1. 근거리 무선통신 기술
1) WiFi
WiFi는 사무실처럼 특정한 공간에 위치한 디바이스들에게 고품질의 무선통신 네트워크를 구성해주는 기술이다. Access Point(AP)나 핫스팟(Hot Spot)을 통해 인터넷 접속이 가능하다. 주로 2.4㎓ 대역과 5㎓ 대역의 ISM(Industrial, Scientific and Medical) 용 대역 주파수를 이용한다.
우리나라에서는 2001년 6월, 2.4㎓ 대역을 누구나 사용할 수 있도록 허용하는 전기통신사업법령 유권 해석이 이루어져 WiFi가 활성화되었다.
WiFi는 2.4㎓ 대역(2.400~2.483㎓)에 83㎒ 주파수 폭을 할당받아, 5㎒ 간격으로 20/22㎒ 대역폭을 가진 13개 채널을 사용한다. 그러나 여러 WiFi 기기가 동일 채널이나 인접 채널을 사용할 경우 간섭(Interference)이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 1, 6, 13번 채널 또는 1, 5, 9, 13번 채널과 같이 중첩되지 않는 채널의 사용이 권장된다. 최근에는 간섭 문제를 줄이기 위해 비중첩 채널이 20개 이상 존재하는 5㎓ 대역 사용이 증가하는 추세이다.
2) Bluetooth
Bluetooth는 10m 안팎의 초단거리에서 데이터, 음성, 영상 등을 저전력으로 무선 연결하는 기술이다. 1994년 스웨덴 Ericsson이 연구를 시작하였으며, 1998년 노키아, IBM, 도시바, 인텔 등이 모여 Bluetooth SIG(Special Interest Group)를 결성하여 표준을 개발하였다. 스마트폰, 노트북, 이어폰 등 다양한 휴대기기에서 사용된다.
Bluetooth는 ISM 대역 2.4002.483.5㎒를 이용하며, 2,4022,480㎒ 대역에서 79개 채널을 할당받아 사용한다. 전파 간섭을 방지하기 위해 주파수 호핑(Frequency Hopping) 방식을 채택하여 1초에 1,600번 주파수를 바꿔 통신한다. Bluetooth 통신은 마스터(Master)와 슬레이브(Slave) 구조로 이루어진다.
초기 Bluetooth는 최대 1Mbps 속도를 제공했으나, Bluetooth 2.0(2004년)에서는 2.1Mbps, Bluetooth 3.0(2009년)에서는 24Mbps로 속도가 향상되었다. 2010년에는 저전력 Bluetooth 4.0이 등장하여 소형 배터리로도 수년간 사용할 수 있게 되었으며, 2012년에는 Bluetooth Smart 기술을 적용한 BLE(Bluetooth Low Energy)가 개발되었다.
Bluetooth Smart는 헬스케어, 스포츠, 자동차, 전자제품, 보안, 오토메이션, 엔터테인먼트, 웨어러블 기기, 산업기기 등 다양한 분야에 활용되고 있다.
3) RFID(Radio Frequency Identification)
RFID는 전자태그, 스마트 태그, 전자 라벨, 무선식별 등으로 불리며, 태그, 안테나, 리더기로 구성된다. 리더가 전파를 방사하면, 태그는 이를 수신하여 칩에 저장된 데이터를 다시 리더로 전송한다.
RFID 동작 절차는 다음과 같다.
① 정보가 입력된 RFID 태그를 대상에 부착한다.
② 리더가 안테나를 통해 무선 신호를 송출한다.
③ 태그는 신호에 반응하여 저장된 데이터를 송신한다.
④ 안테나는 수신한 데이터를 디지털 신호로 변조하여 리더로 전달한다.
⑤ 리더는 데이터를 해독하여 호스트 컴퓨터로 전송한다.
RFID는 도난 방지, 교통 요금 징수, 도서관 도서 출납, 유통업체 재고 관리, 농산물 이력 관리, 동물 추적, 자동차 안전장치 등 다양한 분야에서 활용된다.
4) NFC(Near Field Communication)
NFC는 근거리 무선통신 기술로, 스마트폰을 기기에 접촉하면 별도의 설정 없이 자동으로 블루투스 페어링이 이루어지는 기능을 제공한다. 주요 활용 분야로는 교통요금 및 상점 결제, 여행 정보 전송, 출입 통제 등이 있다. NFC는 동작 모드에 따라 다양한 특성을 가진다.
5) ZigBee
ZigBee는 홈오토메이션을 편리하게 하고, 사물인터넷 디바이스 간 통신을 지원하기 위해 개발된 기술이다. IEEE 802.15.4 기반으로 소형, 저전력, 저비용, 근거리 통신을 목적으로 한다. 모토로라, 하니웰 등이 주도하여 개발을 시작하였고, 2002년 ZigBee Alliance가 설립되었다.
주로 2.4㎓ 대역을 사용하나, 일부 국가는 868㎒(유럽), 915㎒(미국/호주) 대역을 사용한다. ZigBee 장치는 PHY(물리) 계층, MAC(매체접속제어) 계층, 네트워크 계층, 응용 계층으로 구성된다. 물리 및 MAC 계층은 IEEE 802.15.4 표준을, 네트워크 및 응용 계층은 ZigBee Alliance 표준을 따른다.
ZigBee 장치는 단말장치, 코디네이터 장치, 라우터 장치로 구분된다. 네트워크 구조는 클러스터 트리(Tree), 스타(Star), 메시(Mesh) 구조를 가질 수 있으며, 최대 6만 5,000개 장치를 접속할 수 있다. 데이터 전송 속도는 20~250Kbps이며, DSSS(직접 시퀀스 확산 스펙트럼) 방식으로 변조된다.
활용 분야로는 정보가전, 스마트폰, u-City, USN, 산업용 센서, 홈 네트워킹, 건강관리, 소비자 가전제품 등이 있다.
6) Z-Wave
Z-Wave는 2005년 enSys가 주축이 되어 설립한 Z-Wave Alliance가 개발한 저전력 통신 기술이다. 홈오토메이션 모니터링 및 제어를 주요 목표로 한다. 우리나라에서는 919.7㎒, 921.7㎒, 923.1㎒ 주파수를 사용하며, 미국에서는 908.42㎒ 대역을 사용한다.
2.4㎓ 기반 기술에 비해 간섭이 적고, 전송 속도는 9,600bps~100Kbps를 제공한다. Z-Wave 기기는 다양한 제조사 제품과 호환성이 뛰어나며, 벽을 통과하여 약 30m 거리에서도 통신이 가능하다.
Z-Wave는 스마트홈 보안 및 스마트 도어락 분야에서 높은 시장 점유율을 차지하고 있으며, 스마트공장 분야에서도 활용되고 있다.
7) 6LoWPAN(IPv6 over Low Power WPAN)
IPv4는 32bit 주소체계로 42억 개 주소만을 제공하여 한계에 도달하였다. 이를 극복하기 위해 128bit 주소체계인 IPv6가 등장하였다. 그러나 IoT 환경에서는 작은 패킷(127byte)을 사용하는 IEEE 802.15.4와 호환성 문제가 있어 6LoWPAN 기술이 필요하다.
6LoWPAN은 주소 압축, 헤더 압축 기술 등을 통해 802.15.4 기반 네트워크에서도 IPv6를 지원하게 한다. 이를 통해 스마트 디바이스와 센서들이 게이트웨이 없이 직접 IP 네트워크에 연결될 수 있다. 또한 신뢰성, 확장성, 설치의 용이성 등의 장점을 가진다.
8) UWB(Ultra Wide Band)
UWB는 초광대역 무선 통신 기술로, 1950년대 미국 국방 분야에서 시작되었다. 이후 민간용으로도 확대되어, 초고속 데이터 전송과 고정밀 거리 측정 등에 활용되고 있다.
2. 저전력 장거리 통신 기술 요약
1) TVWS(TV White Space) 활용 기술
- 개요: TV 방송용으로 할당된 주파수 중 지역적으로 비워 둔 대역(주로 UHF 470~698MHz)을 활용. 장거리 전파 도달 및 장애물 투과에 유리.
- 주요 활용 분야:
- WRAN: 농촌지역 무선 인터넷 구축
- WLAN: 서비스 지역 확장 (Super WiFi)
- WMAN: M2M(Machine to Machine) 통신
- WPAN: RFID, 스마트 유틸리티 네트워크(SUN) 지원
2) Weightless 기술
- 개요: TVWS를 활용하는 개방형 LPWAN 표준. ARM, Neul, CSR 등이 개발 주도.
- 특징:
- 초저전력, 저비용, 광역 커버리지
- 신뢰성, 보안, 대량 단말 지원
- 변조방식: BPSK, QPSK, 16-QAM
- 다운링크 속도: 2.5Kbps ~ 16Mbps
- 네트워크 구성: 베이스 스테이션, 네트워크 관리 서버, 데이터베이스 등
- 적용 사례: 영국 Milton Keynes 지역에서 Neul Network가 Weightless 기지국 구축하여 IoT 전용망 시범 운영
3) 기타 LPWAN 기술
(1) LPWAN 등장 배경
- 기존 Bluetooth, WiFi 등은 단거리 한계
- 저전력, 저가 단말, 대규모 접속, 넓은 커버리지 요구로 등장
(2) 주요 LPWAN 기술
기술 | 특징 |
SIGFOX | 프랑스 개발, 초협대역(UNB) 사용, 비면허 주파수 사용, 저전력·장거리 통신, 단순 구조 |
LoRaWAN | Semtech, IBM 개발. 확산 스펙트럼 기반, 전력 소모는 다소 크지만 장거리 통신(최대 21km), 통신 안정성 높음 |
NB-IoT | LTE 기반 협대역 통신(150kbps 이하), 전국 커버리지 가능, 가스·수도 검침 등 적합 |
LTE-MTC (LTE-M) | LTE망 기반, 10Mbps 속도 지원, 전국망+로밍 가능, 품질 저하 없음 |


(3) IoT Hybrid Network
- 서로 다른 기술(LTE-M, LoRa, NB-IoT)을 조합하여 보완
- SKT, KT, LG U+ 모두 Hybrid 방식 추진
추가 요약 (간단 정리)
- WiFi: 국내에서는 2.4GHz 대역을 누구나 허가 없이 사용 가능.
- ZigBee: 모토로라, 하니웰 등이 개발한 사물인터넷용 저전력 통신 표준.
- TVWS: TV 방송용이지만 사용하지 않는 빈 주파수 대역을 사물인터넷 등 통신용으로 재활용.