eSIM은 셀룰러 IoT의 네트워크 커넥티비티 요구에 대한 솔루션으로 보인다. 하지만 중요한 문제가 남아 있다. 그것은 바로 대규모로 도입되기가 어렵다는 것이다. eSIM은 셀룰러 IoT에는 잘 맞지만 소비자들이나 많은 네트워크 사업자에게는 잘 맞는다고 할 수 없기 때문이다.

블루투스 저에너지(Bluetooth®Low Energy), 스레드(Thread), 지그비(Zigbee) 같은 근거리 무선 센서 네트워크를 클라우드로 연결하기 위해서 저전력 광역망(LPWAN)이 도입되고 있다. LPWAN은 저전력이면서 도달 거리가 킬로미터 대에 이르는 셀룰러 IoT, LoRA, Sigfox 같은 무선 기술을 사용해서 백홀 인프라로 연결한다.
 
이러한 경쟁 기술들 중에서 셀룰러 IoT만이 유일하게 기존에 설치되어 있고 검증된 글로벌 텔레콤 인프라를 활용한다. 따라서 더 적은 비용으로 더빠르게 네트워크를 구축할 수 있다는 이점을 갖는다. 하지만 셀룰러 스펙트럼은 규제를 받고 인가를 받아야 하므로 이 네트워크로 연결하는 것이 간단치만은 않다.

접근 권한 제어

셀룰러 사업자들은 네트워크에 대한 접근을 철저하게 통제한다. 신원확인 및 인증을 위해 사용되는 것이 SIM(subscriber identity module) 카드이다. 잘 알고 있듯이 플라스틱 칩 홀더를 스마트폰 측면의 포트에 끼울 수 있게 되어 있다.

SIM 카드는 원래 ETSI(유럽 전기통신 표준 기구)에서 GSM 네트워크에 액세스하는 것을 돕기 위해서 개발한 것이다. ETSI 웹사이트에 따르면, 독일의 지폐 및 스마트 카드 제조사인 Geisecke+Devrient가 SIM 플러그인을 개발했고, 이것이 SIM 카드의 글로벌표준이 되었다. 1991년에 이 회사가 맨처음으로 핀란드의 무선 네트워크 사업자인 Radiolinjaj에 SIM 카드를 판매했고, Radiolinjaj는 그 해 3월에 최초의 GSM 통화를 개통했다.

SIM은 IMSI(international mobile subscriber identity) 번호를 저장한다.

이것은 네트워크 사업자의 망에서 이 카드를 식별하기 위한 15자리의 고유코드이다. 네트워크 액세스를 요청하면 IMSI와 일회용 128비트 인증 키(Ki)를 네트워크로 전달해서 신원을 확인하고 인증한다.

1991년 이후로 SIM 카드는 점점 크기가 축소되어 왔다. 처음에는 신용카드 크기였는데 이후로 미니, 마이크로, 나노 순으로 차츰 소형화되었다.

오늘날 널리 사용되는 나노 SIM은 완전 플라스틱 패키징으로 제공되며 크기는 12.3mm×8.8mm×0.67mm에 불과하다.

해결해야 할 과제

GSM 표준은 셀룰러 통신의 주류 기술로 자리를 잡았으며 LTE(4G와 5G) 기술의 토대를 형성함에 따라 SIM 카드가 보편적으로 사용되고 있다(ICMA(International Card Manufacturers Association)에 따르면, 2016년에 54억 개의 SIM 카드가 제조되었다). 따라서 LTE-M이나 NBIoT 같은 셀룰러 IoT에서 SIM 기술을 매끄럽게 도입할 수 있게 되었다. 하지만 안타깝게도 수십억 개의 스마트폰에 널리 사용되는 SIM 카드는 자율적으로 작동하는 셀룰러 IoT 센서에는 잘 맞지 않는다.
 
나노 SIM이 크기가 작아졌다고는 해도 공간이 제한적인 셀룰러 IoT 디바이스에서는 여전히 상당한 공간을 차지한다(그림 1). 그리고 SIM은 포트가 필요하므로 그만큼 비용이 증가하고 먼지나 물이 유입될 수도 있다. 더 어려운 문제는, SIM 업그레이드가 필요할 때 각 디바이스마다 카드를 일일이 교체해야 한다는 것이다. 그런데 많은 셀룰러 IoT 센서는 접근이 어려운 장소에 설치되기 때문에 이러한 수백만 개의 센서들을 일일이 교체하기가 거의 불가능할 수 있다.

또 다른 과제는, SIM이 이론적으로는 로밍 시에 로컬 네트워크에 액세스해서 글로벌 커버리지를 제공할 수 있다고 하지만 실제 커버리지는 원래 사업자가 체결한 로밍 계약의 내용에 따라서 달라질 수 있다는 점이다. 그리고 SIM은 단일의 사업자 기밀정보만을 저장하므로, 전세계적으로 운영되는 수백 개 네트워크 중 어느 것에서든 곧바로 작동할 수 있어야 하는 셀룰러 IoT 디바이스에 사용하기에는 적합하지 않을 수 있다.
 
SIM은 한 사업자가 발행하며, 가입자가 멀리 여행을 가서 다른 사업자의 네트워크를 사용하더라도 이 사업자가 액세스를 취급하고 수익을 얻는다. 이 점은 데이터 구매 예산이 최소한인 셀룰러 IoT 디바이스에 제약이 될 수 있다. 또 어떤 지역에서는 현지 규정에 따라서 자국내 사업자가 아닌 다른 사업자에 의한 로밍이 금지될 수 있다. 이것은 셀룰러 IoT 디바이스의 유연성을 제한한다.

임베디드 SIM(eSIM)은 상대적으로 크기가 큰 외부 플러그인이 필요 없다. 이름에서 알 수 있듯이 eSIM은 셀룰러 디바이스의 전자 어셈블리에 내장하는 것이다. 따라서 나노 SIM보다도 더 작게 만들 수 있으며, 비용을 늘리고 취약성을 드러내는 포트를 없앨 수 있다. (포트가 있고 eSIM을 내장하지 않은 구형 디바이스에 사용할 수 있도록 eSIM을 기존의 마이크로 또는 나노 SIM 형태로 공급할 수도 있다.)

뿐만 아니라 eSIM은 다중의 네트워크 사업자 기밀정보를 저장하고 원격으로 프로비저닝 할 수 있다(셀룰러 디바이스의 무선 링크를 통해서 빠르게 재구성). 따라서 네트워크 기밀정보를 빠르게 업데이트할 수 있으므로 중단 없는 커넥티비티가 가능하며 데이터 요금을 절약할 수 있다.

이런 점들에서 보면 eSIM은 셀룰러 IoT의 네트워크 커넥티비티 요구에 대한 솔루션으로 보인다. 하지만 중요한 문제가 남아 있다. 그것은 바로 대규모로 도입되기가 어렵다는 것이다. eSIM은 셀룰러 IoT에는 잘 맞지만 소비자들이나 많은 네트워크 사업자에게는 잘 맞는다고 할 수 없기 때문이다.
 
디스럽티브 어낼러시스(Disruptive Analysis)의 창립자인 딘 버블리(Dean Bubley)는 ‘더 레지스터(The Register)’와 인터뷰에서 단말기에 eSIM을 추가하기 위해서는 비용이 늘어난다고 지적했다. 이 비용은 가령 10달러 정도로 애플이나 삼성의 상위 모델 단말기에는 별 문제가 되지 않을 수 있으나, 개발도상국들을 겨냥한 저가형 단말기에는 상당히 부담이 될 수 있다.

뿐만 아니라 네트워크(와 요금제)를 손쉽게 전환할 수 있는 eSIM은 네트워크 사업자들의 사업 모델에 타격을 입힐 수 있다. 이러한 요인들 때문에 eSIM 제조가 가속화하거나 네트워크 사업자들이나 단말기 제조사들의 지지를 받기가 쉽지 않아 보인다. 이것은 B2B 셀룰러 분야의 eSIM 공급에도 영향을 미칠 것이다.

맺음말

네트워크 사업자들에게 셀룰러 IoT로부터 발생하는 매출 전망은 매력적이다. 스마트폰과 마찬가지로 셀룰러 IoT 디바이스에서도 네트워크 접근 권한을 부여받기 위해서는 신원 확인과 인증이 필요하다. 이를 위해서 스마트폰은 SIM 카드를 사용한다. 하지만 SIM 카드의 폼팩터는 셀룰러 IoT 특유의 요건에 적합하지 않다.

셀룰러 IoT 네트워크 커넥티비티에는 eSIM이 적합할 수 있다. 다만, 한 가지 중요한 과제는 eSIM이 대대적으로 도입되기가 쉽지 않다는 것이다. 그러므로 셀룰러 IoT에는 한 단계 더 나아간 개발이 필요할 수 있다. 그것은 바로 iSIM(integrated SIM)이라고 하는 것이다. iSIM은 크기를 더더욱 축소해서 셀룰러 IoT 제품의 핵심인 시스템온칩(SoC) 상에 곧바로 통합하는 것이다.


저자 소개

스티븐 키핑(Steven Keeping)은 영국의 브라이튼 대학에서 공학학사를 취득했으며, Eurotherm과 BOC에서 7년 간 재직했다. 그 다음에는 전자 제조 잡지 분야로 옮겨서 13년 간 영국과 오스트레일리아를 오가며 Trinity Mirror, CMP, RBI에서 What’s New in Electronics와 Australian Electronics Engineering을 비롯해서 전자 제조, 테스트, 설계 잡지의 편집자 및 발행인 직책을 역임했다. 2006년에는 전자 분야를 전문으로 하는 프리랜서 기고가로 전향했다. 현재는 시드니에 거주하고 있다.