산업용 IoT 도입 가속화, 새로운 기회 열려

유럽에서 특히 더딘 출발을 보였던 산업용 사물인터넷(IIoT) 네트워크와 그 소비자용 대응격인 IoT의 도입 속도가 빨라지고 있습니다. 전망은 밝지만 여전히 넘어야 할 과제들도 있습니다.

초저전력 칩, 칩셋, 모듈 설계 및 제조에 집중하는 기업들은 전망에 대해 훨씬 긍정적이 되었으며, 일부 셀룰러 네트워크 사업자들도 마찬가지입니다.

가장 중요한 것은 유틸리티, 농업, 물류, 원격의료, 운송 등 다양하고 광범위한 분야의 대형 조직들이 이제 사용 가능한 다양한 IIoT 네트워크의 시험 및 검증 단계를 넘어 실제 구현 단계로 진입하고 있다는 점입니다.

모바일 및 위성 통신 네트워크 사업자 전문 업체 Inmarsat의 최근 보고서에 따르면, "코로나19 팬데믹 시작 이후 이 기술을 도입하는 조직의 성숙도 수준이 급격히 증가했다"고 합니다.

Inmarsat은 올해 초 다양한 산업 분야의 450개 '글로벌' 기업을 조사했으며, 77%가 최소 하나 이상의 IoT 또는 IIoT 프로젝트를 배포했다고 응답했습니다. 이 중 40% 이상이 지난 12개월 동안 이를 달성했습니다.

나머지 23%는 아직 프로젝트를 배포하지 않았지만, 로드맵에 해당 네트워크가 있거나 시험을 시작했다고 밝혔습니다.

"우리의 조사 결과는 IoT가 글로벌 공급망 전반에서 효율성, 지속가능성, 안전성에서 상당한 향상을 이끌고 있음을 보여주지만, 조직이 개선할 수 있는 영역도 존재합니다."라고 Inmarsat 엔터프라이즈 운영 사장 Mike Carter는 응답에 대해 논평했습니다. "연결성, 데이터 관리, 기술 인력 부족, 보안 위협, 투자 수준 등은 세계 생산 및 공급망이 점점 더 디지털화되고 얽히면서 여전히 과제로 남아 있습니다."

IoT Analytics의 Satyajit Sinha

올해 초 Inmarsat은 IoT 연결을 위한 글로벌 협대역 네트워크(NB-IoT) 출시를 발표해 많은 이들을 놀라게 했습니다. 'Elera'라 명명된 이 네트워크는 내년 출범 예정이며, 다양한 지상 및 위성 용도로 L-대역 스펙트럼을 활용합니다.

이는 위성 사업자가 기존 정지궤도 위성과 저궤도 위성, 지상 5G 네트워크를 결합한 통합 서비스 'Orchestra'를 계획한다는 소식에 이은 것입니다.

애널리스트들도 IIoT와 IoT 전망에 대해 점점 더 낙관적이 되고 있습니다. 중국이 지난 18개월 동안 대규모 셀룰러 NB-IoT를 구축한 것을 제외하면, 양쪽 모두 큰 영향을 미치는 데 어려움을 겪어왔습니다.

예를 들어 독일 함부르크 소재 IoT Analytics는 코로나19 영향과 공급망 이슈로 인한 글로벌 실리콘 부품 부족에도 불구하고, 올해 IoT 기기 수가 9% 증가해 약 123억 개의 활성 연결 엔드포인트에 달할 것으로 예상하며, 2025년에는 270억 개 이상의 IoT 연결이 있을 것으로 전망합니다.

하지만 IoT Analytics의 수석 애널리스트 Satyajit Sinha는 EE Times Europe과의 단독 인터뷰에서 "실제 2020년 연결 IoT 기기 수는 113억 개로, 중반 전망치 117억 개보다 약간 낮았다. 2025년 전망도 271억 개로, 이전 전망 309억 개보다 낮아졌다"고 지적했습니다.

Sinha는 성장 곡선을 둔화시킨 두 가지 '결정적' 요인을 꼽았습니다: "팬데믹이 수요와 공급 모두에 영향을 미쳤고, 특히 공급은 중요한 시기에 중단되었으며 공급망과 원자재 접근이 온전하지 않았습니다. 2020년 상반기에는 예산이 동결되었고, 하반기에는 수요가 돌아왔지만 공급이 자주 중단되었습니다. 결과적으로 많은 IoT 및 IIoT 이니셔티브가 중단되거나 취소되었고, 일부 지역에서는 추가 공급망 이슈가 지속되고 있습니다."

전체 크기 이미지 클릭

두 번째는 칩 부족 문제입니다. "초기에는 팬데믹이 공급망에 미친 영향의 부산물로 보았습니다."라고 Sinha는 말했습니다. "그러나 이는 독자적인 이슈가 되었습니다: 공급 능력이 글로벌 수요를 충족하지 못했습니다.

"이는 처음에 자동차 산업에 영향을 미쳤고 빠르게 IoT를 포함한 다른 부문으로 확산되었습니다."라고 그는 덧붙이며, "2021년에는 충분한 추가 생산 능력이 확보될 때까지 최대 2년 더 이 칩 부족이 요인으로 작용할 것으로 예상됩니다."라고 경고했습니다.

칩 공급업체와 관련해 Sinha는 "Qualcomm이 편안하게 선두를 달리고 있으며, MediaTek, HiSilicon, Intel, Unisoc 등 5개 업체가 2020년 글로벌 셀룰러 IoT 칩셋 출하량의 93%를 차지한다"고 언급했습니다.

이 분야에 집중하는 다른 주요 업체로는 Nvidia, Sequans, Nordic Semiconductor, Silicon Labs, Altair Microchip, Dialog 등이 있습니다.

실제로 Silicon Labs는 IoT 및 무선과 관련 없는 모든 사업 부문을 점차 매각해 왔으며, 9월에는 인증된 Arm PSA 레벨 3 보안을 갖춘 장거리 RF와 에너지 효율을 결합한 IoT 애플리케이션용 서브-1GHz SoC 제품군을 출시했습니다.

또한 Qorvo(RF 칩), NXP Semiconductors(마이크로컨트롤러), Skyworks(다양한 SoC)도 진지하게 참여하고 있습니다.

2G, 3G, 4G, LTE-M, 5G, NB-IoT 등 셀룰러 연결을 사용하는 모든 연결된 IoT 및 IIoT 기기에는 이러한 칩셋이 필요합니다. 다만 칩과 칩셋은 기기의 PCB에 직접 임베디드되거나 기기 내부에 배치된 IoT 모듈에 임베디드될 수 있습니다. IoT Analytics의 연구는 후자인 IoT 모듈에 임베디드된 셀룰러 IoT 칩셋에 초점을 맞춥니다.

주요 모듈 공급업체로는 Quectel, Fibocom, Sierra Wireless, Sequans, Thales, Telit 등이 있습니다.

연결 관점에서 최신 기술 표준인 5G, Wi-Fi 6 및 6E, LPWA가 시장을 주도하고 있으며, IoT Analytics는 위성 IoT가 예측 기간 후반부에 심각한 영향을 미칠 수 있는 와일드카드라고 제안합니다.

Sinha는 중국과 나머지 세계 사이에 일어나고 있는 엄청난 격차를 흥미로운 발전으로 꼽았습니다. 중국 외 지역에서는 LTE-Cat 1 보급률이 NB-IoT보다 현저히 강합니다. 그는 중국 외 지역에서 LTE-Cat 1(4G의 하위 집합)이 시장 점유율의 거의 4분의 1(23%)을 차지하는 반면, 중국에서는 12%에 불과하다고 추정합니다.

LTE-Cat 1의 부상은 수년 전 북미에서 시작되었습니다. 이동통신사들이 2G/3G 네트워크를 종료하면서 대안으로 부상했기 때문입니다. 2G/3G에서 LTE-Cat 1로의 대규모 이동은 2018년에 시작되어 "2020년에 전년 대비 40% 성장했다"고 Sinha는 말했습니다. 특히 Qualcomm의 MDM9207-1 칩셋이 이 엄청난 증가의 최대 수혜자였다고 덧붙였습니다. 한편 Unisoc의 8910DM은 같은 기간 훨씬 더 빠르게 성장해 새로운 LTE-Cat 1 bis 하위 세그먼트 개발을 주도했으며, 이는 현재 전체 LTE-Cat 1 출하량의 23%를 차지합니다.

Cat 1 bis는 3GPP Release 13을 기반으로 단일 안테나를 특징으로 하며 저전력 애플리케이션에 최적화되어 있습니다. 초기 LTE-Cat 1은 Release 8로 정의되며 두 개의 수신 안테나가 필요합니다.

Sinha는 또 다른 중요한 섹터 트렌드를 지적했습니다. 작년 상반기에는 비면허 LPWA(LoRa, Sigfox 등)를 사용하는 연결 기기가 글로벌 LPWA 연결의 53%를 차지했으나, 1년 후 같은 기간에는 면허 LPWA(NB-IoT, LTE-M)가 54%로 앞서고 비면허 부문은 46%로 떨어졌다고 합니다.

주요 원인은 위에서 암시한 바와 같이 2021년 상반기 중국에서 NB-IoT의 엄청난 성장입니다. 결과적으로 협대역 IoT가 단일 기술로 LPWA 시장을 44% 점유율로 선도하게 되었고, LoRa는 37%로 2위로 밀려났습니다.

특정 산업 분야로는 운송 및 자동차, 물류가 가장 가파른 상승세를 보이며, 합쳐서 글로벌 셀룰러 IoT 및 IIoT 칩셋 시장 수요의 약 30%를 차지합니다. 이 세그먼트 내에서 기존 텔레매틱스 애플리케이션보다는 자산 추적 이니셔티브가 시장을 주도하며, 22%의 전년 대비 성장률(2020/21)을 기록했다고 Sinha는 말했습니다. 자동차의 5G 채택도 빠르게 진행되고 있습니다.

이 전반적으로 긍정적인 전망에서 주목할 중요한 점은, 5G 가용성 증가가 새로운 IIoT 및 IoT 비즈니스 기회를 창출하지만, 역설적으로 이동통신사들이 대역 커버리지에 대한 능력을 과대 홍보함으로써 섹터 잠재력을 저해하고 있다는 것입니다.

Sequans의 Jeremy Gosteau

이 견해는 프랑스 그룹 Sequans의 IoT 제품 마케팅 디렉터 Jeremy Gosteau와의 인터뷰에서 강조되었습니다. 이 회사는 미국, 일본, 유럽에서 광범위하게 운영되며 수년간 셀룰러 IoT 및 IIoT 부문용 칩에 집중해 왔고 최근 모듈 사업에도 진출했습니다.

중국을 제외한 대부분의 지역에서 NB-IoT가 과소평가되었고 아마도 이동통신사들에 의해 과대 홍보되었다고 Gosteau는 제안했습니다. "문제의 주요 측면, 특히 유럽에서는 이동통신사들이 2G와 3G 네트워크를 본격적으로 종료하기 시작한 지 얼마 되지 않았습니다."라고 그는 EE Times Europe에 말하며, 미국은 아마도 2년 정도 앞서 있지만 둘 다 여전히 많은 다른 시장보다 뒤처져 있다고 덧붙였습니다. "안타깝지만 현실입니다. 하지만 유럽은 마침내 건전한 성장을 보이고 있으며, NB-IoT 장벽은 확실히 낮아지고 있습니다."

그는 또 다른 핵심 이슈로 "셀룰러 및 비셀룰러 [저전력] 광대역 서비스 제공의 심각한 파편화"가 지속되고 있다고 지적했습니다. 문제의 일부는 5G가 Release 13(LTE-M 및 NB-IoT) 직후 너무 빠르게 나왔기 때문에, 이동통신사들이 서로 다른 지역에 서로 다른 버전을 배포했다는 점인 듯합니다.

비용도 주요 걸림돌이었다고 Gosteau는 강조했습니다. 파편화로 인해 단일 옵션으로 달성할 수 있었던 엄청난 볼륨 대신 별도 칩에 더 높은 가격이 필요했기 때문에 진전이 필연적으로 느려졌습니다.

이 딜레마의 해결책은 LTE-M, LTE-Cat 1, NB-IoT 등 다양한 버전을 단일 모듈 내에서 결합해 제공하는 모듈의 상용화로, "단가 10달러 미만으로 비용을 낮추는 것"입니다.

이는 매시브 IoT가 현실이 될 수 있음을 의미하지만, 당장은 아닐 것이라고 Gosteau는 말했습니다. 또한 NB-IoT의 어려운 로밍 이슈가 이동통신사 간에 더 이상 해결되어 에어타임 경제성이 크게 개선되었다고 제안했습니다.

그는 IoT 및 IIoT의 소비자 및 기업 채택을 촉진하는 가장 큰 글로벌 통신사 중 하나인 Vodafone의 잠재적으로 긍정적인 발전을 지적했습니다. "그들은 NB-IoT를 중심으로 중국 외 지역에서 업계 최대 규모의 다수 백만 대 계약을 논의하고 있습니다."라고 Gosteau는 말했습니다.

이것이 사실이고 성사된다면 전체 섹터에 큰 플러스가 되어 2년 전쯤에는 불가능했을 주요 트렌드를 촉발할 수 있습니다. 다른 기업들도 뒤따를 것이며, 이는 관련 기술의 성숙을 나타낼 것입니다.

>> 이 기사는 자매 사이트인 EE Times Europe에 처음 게재되었습니다.