LoRa와 NB-IoT

LoRa

LoRa(Long Range)는 장거리 저전력 무선 통신 기술로, LPWAN(Low-Power Wide-Area Network)의 한 종류이다. 주로 사물인터넷(IoT) 기기 간의 데이터 전송에 사용되며, 적은 전력으로 넓은 범위를 커버할 수 있는 것이 특징이다.

LoRa는 도심에서는 약 2~5km, 시골이나 개방된 지역에서는 최대 15km까지 도달할 수 있다. 또한, 전력 소모가 적어 배터리로 수년간 동작할 수 있으며, 낮은 데이터 속도(수백에서 수십 bps)를 제공한다. 유럽에서는 EU868(863-870MHz), 미국에서는 US915(902-928MHz), 인도에서는 IN865(865~867MHz), 중국에서는 470~510MHz, 한국 KR920(920.9-923.3Mhz) 등 비면허 주파수 대역을 사용하므로 통신 비용이 낮다. 다만 국가별 주파수 및 송신출력 최댓값이 다르므로 네트워크 구축 시 이 점을 유의하여 설정을 변경해야 한다.

LoRa와 혼용되는 용어로 LoRaWAN이 있다. LoRa는 물리적인 무선 변조 기술이고, LoRaWAN은 이를 기반으로 한 네트워크 프로토콜이다. 즉, LoRa가 하드웨어적인 무선 통신 방식이라면, LoRaWAN은 데이터 전송 및 관리 방식을 정의한 프로토콜이라 할 수 있다.

LoRa는 스마트 농업, 스마트 시티, 산업 자동화, 물류 및 자산 추적, 스마트 측정 등 다양한 분야에서 활용된다. 예를 들어, 농업에서는 토양 습도 및 온도 센서를 LoRa로 연결하여 데이터를 수집하고, 스마트 시티에서는 공기질 측정, 주차 관리 등에 사용된다.

다른 무선 통신 기술과 비교하면, Wi-Fi는 데이터 속도가 빠르지만 전력 소비가 높고 커버리지가 작으며, BLE(블루투스 저전력)는 근거리에서 효율적이지만 장거리 전송이 어렵다. NB-IoT는 LoRa와 유사하지만 통신사가 제공하는 망을 사용해야 하므로 비용이 발생한다. 반면, LoRa는 면허가 필요 없는 주파수를 사용하면서도 넓은 커버리지를 제공하는 것이 강점이다.

LoRa를 사용하려면 LoRa 모듈, LoRa 게이트웨이, 네트워크 서버, 애플리케이션 서버 등이 필요하다. LoRa 모듈은 센서 데이터를 송수신하며, 게이트웨이는 다수의 LoRa 기기로부터 데이터를 수집해 네트워크 서버로 전달한다. 네트워크 서버는 데이터 라우팅과 관리를 담당하며, 애플리케이션 서버는 최종적으로 데이터를 분석하고 활용하는 역할을 한다.

LoRa의 단점으로는 낮은 데이터 속도와 실시간 전송의 어려움이 있다. 대용량 데이터를 전송하기에는 적합하지 않으며, 실시간 응답이 필요한 서비스에는 부적절하다. 또한, 비면허 주파수를 사용하기 때문에 전파 간섭이 발생할 가능성이 있다.

결론적으로, LoRa는 저전력, 장거리 통신이 필요한 IoT 환경에서 매우 유용한 기술이다. 낮은 전송 속도와 실시간성이 부족하다는 단점이 있지만, 저비용으로 넓은 지역을 커버할 수 있는 장점 덕분에 스마트 농업, 스마트 시티, 물류 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

 

NB-IoT

NB-IoT(Narrowband IoT, 협대역 사물인터넷)는 저전력 광역 네트워크(LPWAN) 기술 중 하나로, 이동통신사의 LTE 주파수 대역을 활용하여 사물인터넷(IoT) 기기 간의 데이터를 전송하는 기술이다. 기존 셀룰러 네트워크를 기반으로 하기 때문에 안정적인 연결성을 제공하며, 대역폭이 200kHz로 LTE보다 좁아 전송속도는 낮지만 전력 소모도 적어 배터리 수명이 길고 가격이 저렴하다.

NB-IoT는 주로 스마트 미터링(전기, 가스, 수도), 스마트 시티(주차 관리, 공기질 모니터링), 산업 자동화(기기 상태 모니터링), 물류 및 자산 추적 등 다양한 IoT 분야에서 활용된다. 기존 이동통신망을 이용하기 때문에 별도의 네트워크 구축 비용이 들지 않고, 건물 내부나 지하에서도 강한 신호 도달력을 갖춘 것이 특징이다. 저렴한 비용, 긴 배터리 수명, 높은 연결 밀도로 특히 실내 적용에 강점이 있다.

NB-IoT는 LoRa와 비교될 때가 많다. LoRa는 비면허 주파수를 사용하며 자체적인 네트워크를 구축해야 하지만, NB-IoT는 이동통신사의 네트워크를 활용하여 안정적인 통신 품질을 제공한다. 대신 NB-IoT는 데이터 사용량에 따라 통신 요금이 발생하는 단점이 있다.

NB-IoT는 3GPP(이동통신 표준화 기구)에서 표준화한 기술로, 기존 2G/3G에서 LTE 및 5G로의 전환이 가속화됨에 따라 점점 더 많은 국가에서 활용되고 있다. 특히, 전력 소모가 적고 대규모 IoT 기기를 효율적으로 연결할 수 있어 스마트 인프라 구축에 중요한 역할을 하고 있다.

항목	LoRa	NB-IoT
운영 방식	비면허 주파수 사용, 독립적 네트워크 구축 필요	이동통신사의 셀룰러 네트워크(LTE) 사용
주파수 대역	920MHz (한국, ISM 비면허 대역)	3GPP 표준 LTE 주파수 (면허 대역)
통신 거리	도심 2~5km, 시골 15km 이상	도심 1~10km
데이터 속도	0.3~50kbps (낮음)	최대 250kbps (LoRa보다 높음)
네트워크 비용	기지국 직접 구축 필요 (초기 비용 있음)	이동통신사 네트워크 사용 (통신 비용 발생)
전력 소비	매우 낮음 (배터리 수명 5~10년)	낮음 (배터리 수명 3~5년)
실시간성	낮음 (데이터 전송 지연 있음)	높음 (LoRa보다 빠름)
적합한 용도	스마트 농업, 환경 센서, 스마트 시티	스마트 미터링, 산업 자동화, 공공 인프라