5G 및 IoT 시대의 안전한 스마트 시티 구축
"스마트 시티"라는 용어는 5G와 사물 인터넷(IoT)의 혁신을 통한 만연한 연결성이 기대되는 세상에서 널리 사용되는 유행어입니다. '진정한' 스마트 시티는 멀지 않은 미래에 현실화될 예정입니다. 오늘날의 질문은 무엇이 도시를 '스마트'하게 만들고, 5G와 IoT가 이러한 변화에서 어떤 역할을 할 수 있을까요?
무엇이 도시를 진정으로 '스마트'하게 만들까요?
"스마트 시티"의 개념에 대한 많은 정의가 있습니다. 인간, 기술, 제도적 관점을 모두 아우르는 포괄적인 관점은 다음과 같습니다:
"참여 거버넌스를 통해 인적 및 사회적 자본과 전통적(교통) 및 현대적(ICT) 통신 인프라에 대한 투자가 지속 가능한 경제 성장과 높은 삶의 질, 그리고 자연 자원의 현명한 관리를 촉진할 때 도시는 스마트해집니다." 1
순전히 기술적 관점에서 스마트 시티는 디지털 도시, 지능형 도시, 유선 도시, 하이브리드 도시 또는 정보 도시와 동의어라고 할 수 있습니다. 기술 전도사들은 5G와 IoT로 가능해진 유비쿼터스 연결이 미래 최초의 '진정한' 스마트 시티의 주요 동력이 될 것이라고 확신합니다.
스마트 시티를 위한 IoT 사용 사례 시나리오를 살펴보세요:
- 트래픽 흐름을 제어하는스마트 트래픽 솔루션
- 비어 있거나 사용 가능한 주차 공간을 실시간으로 관리하는스마트 주차 솔루션
- 정시성 및 교통량을 사전에 관리하는스마트 대중교통 솔루션
- 원격 모니터링, 안정적인 계량, 정확한 청구를 위한스마트 유틸리티
- 가로등을 자동으로 직관적으로 제어할 수 있는스마트 가로등
- 최적화된 수거 일정을 위한스마트 폐기물 관리
- 대기, 수질 및 토양 품질을 실시간으로 모니터링하는스마트 환경 보호
- 위험 상황의 실시간 추적 및 모니터링을 위한스마트 공공 안전
일반적으로 디지털 도시 생태계는 물리적 장치, 전자 센서, 모바일 장치, 통신 게이트웨이, 정보 기술 시스템 및 데이터 센터의 방대한 신경망을 연결하여 도시의 인프라를 운영하는 정보 통신 기술 또는 ICT 프레임워크에서 작동하도록 설계되었습니다. IoT 지원 ICT 프레임워크의 디바이스와 센서는 협대역 IoT와 같은 저전력 광역 네트워크 또는 LPWAN을 통해 테더링됩니다.
NB-IoT(또는 협대역 사물 인터넷)는 IoT 디바이스, 사물, 센서의 저비용 연결을 대규모로 지원합니다. 초저전력 소비로 매우 광범위한 커버리지를 필요로 하는 IoT 디바이스 및 애플리케이션에 가장 적합한 형태의 셀룰러 연결입니다.
현재 NB-IoT는 LTE 통신사 내에서 독립형 솔루션으로 구축할 수 있지만, 가까운 미래에는 5G NR(신규 무선)이 더 나은 운영성을 제공할 것입니다. 5G는 IoT 디바이스에서 생성되는 데이터의 양을 관리하는 데 필요한 속도, 지연 시간, 연결성, 용량 등의 요구 사항을 적절히 충족할 수 있기 때문입니다. 도시의 무선 네트워크 인프라 내에서 높은 데이터 속도 서비스와 끊김 없는 연결을 제공하는 수많은 스몰셀 네트워크가 5G로 구동될 것입니다.
연결된 IoT 매트릭스에서 생성된 실시간 데이터는 ICT 프레임워크용으로 특별히 설계된 클라우드 제공 IoT 애플리케이션을 통해 전송됩니다. 이 데이터에서 도출된 고급 AI 기반 분석을 통해 도시 운영을 지능적으로 관리하여 도시 생활의 여러 환경, 사회, 규제 측면을 개선할 수 있습니다.
산적한 보안 과제
5G의 약속이 "진정한" 스마트 시티의 초기 비전을 열망에서 실현으로 이끄는 데 중추적인 역할을 한다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 그러나 가장 큰 과제는 보안입니다. 샌프란시스코시는 이 사실을 너무나 잘 알고 있습니다. 2016년 9월, 사이버 범죄자들은 샌프란시스코 시 교통국에서 사용하는 네트워크의 거의 4분의 1을 손상시켜 랜섬웨어에 감염시켰습니다.
크게 보면 이러한 보안 문제는 스마트 시티의 비전과 밀접한 관련이 있습니다:
- 방대한 공격 표면 영역: 스마트 시티 에코시스템의 IoT 디바이스는 계속 증가하는 양으로 인해 보안이 복잡할 수 있으며 공격의 시작점이 더 많아질 수 있습니다. 봇넷으로 무장한 IoT 디바이스는 멀웨어가 도시의 중요 인프라에 침투하는 통로가 됩니다.
- 데이터 보안 과제: IoT 디바이스에서 생성되는 데이터는 스마트 시티 운영 모델의 주요 원동력입니다. 해커는 손상된 디바이스와 센서를 사용하여 민감한 기밀 공공 데이터에 무단으로 액세스하고 전송 중 변조 및 가로채기를 시도할 수 있어 데이터 기밀성, 무결성, 가용성에 심각한 문제를 야기할 수 있습니다.
- 네트워크 및 애플리케이션 가동 시간 문제: 무기화된 IoT 디바이스는 스마트 시티의 ICT 프레임워크를 구성하는 무선 네트워크와 클라우드 애플리케이션을 대상으로 대규모 시그널링 폭주 및 대량 분산 서비스 거부(DDoS) 공격을 실행하는 표적이 될 수 있습니다. 이러한 공격은 클라우드의 애플리케이션에 실제 메시지를 전달하는 네트워크의 기능을 손상시킵니다. DDoS 공격은 스마트 시티 데이터를 처리하고 분석하는 애플리케이션을 마비시키거나 완전히 응답하지 않게 만들어 부정적인 영향을 미칠 수도 있습니다.
스마트 시티는 차세대 대세로, 도시 생활을 한 단계 더 발전시킬 것입니다. 그러나 스마트 시티의 상호 연결성은 가장 큰 강점인 동시에 가장 큰 약점이기도 합니다.
1 R. R. Berkel, A. & Singh, Prince & J. van Sinderen, M, "스마트 시티를 위한 정보 보안 아키텍처", 비즈니스 모델링 및 소프트웨어 설계, 167-184.
