리부터 화장실 혼잡 상황 파악까지, 서비스가 다양한 것이 그야말로 백화요란(百花擾亂)이다.

「무리에서 떨어져 있는 암소는 젓이 잘 나오지 않는다」. IT벤처기업인 솔라콤(도쿄)의 타마카와(玉川) 사장은 말한다. 「센서를 사용하여 젖소 한 마리당 이동데이터를 분석한 결과, 이런 경향이 확실하다」. 홋카이도 오비히로(帯広)시에 있는 목장에는 IoT를 딴「Internet of Animals」라는 프로젝트를 시작했다. 모든 젖소의 목에 밸트형의 센서를 장착. 현재 위치 및 체온, 하루 운동량 등을 실시간으로 측정한다.

센서로 수집한 데이터는 목장 내에 설치된 기지국에 무선으로 송신. 클라우드 상에서 해석하면, 젖소가 운동하고 있는지, 휴식을 취하고 있는지 상태를 파악할 수 있다. 임상 데이터와 조합시켜보면 발정기 및 질병의 예후도 알 수 있다. 한 마리씩 수의사가 진찰하는 수고를 덜 수 있게 되었다. 

농업 IT벤처인 팜노트(북해도)는 솔라콤의 시스템을 사용하여, 데이터의 축적과 분석하는 서비스를 낙농∙축산농가에 제공한다. 목장 내의 문제를 조기에 발견하여, 우유의 생산성 개선으로 이어갈 생각이다. 이 프로젝트의 핵심이 되는 것은 「LPWA(Lower Power Wide Area)」로 불리는 통신기술이다. 인터넷에 접속하는 기지국과 센서 및 통신기기 등의 단말기를 무선으로 연결시키기 위한 규격으로, IoT를 실현하는 비장의 카드로써 전세계에 급속도로 보급되고 있다.

일본 국내에서는 2017년을「LPWA의 원년」으로 부르고 있다. 솔라콤 및 쿄세라 커뮤니케이션 시스템(KCCS)가 올 2월에 상용 서비스를 시작했다. NTT도코모 및 KDDI 등의 휴대폰 회사까지 더해져, 대형 IT 밴더도 연이어 실증실험에 뛰어들고 있다. 엄밀하게는 LoRaWAN(로라완) 및 SIGFOX(시그폭스) 등의 복수의 방식이 있으나, 장거리와 저소비 전력을 특징으로 하는 무선통신기술의 총칭으로써 LPWA로 불리고 있다.

LPWA의 통신 속도는 100비트/초~수십 킬로비트/초. 일반의 휴대폰 회선과 비교했을 때 상당히 느리다. 그런대도 각 사가 모두 서비스를 제공 및 실증실험에 들어가는 이유는 LPWA가 기존의 무선통신에는 없는 특징을 가지고 있기 때문이다. IoT에서는 대량의 데이터를 항상 송수신할 필요가 없다. 오히려 비용의 저렴함이나 성(省)전력, 원거리 통신이라는 LPWA의 강점이 활용되는 분야이다. 4개의 특징에 대해 순서대로 알아 보겠다.

-- 통신 비용은 10분의 1로 --
첫 번째 특징은「비용이 싸다는 것」. 전에 설명한 홋카이도의 목장에서는 젖소와 기지국간의 통신은 무선 LAN과 같아 자유롭게 사용할 수 있다. 한 마리씩 따로 장착된 센서에 휴대폰의 SIM카드를 넣을 필요 없이, 기지국으로 접속한 회선의 통신비만 지불하게 되어 있다.

휴대폰을 사용할 경우, 법인용의 통신회선에도 매달 수 백 엔은 필요하다. LPWA를 사용하면 1회선 만큼의 요금으로, 복 수의 단말기를 인터넷에 접속할 수 있다. 센서 제조업체로써 LPWA를 사용하여 주자관리 서비스를 제공하고 있는 옵텍스(Optex)에 따르면, 설치 대수에 따라 다르지만, 단말기 1대당 통신 비용은 월 수십엔 정도 소요된다고 한다.

통신기기 비용도 싸게 할 수 있다. 센서 등에 SIM카드를 탑재해 통신하는 경우에는「특별한 기기를 장착시킬 필요가 있으며, 그것만으로 수 천 엔이 소요될 수 있다」(소프트 뱅크). 한편, LPWA의 경우는 휴대폰만큼 고도의 통신이 아니기 때문에 기기의 비용은 수 백 엔 정도로 보고 있다.

두 번째 특징은 소비전력이 낮다는 것이다. 통신기기의 사양에 따라 단3형 배터리 2개로 수년간 작동하여 이론상으로는 10년 이상 사용할 수 있었던 경우도 있다고 한다. 센서로 수집하는 데이터 사이즈를 가능한 작게 하거나, 하루에 1회, 한 달에 1회 등 정보를 전송하는 빈도를 극단적으로 떨어뜨리거나 하기 때문이다.

히타치 시스템즈는 작년 말부터 올해에 걸쳐 니가타 시와 협력하여 맨홀에 센서를 부착하여 LPWA로 통신하는 실증실험을 시행하고 있다. 당사 IoT 추진그룹의 가미카와(上川) 기사는「맨홀에 따라서 깊은 산속 등은 전원 확보가 어렵거나, 배터리의 경우에도 너무 멀어서 교환이 어렵거나 한다. 따라서 배터리가 오래간다는 장점은 크다」라고 설명한다. 그 외에도 교량이나 댐 등의 인프라 관리에서 LPWA를 사용한 센서가 활약할 것으로 보인다.

세 번째의 특징은 통신 가능한 거리가 길다는 것이다. 잘 보이는 장소에서는 수 km에서 수십 km 떨어진 곳까지 전파가 도달한다고 한다. LPWA의 실증실험에 많은 힘을 쏟고 있는 NTT 도코모의 사카모토(坂本) 제4영업 담당부장은「새나 들짐승의 피해를 방지하기 위해 덫에 센서를 달거나 온도 및 수위를 측정하기 위해 무논에 센서를 꽂아 두거나 하고 있다. 센서를 설치하는 장소가 깊은 산속이나 넓은 밭이기 때문에 전파가 수km까지 전송되는 장점은 크다」라고 설명한다.

-- 화장실의 혼잡 상황을 파악할 수 있다 --
일반적으로 전파를 보낼 경우는 국가의 면허가 필요하다. 그러나 전파 중에는 무선 LAN과 같이 출력 등의 규칙만 지킨다면, 누구나 기기를 설치하여 사용할 수도 있다. LPWA로 사용하는 920㎒ 대역의 전파도 이에 해당된다. LPWA를 활용한 서비스를 제공하고 싶은 업체에게 있어서는 전파 면허라는 사업 참여에 대한 걸림돌이 없다. 그 대신 각 업체가 자유로운 발상으로 적극적인 서비스 개발에 도전하기 쉽다는 장점이 있다. 이것이 네 번째 특징이다.

소프트 뱅크가 도쿄 시오도메 본사의 남자 화장실에서 실천하고 있는 것이「화장실 혼잡 상황의 알림 서비스」이다. 각 층의 화장실 도어에 센서를 설치. 개폐상황 데이터를 LPWA로 전송하여 사용 중인지 아닌지를 파악한다는 것이다. 「화장실처럼 소소한 사용법으로부터 아이디어가 떠오른다. 전철의 혼잡을 피해 승차하는 서비스로 연결될 수 없을까 라는 등의 새로운 발상도 나오고 있다」라며 소프트 뱅크 IoT사업추진본부의 나카시마(中島) 부장은 설명한다.

그러나 LPWA가 뭐든지 가능한 것은 아니다. 통신 속도가 느린 것과 함께, 현 시점에서는 2가지 커다란 문제점이 있다. 그 중 하나가 도입 노하우다. 전파는 눈에 보이지 않기 때문에 어떤 위치에 센서를 달아야 좋은지, 어디에 기지국을 설치해야 전파를 잘 받아낼 수 있는지 알 수가 없다. 통신이 잘 안 될 경우의 원인 분석 등, 도입하는 기업측에도 노하우가 필요하게 된다.

LPWA에는 복수의 방식이 있으나, 어떤 것이 주류가 될 지 알 수 없다는 것이 풀어야 할 과제이다. 올해에 들어, LoRaWAN 및 FIGFOX의 상용 서비스가 등장했다. 앞으로는 KDDI 등의 휴대폰 사업자가 기존의 LTE회선을 LPWA용으로 변경하여 제공하는 사례도 나올 것으로 예상된다.

IoT의 대응 방안을 향상시키기 위해서는 통신회선의 정비가 불가결하다. 2017년부터 본격화되고 있는 LPWA가 그 열쇠를 쥐고 있다고 할 수 있겠다.

  -- 끝 --