헬로티 서재창 기자 |

 

 

노르딕 세미컨덕터

 

자산 추적 솔루션의 진화

 

자산 추적기는 이미 위치 모니터링을 넘어 빠르게 발전하고 있다. 최근에는 깨지기 쉬운 화물을 관리하기 위해 센서를 장착한 차세대 솔루션이 주목받고 있다. 일상으로의 복귀를 약속하는 것 외에도, 코로나 백신 출시는 세계 물류 시스템에 상당히 유의미한 스트레스 테스트 과제를 안겨줬다.

 

러시아와 중국 등은 국민의 면역을 위해 자체 개발한 백신을 이용하고 있지만, 대부분의 선진국은 미국 제약회사인 화이자와 모더나의 mRNA 백신에 의존하고 있다. 이들 회사는 전례 없는 수요를 충족시키기 위해 생산 및 유통을 계속 확대하고 있다. 

 

국제항공운송협회에 따르면, 첫 배송 단계에서만 바이알 운송에 8000대 이상의 보잉 747 항공기가 필요한 것으로 알려졌다. 하지만 이는 시작에 불과하다. 

 

전 세계의 건강을 지키기 위해 깨지기 쉬운 수백억 투여분의 백신을 전 세계 모든 지역으로 냉동 이송해야 한다. 적시 배송은 물론, 안전한 취급과 올바른 저온유통 체계가 유지되도록 물류 회사들은 무선 기술에서 해법을 찾고 있다. 

 

무선 기술의 결합

 

무선 센서를 위해 이미 널리 사용되고 있는 안정적인 블루투스 LE 기반 추적 및 모니터링 제품은 코로나 백신의 저온유통 체계는 물론, 여러 산업 분야의 자산 추적 애플리케이션을 관리하는 탁월한 솔루션을 제공하고 있다. 

 

블루투스 LE 무선 장치는 서모커플과 가속도계를 장착해 냉장 박스 및 용기에 넣어 온도와 충격 등을 모니터링하고 기록한다. 이러한 센서는 상대적으로 저렴하기에 각 상자별로 전용 모니터링 장치를 배치한다. 제조업체는 블루투스 LE 기술과 스마트폰의 상호 운용성을 활용해 모바일 앱에서 센서를 구성하고 모니터링 하도록 제공한다.

 

충격 및 운송 기준온도 이탈에 대한 플래그를 지정하며, 감사 목적으로 약품 제조업체에서 의료기관까지 전체 배송 과정에서 기록된 데이터를 스마트폰(또는 기타 게이트웨이 장치)으로 다운로드하거나 스마트폰에서 클라우드로 전송할 수 있다. 

 

그러나 블루투스 LE 기반 백신 추적에는 한계가 있다. 이는 추적 장치에서 데이터를 직접 클라우드로 전송할 수 없기 때문이다. 노르딕 세미컨덕터의 세일즈 및 마케팅 디렉터인 기에르 랑엘란드(Geir Langeland)는 “셀룰러 IoT는 이러한 문제를 해결한다. 이 기술은 IoT의 누락된 링크를 완성시킨다”고 언급했다.

 

셀룰러 IoT는 이동 자산에 더 적합한 LTE-M과 가장 긴 배터리 수명을 요구하는 애플리케이션에 적합한 NB-IoT 등 두 가지 버전으로 제공된다. 클라우드와 직접 연결하는 셀룰러 IoT는 긴 배터리 수명과 킬로미터 수준의 도달거리, 안정성, 서비스 품질(QoS), 확장성 및 보안이 뛰어나다. 

블루투스 LE와 마찬가지로 셀룰러 IoT는 빠르게 성장하고 있다. 2016년에 도입된 LTE-M과 NB-IoT 사양은 칩셋을 제공하는 멀티벤더 에코시스템이 확대되면서 장치 제조업체들이 저전력 형태의 셀룰러를 활용해 무선 제품을 구현하는 기반이 조성됐다.

 

셀룰러 IoT 및 블루투스 LE는 상호 운용이 가능하지 않기에 셀룰러 IoT 모니터링 솔루션은 종종 블루투스 LE SoC를 이용해 화물 모니터링 네트워크와 통신하고, 유선 연결을 통해 셀룰러 IoT SiP에 센서 정보를 전달한다.

 

셀룰러 IoT 제품은 블루투스 LE 센서에 비해 동작 시 더 많은 배터리 전력을 소모하고, 상대적으로 고가이기에 일반적으로 하나의 셀룰러 디바이스를 여러 센서에 서비스를 제공하는 클라우드의 게이트웨이로 사용하는 전략을 취한다. 

 

셀룰러 디바이스는 전송 시 상대적으로 높은 전력을 소모하고, 셀룰러 네트워크와 관련된 데이터 전송 비용이 발생한다. 이러한 전력 및 비용을 최소화하기 위해 일반적으로 모니터링되는 조건이 설정된 임계값을 벗어나거나 업데이트를 위해 원격으로 트리거되는 경우에만 전송이 이뤄지도록 제한한다.

 

셀룰러 IoT 솔루션은 엣지 프로세싱을 위한 강력한 프로세서와 우수한 플래시 메모리 용량을 갖추고 있어 장치가 셀룰러 커버리지가 취약한 영역에 있거나 클라우드에 데이터를 업로드할 수 없는 경우 장기 데이터 저장이 가능하다. 

 

 

개발자 지원

 

근거리 무선과 셀룰러 IoT를 결합한 화물 모니터링 제품 설계는 상당히 어려운 엔지니어링 작업이다. 그러나 노르딕 세미컨덕터의 노르딕 Thingy:91과 같은 프로토타이핑 플랫폼은 해결 방안을 제시한다. Thingy:91은 LTE-M/NB-IoT 모뎀과 GPS를 통합한 노르딕의 nRF9160 저전력 SiP와 nRF52840 고사양 블루투스 5.2 SoC를 갖추고 있다. 

 

이 제품은 nRF9160에 연결된 LTE-M, NB-IoT 및 GPS 안테나와 nRF52840과 연결된 두 개의 안테나(하나는 블루투스 LE, 다른 하나는 NFC)를 제공한다. nRF9160은 전용 애플리케이션 프로세서와 다중 모드 LTE-M 및 NB-IoT 모뎀을 갖추고 있다. 이 모뎀은 배터리 수명을 연장하는 eDRX 및 PSM 절전 모드를 지원하며, A-GPS를 포함한다. 

 

노르딕은 자산 추적 및 환경 모니터링과 같은 셀룰러 IoT 시스템을 위한 프로토타입을 신속하게 개발하도록 Thingy:91을 설계했다. 이 제품은 움직임, 온도, 습도, 대기질, 기압, 색상 및 광도 등의 데이터를 수집하는 센서를 포함한다.

 

신속하게 제품을 개발하는 Thingy:91의 표준 애플리케이션 펌웨어는 온보드 센서에서 데이터를 추출하고, 이를 직관적인 인터페이스로 정보를 디스플레이하는 노르딕의 클라우드용 nRF Connect(nRF Connect for Cloud)로 전달한다. Thingy:91의 셀룰러 IoT 통신은 GPS 포지셔닝 수집과 원활한 인터리빙이 가능하기에 귀중한 화물의 정밀 위치확인 및 모니터링에 매우 적합하다. 

 

노르딕 외에도 개발자를 위한 단거리 무선 및 셀룰러 IoT를 결합한 추적 솔루션을 공급하는 여러 업체가 있다. 핀란드 기업인 루비 이노베이션은 노르딕의 nRF9160 및 nRF52840을 기반으로 ‘루비 노드’라는 제품을 개발했다.

 

이 제품은 장치 ID를 안전하게 판독하고, 구성 파라미터를 업로드하기 위해 NFC와 GPS 포지셔닝 및 다양한 환경 센서를 포함하고 있다. 이 장치는 셀룰러 IoT 연결과 GPS 및 NFC를 결합해 환경 감지 및 자산 추적 솔루션으로 사용할 수 있다. 이뿐 아니라 이 제품은 노르딕의 무선 SoC를 포함하기에 주변의 모든 블루투스 센서 비콘을 위한 IoT 게이트웨이로 동작할 수 있다. 

 

무선 자산 추적 솔루션을 위한 또 다른 레퍼런스 디자인 사례는 에릭슨이 스웨덴 룬드에 기반을 둔 커넥티드 솔루션 설계회사인 시그마 커넥티비티와 공동으로 개발한 ‘아데스코’다. 아데스코는 셀룰러 IoT 솔루션을 개발하는 기업이 설계 프로세스를 간소화 및 가속화하고, 개발 비용을 절감하는 것은 물론, 전체 수명주기 동안 장치를 효율적으로 구축 및 관리하도록 지원한다.

 

이 제품 또한 다양한 IoT 설계를 위한 LTE-M/NB-IoT 및 블루투스 LE 커넥티비티를 제공하기 위해 노르딕의 nRF9160 SiP와 nRF52840 SoC를 채택했다. 아데스코는 가속도계와 온도, 습도, 대기질, 기압 및 광센서를 통합하고 있다. 

 

시그마 커넥티비티의 비즈니스 개발자인 크리스티안 존슨(Christian Johnsson)은 “위치나 환경에 상관없이 사물을 모니터링하고, 제어하는 능력은 셀룰러 IoT의 핵심 자산이다. 이 기술은 전 세계가 코로나 종식을 위해 효율적이고, 안전한 백신 전달에 의존하고 있는 시기에 안정화됨에 따라 중요한 역할을 수행하게 될 것”이라고 밝혔다.