에누아 충전(Enua Charge) 솔루션은 노르딕의 셀룰러IoT 및 블루투스LE를 이용해 전기요금이 가장 저렴할 때 전기차를 충전할 수 있도록 클라우드 및 스마트폰과의 연결 기능을 제공한다.
첨단 셀룰러IoT 기술이 적용된 미래의 e모빌리티 솔루션은 더욱 소형화되고, 경량화된 디자인으로 보다 긴 배터리 수명을 지원하는 것은 물론, 이전보다 훨씬 더 뛰어난 유연성과 편의성을 제공해 마이크로모빌리티의 보급을 더욱 확대하고, 도시와 시민 모두에게 이익이 되는 결과를 낳을 것이다.
글 | 클레이 하인(Clay Hine) 비즈니스 개발 매니저, 노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor)
혼잡한 도심 교통을 해소하기 위한 혁신적인 변화가 빠르게 진행되고 있다. 전기 자전거와 전동 스쿠터 및 기타 경량의 전기 이동수단을 비롯해 충전 인프라를 필요로 하는 전기차에 이르기까지, 스마트 연결기술에 기반한 솔루션을 통해 주도되고 있는 e모빌리티 시장이 전 세계 도시의 교통 효율성을 획기적으로 향상시키고 있다.
전통적인 통근 방식을 대체할 수 있는 유연하고, 비용 효율적이며, 친환경적인 ‘라스트 마일(Last Mile)’ 수단으로 빠르게 부상하고 있는 공유 마이크로모빌리티 기술이 이런 혁신을 가속화하고 있다. 예를 들어, 대여형 전기 자전거나 전동 스쿠터와 같은 공유 마이크로모빌리티 솔루션 보급이 확산하면서 여정의 마지막 이동구간을 더 빠르고, 더 저렴하고, 더 건강하게, 그리고, 더 편리하고, 더 효율적이며, 더 친환경적으로 이동할 수 있게 됐다. 또, 이런 솔루션을 통해 통근자들이 개인 및 대중교통 이용을 줄임으로써 교통 혼잡과 탄소발자국을 줄이는 데에도 기여하고 있다.
아직은 해결해야 할 과제 또한 많지만, 모든 지표가 마이크로모빌리티 분야의 지속적인 성장과 흥미로운 발전 속도를 예측하게 한다. 마켓 리서치 퓨처(Market Research Future)의 한 보고서에 따르면, 글로벌 마이크로모빌리티 시장은 2024년 1,141억 5,000만 달러에서 2032년까지 3,034억 7,000만 달러로 확대되고, 이 기간 동안 13%의 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 전망된다(1).
e모빌리티 시장 가속화하는 셀룰러IoT
효율적인 e모빌리티의 핵심은 첨단 저전력 무선 연결기술이다. 예를 들어, 셀룰러 연결은 사용자들이 스마트폰을 이용해 가까운 전기 자전거나 전동 스쿠터를 찾을 수 있도록 해주며, 무선 연결기술은 모바일 기기와 차량의 잠금장치 간 신뢰할 수 있고, 안전한 링크를 형성해 이런 운송수단을 이용할 수 있도록 해준다.
첨단 마이크로모빌리티 솔루션은 셀룰러IoT와 같은 장거리 무선기술과 로컬 프로비저닝(네트워크 등록) 및 백업 연결을 위해 블루투스LE를 활용한다. 특히, 이런 무선기술은 낮은 전력소모 특성을 갖추고 있어 배터리로 구동되는 차량이 장기간 연결 상태를 유지할 수 있도록 함으로써 사용자들이 쉽게 차량을 찾을 수 있도록 해준다.
예를 들어, 셀룰러IoT는 전기 자전거 및 전동 스쿠터와 클라우드 간 무선연결을 제공해 차량의 위치추적 등 다양한 기능을 지원할 수 있다. 또한, 통합 셀룰러IoT 디바이스를 이용해 차량의 위치와 상태(예: 타이어 공기압 부족 여부 또는 고강도 충격 발생 여부)를 모니터링하고, 이런 데이터를 주기적으로 클라우드 서버로 전송할 수 있다.
안정적으로 구축된 셀룰러 인프라를 활용하는 저전력 셀룰러IoT는 운영자가 블루투스LE로 최적화된 근거리 무선 센서 네트워크를 통해 조명, 구동계(Drivetrain) 및 브레이크 등을 원격으로 모니터링해 자전거 및 스쿠터 등의 상태를 추적할 수 있도록 해준다.
예를 들어, 유럽의 마이크로모빌리티 기업인 보이(Voi)는 최근 몇 년 동안 글로벌 통신사인 에릭슨(Ericsson)의 셀룰러IoT 연결을 이용해 전기 자전거 및 전동 스쿠터의 모터 성능을 35% 개선하고, 차량 수명을 5년까지 연장할 수 있는 새로운 기능과 서비스를 도입했다. 이 회사는 온보드 및 원격 진단 기술을 활용하여 유지관리 및 보수의 필요성을 예측하고, 우선순위를 지정함으로써 이러한 결과를 달성할 수 있었다.
에릭슨과 보이의 공동연구에 따르면, 마이크로모빌리티 기업이 인구 100만 명의 단일 도시에서 3,500대의 전동 스쿠터를 운영하는 경우, 셀룰러IoT를 통해 연간 46만 달러의 가치를 창출할 수 있는 것으로 나타났다(2).
시온(Xion)의 전기 자전거용 HMI 시스템은 노르딕의 블루투스LE 솔루션을 이용하여 라이딩 데이터를 사용자의 스마트폰으로 전송한다.
전기차의 배터리 수명 연장
혁신적인 셀룰러IoT 기반 e모빌리티 솔루션을 구현할 때 고려해야 할 핵심 사항 중 하나는 저전력 소모다. 이는 e모빌리티 차량이 재충전되기 전까지 가능한 여러 경로를 연속적으로 주행할 수 있도록 하기 위해서다. 애플리케이션 개발자는 배터리 수명을 연장하기 위해 셀룰러IoT 디바이스와 클라우드 간 통신 빈도를 줄이는 등의 여러 방법을 활용할 수 있다.
배터리 수명은 전기차의 위치를 측정하는 정확도에 따라 크게 영향을 받을 수 있으며, 정확도가 높을수록 더 많은 에너지를 소모하게 된다. 물론, 정확한 위치를 제공해 사용자가 가까운 전기 자전거의 위치를 쉽게 파악하도록 높은 정확도가 필요한 경우도 있지만, 서비스 제공업체가 해당 전기 자전거가 정상 구역 내에 있는지 여부만 파악하고자 하는 경우라면, 몇 미터 수준의 위치까지 정확하게 추적하기 위해 에너지를 낭비할 필요는 없을 것이다.
노르딕 세미컨덕터(Nordic Semiconductor)는 개발자들이 배터리 수명을 극대화할 수 있도록 nRF 클라우드 서비스(nRF Cloud Service) 솔루션을 통해 노르딕의 셀룰러IoT 디바이스인 nRF91 시리즈SiP(System-in-Package)가 여러 기술을 이용해 위치추적을 수행할 수 있도록 지원한다. 이 기술들은 더 많은 배터리 전력을 소모하더라도 위치 정확도를 높이거나, 또는 전력소모를 줄이기 위해 정확도를 낮추는 등 각기 다른 트레이드오프가 가능하다. 예를 들어, 노르딕의nRF 클라우드 서비스와 연결된nRF91 시리즈 기반 e모빌리티 솔루션은 GNSS를 이용해 10미터 미만의 정확도로 전기 차량의 위치를 파악할 수도 있다.
또한, 이 클라우드 서비스는 LTE 네트워크를 통해 위성의 위치 데이터를 다운로드해TTFF(Time-to-First-Fix)를 단축시키고, 배터리 수명을 연장할 수 있는 A-GPS(Assisted GPS)와 P-GPS(Predictive GPS)도 제공한다. P-GPS는 LTE 네트워크를 통해 최대 2주 분량의 예측된 위성 위치 데이터를 다운로드해 전력소모를 줄이는 것은 물론, 셀룰러 기반 위치 서비스에 비해 데이터 비용도 절감할 수 있다.
노르딕의 nRF 클라우드 서비스가 제공하는 가장 배터리 친화적인 기술은 단일 셀(SCELL: Single-Cell) 및 다중 셀(MCELL: Multi-Cell) 위치확인 기술이다. SCELL은 단일 셀 타워를 이용해 최대 1 km 범위의 위치 세부 정보를 제공하면서도 최소한의 기기 전력만을 소모한다. 최대 17개의 셀 타워와 삼각측량 기법을 이용해 기기의 위치를 파악하는 MCELL은 SCELL보다 더 높은 정확도를 제공하지만, 좀 더 많은 에너지를 소모한다.
전기차 충전소를 지원하는 무선기술
도시의 교통 혁신을 주도하는 것은 마이크로모빌리티 뿐만이 아니다. 신뢰할 수 있고, 안전한 무선 연결기술은 보다 스마트한 전기차 충전소를 지원함으로써 그 가치를 더욱 향상시키고 있다. 예를 들어, 충전 소켓의 이용 가능 여부 및 상태 데이터를 수집해 중앙 플랫폼으로 전송함으로써 운영자가 원격으로 장애나 문제점들을 신속하게 파악하여 대응하는데 도움을 줄 수 있다.
개발자들은 셀룰러IoT와 블루투스LE, 와이파이(Wi-Fi)를 원활하게 통합함으로써 전기차 산업의 진화하는 요구사항을 충족하는 혁신적인 충전 솔루션을 구축할 수 있다. 특히, 전기차 보급이 가속화됨에 따라 수요 충족을 위해 대규모의 안정적인 충전 포인트 확충이 필수적으로 요구되는 상황에서 이는 더욱 중요한 문제로 대두되고 있다.
버그 인사이트(Berg Insight)의 최근 연구에 따르면, 유럽과 북미의 커넥티드 전기차 충전 포인트 수가 2028년까지 3,600만 개에 이를 것으로 예상되면서 인프라 개선 속도에 대한 긍정적 신호들을 확인할 수 있다(3).
전기차 보급이 지속적으로 확대되기 위해서는 전기차 충전소가 뒷받침되어야 한다. 업계 관계자들은 전기차 충전 기업들이 이런 흐름을 적극 활용할 것으로 전망하고 있다. 글로벌 통신 인프라 분야의 선도 기업인 에릭슨의 ‘커넥티드 전기차 충전(Connected EV Charging)’ 보고서에 따르면, 전기차 기업들과 관련 생태계를 둘러싼 풍부한 비즈니스 잠재력을 확인할 수 있다(4). 이 보고서는 셀룰러IoT 기술을 이용해 물리적 점검 대신 원격 모니터링을 구축함으로써 전기차 충전소의 운영, 관리 및 유지보수를 간소화하고, 연간 모니터링 비용을 15%까지 절감할 수 있는 방법을 제시하고 있다. 또, 에릭슨의 연구에 따르면, 셀룰러IoT를 도입하면, 중소 규모의 전기차 충전 사업자들이 상호운용성에 기반한 수익 공유를 통해 매출을 40%까지 증가시킬 수 있는 것으로 나타났다.
전기차 충전 포인트 수를 확대할 수 있는 혁신적인 솔루션 중 하나는 스마트 가로등과의 통합이다. 가로등은 이미 주 전력망과 연결돼 있어 전기차 충전에 필요한 전력을 즉시 공급할 수 있다. 영국의 경우에는 이미 8,000개 이상의 가로등 및 볼라드(Bollard, 안전바) 충전소를 운영 중이며, 가로등을 추가로 개조하여 5만 3,000개 이상의 공공 충전 포인트 네트워크를 더욱 확충할 방침이다. 충전 포인트에 대한 접근성이 전기차 보급의 주요 장애 요인 중 하나로 지적되는 가운데, 가로등을 전기차 충전소로 전환하여 보다 쉽고 편리한 충전 환경을 보장한다면, 전기차 도입에 크게 기여하게 될 것이다.
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