셀룰러 IoT에 eSIM 도입이 원활하지 못한 이유

June 9, 2024

저전력 광역 네트워크(LPWAN)는 블루투스 저에너지(Bluetooth® Low Energy), 스레드(Thread), 지그비(Zigbee) 같은 단거리 무선 센서 네트워크를 클라우드에 연결하기 위한 용도로 널리 사용되고 있습니다. LPWAN은 일반적으로 저전력, 킬로미터 범위 셀룰러 IoT, LoRA 또는 Sigfox 라디오를 사용해 백홀 인프라와 연결합니다.

-이러한 경쟁 기술 중에서 셀룰러 IoT는 이미 설치 및 검증된 글로벌 통신 인프라를 활용하는 유일한 기술입니다. 이는 비용을 낮추고 훨씬 신속한 배포가 가능하다는 장점이 있지만, 반면에 셀룰러 스펙트럼이 규제되고 라이선스 조항도 있기 때문에 네트워크 연결이 간단하지 않습니다.

-네트워크 액세스 제어

통신 서비스 사업자는 네트워크 액세스를 신중하게 제어합니다. 확인 및 승인은 일반적으로 스마트폰에 꽂는 SIM(Subscriber Identity Module) 카드를 이용해 이루어집니다.

SIM 카드 개발은 GSM 네트워크에 쉽게 액세스할 수 있도록 설계된 ETSI(European Telecommunications Standards Institute) 이니셔티브로 거슬러 올라갑니다. 웹사이트에 따르면 독일의 지폐 및 스마트 카드 제조사인 Giesecke+Devrient가 ‘SIM 플러그인’을 개발했는데, 이것이 후에 SIM 카드의 글로벌 표준이 되었습니다. 이 회사는 1991년에 SIM 카드의 초기 배치(batch)를 핀란드의 무선 네트워크 사업자인 Radiolinjaj에 매각했으며, Radiolinjaj는 그해 3월 최초의 GSM 통화에 성공했습니다.

-SIM은 통신사 네트워크 상에서 해당 카드를 식별하는 고유한 15자리 코드인 IMSI(International Mobile Subscriber Identity) 번호를 저장합니다. 네트워크 액세스가 요청되면 IMSI 및 일회용 128비트 인증 키(Ki)가 확인 및 권한 부여를 위해 네트워크에 릴레이됩니다.

1991년 이후로 SIM 카드는 크기가 점점 더 작아졌습니다. 원래 폼 팩터는 신용 카드만 한 크기였으며, 그 이후로는 Mini, Micro 및 Nano 버전을 통해 크기가 계속 작아졌습니다. 오늘날 인기 있는 Nano-SIM은 모든 플라스틱 패키징이 없어졌고 크기는 12.3mm x 8.8mm x 0.67mm에 불과합니다.

-SIM 카드 적용의 제약 사항들

GSM 표준은 셀룰러 통신의 주류 기술로 올라섰으며, LTE(4G 및 5G) 기술의 토대가 되었습니다. 이로 인해 SIM 카드가 보편화되었습니다. (ICMA(International Card Manufacturers Association)에 따르면 54억 개의 SIM 카드가 2016년에 제작되었습니다.) 이는 셀룰러 IoT(LTE-M 및 NB-IoT)의 주력 모델들이 SIM 기술을 매끄럽게 수용한다는 것을 의미합니다. 그럼에도 불구하고 수십억 대의 스마트폰에 공통적으로 사용되는 SIM 카드는 자율 셀룰러 IoT 센서에는.부적합합니다.

-부분적으로 이것은 Nano-SIM가 초소형 크기이긴 하지만, 그래도 여전히 귀중한 공간을 소비하기 때문입니다. 이는 소형 --셀룰러 IoT 장치에서는 매우 중요한 부분입니다(그림 1). 또한 SIM에는 포트가 필요합니다. 이는 비용을 증가시킬 뿐 아니라 먼지나 물이 침입할 수 있는 여지를 제공합니다. 설상가상으로 SIM 업그레이드가 필요한 경우 각 카드를 교체해야 합니다. 액세스할 수 없는 위치에 있는 수백만 개의 셀룰러 IoT 센서에는 그리 실용적이지 않습니다.

그림 1: 스마트폰 SIM 크기가 계속 작아지고는 있지만 공간이 제한된 셀룰러 IoT 기기에는 여전히 너무 부피가 큽니다. (출처: Passatic/Shutterstock.com)

로밍 서비스를 이용할 경우, 이론적으로는 SIM이 로컬 네트워크에 액세스하여 글로벌 커버리지를 제공할 수 있습니다. 하지만 실제 커버리지는 현지 사업자가 계약을 맺고 있는 로밍 관계의 수에 따라 달라지기 때문에 또 다른 문제가 발생합니다. 그리고 SIM은 단일 사업자 자격 증명 세트만 저장하기 때문에 전 세계 수백 개의 네트워크 중 하나에서 '즉각적으로' 작동해야 하는 셀룰러 IoT 장치에는 적합하지 않습니다.

-SIM은 한 통신사에서 발급하는데, 가입자가 출장이나 여행 등으로 집에서 멀리 떠나야 해서 다른 서비스 사업자의 네트워크를 이용할 필요가 있을 때에도 해당 통신사가 액세스를 처리하고 과금을 합니다. 이는 소비자로서는 불편한 일이며, 최소한의 데이터 요금제에 가입되어 있는 셀룰러 IoT 장치의 경우는 이용이 제한될 수 있습니다. 게다가 일부 주요 지역에서는 현지 규정에 따라 비현지 사업자를 통한 영구 로밍이 금지되기도 해, 셀룰러 IoT 장치의 유연성이 제한되기도 합니다.

-임베디드 SIM(eSIM)을 사용하면 비교적 큰 별도의 외부 플러그인이 필요 없습니다. 이름에서 알 수 있듯이 eSIM은 셀룰러 단말기의 내장형 부품으로 이루어집니다. 즉, Nano-SIM보다 훨씬 작게 만들 수 있으며 더 이상 비싸고 취약한 외부 포트가 필요치 않습니다. eSIM은 기존의 Micro- 또는 Nano-SIM 형태로도 계속 제공될 수 있으므로, 포트가 있고 내장형 eSIM이 없는 구형 모델에서도 사용할 수 있습니다. 또한 eSIM은 복수의 네트워크 사업자 자격 증명을 담고 있고 "원격으로 프로비저닝"(셀룰러 기기의 무선 링크를 통해 신속히 재구성됨)이 가능해, 네트워크 자격 증명의 신속한 업데이트를 통해 지속적인 연결과 보다 낮은 데이터 요금을 보장합니다.

-이 정도면 eSIM은 셀룰러 IoT의 네트워크 연결 요건에 대한 솔루션인 것 같이 보입니다. 그런데, 정말 그럴까요? 아직 중요한 과제가 남아 있습니다. 바로 충분한 적용 사례입니다. eSIM이 셀룰러 IoT에는 완벽하다고 할 정도로 적합하지만, 컨수머나 또는 많은 네트워크 사업자에게는 꼭 그렇지는 않다는 것입니다.

-분석회사인 Disruptive Analysis의 설립자인 Dean Bubley가 “The Register”와의 인터뷰에서 밝힌 바에 따르면, eSIM을 전화기에 추가하면 비용이 증가합니다. 그 비용 차이는 예컨대 10달러 정도로 그리 크지 않을 수도 있고, 애플이나 삼성 스마트폰 같은 고급 제품에서는 문제되지 않을 수도 있지만, 개발도상국을 겨냥한 저가형 모델에서는 꽤 큰 부담이 될 것이라고 Bubley는 지적했습니다. 또한 eSIM은 네트워크(및 요금제) 간에 쉽게 전환이 가능하기 때문에 네트워크 사업자의 비즈니스 모델에 피해를 줄 수 있습니다. 어떤 요인도 eSIM 제조나 네트워크 사업자 또는 단말기 제조사 지원을 가속화하지 않을 것입니다. 이는 결국 B2B 셀룰러 IoT 부문의 eSIM 공급에 연쇄적인 영향을 미칠 것입니다.

네트워크 사업자에게 셀룰러 IoT 수익을 약속한다면 매력적인 제안이 될 것입니다. 스마트폰과 마찬가지로, 셀룰러 IoT 장치는 네트워크 액세스를 허용하기 전에 확인 및 승인이 필요합니다. 스마트폰은 이러한 목적으로 SIM 카드를 사용하지만 그러한 폼 팩터를 셀룰러 IoT 기기에 그대로 적용하기에는 무리가 있습니다. eSIM은 셀룰러 IoT 네트워크 연결 요구 사항을 충족할 수 있지만, 아직까지는 광범위한 채택이 부족합니다. 그 결과, 셀룰러 IoT는 통합 SIM(integrated SIM, iSIM)이라는 또 다른 발전을 모색할지도 모릅니다. iSIM은 셀룰러 IoT 제품의 핵심인 SoC(System-on-Chip)에 내장되므로 크기가 더 작습니다.