사물인터넷(IoT)의 주요 기술 요소는 사물이나 주변 환경으로부터 정보를 획득하는 센싱 기술, 사물이 인터넷에 연결되도록 지원하는 유 무선 통신 및 네트워크 인프라 기술, 사물인터넷을 구성하는 요소들을 서비스 및 어플리케이션과 연동하게 하는 역할을 수행하는 서비스 인 터페이스 기능 즉, 플랫폼 기술과 유무선 네트워크, 첨단기기 및 센서, 사물․사람․장소에 관한 대량의 데이터 등 사물인터넷 구성 요소에 대한 해킹 및 정보 유출을 방지하기 위한 보안기술 등으로 구분할 수 있다 (민경식, 2012)
1. 센싱 기술
센서(Senser)는 측정 대상으로부터 물리, 화학, 생물학적 정보를 감지 하여 전기적 신호로 변화하는 모든 장치를 의미하는데, 감지 대상과 방 식, 구현 기술과 적용 분야에 따라 다양한 센서가 개발되고 있다.5)7)
사물인터넷의 시작은 현실세계의 정보를 인식하고 디지털 세계로 옮기 는 센싱 기술이다.6) 사물인터넷 센서는 온도·습도·열·가스·조도·초음파
5) http://securityin.wordpress.com/2014/10/27/2-iot~에서 2016. 3. 17. 인출.
등 전통적 센서를 비롯해 원격 감지, 레이더, 위치, 모션, 영상 센서 등 유 형 사물과 주위 환경에서 정보를 얻을 수 있는 물리적 센서를 거쳐 물리 적 센싱에 응용성을 강화하기 위해 표준화된 인터페이스와 정보처리 능 력을 내장한 스마트 센서, 그리고 이미 센싱한 데이터에서 특정 정보를 추출하는 가상 센싱 기능까지 기술이 개발되고 있다(그림 2-5 참조).7) 예 컨대 최신 스마트폰에 탑재된 센서의 개수가 약 20개씩이나 될 만큼 센서 활용이 가속화되고 있다8). 센서 기기와 센서 네트워크 기술의 발달은 내 장 센서 외에도 외부의 센서 정보와 외부 인터넷 환경을 활용하는 다양한 응용서비스를 창출하고 있다(표 2-2 참조).
최근에는 다양한 센서를 이용하여 인간이 물리적으로 입력 불가능한 정 보, 혹은 높은 정밀도의 정보까지도 수집을 가능케 하고 있다. 이것은 입력 정보의 한계로 인해 구현하기 힘들었던 기능과 서비스를 가능하게 만들었 으며, 서비스의 정교화, 고도화를 통해 새로운 가치를 만들어 내고 있다.
〔그림 2-5〕 센서 가상 머신 개념도
출처: 전종암 등(2014). IoT 디바이스 제품 및 기술 동향, 한국전자통신연구원. p.48.
6) http://news1.kr/articles/?2039250에서 2016. 3. 17. 인출.
7) http:// news.samsung.com/kr/~에서 2016. 3. 17. 인출.
8) http://skccblog.tistory.com/2177에서 2016. 3. 17. 인출.
사례 설명
미국 Noki의 태블릿 PC용 키보드 Air Type
- 손 주변을 둘러싼 일련의 센서를 이용해 존재하지 않는 키 보드 위에서 입력하는 손가락의 움직임을 추적
- 장소에 구애 받지 않고 텍스트를 입력할 수 있음
HAPI fork
- 3축 가속도센서가 팔 동작을 인식하는 것을 활용 - 이용자의 식사 속도가 빨라지면 진동이나 경고음 등을 울
려 적정 속도를 유지하도록 도움
하기스의 TweetPee - 습도센서를 이용해 소변 정도에 따른 기저귀 교체 여부 감 지 및 기저귀 잔량 감지
〈표 2-2〉 스마트 센서 활용 사례
자료: http://skccblog.tistory.com/2177에서 2016. 3. 17. 인출.
2. 유·무선 네트워크 기술9)
사물인터넷 장치들은 크게 두 가지 형태로 전송망에 연결되는데, 하나 는 IoT/M2M 게이트웨이를 통해서 연결되는 경우이고, 다른 하나는 직 접 연결되는 경우이다. 직접 연결되는 경우는 사물인터넷 장치가 게이트 웨이를 경유하지 않고 3G/LTE 같은 무선이동통신망 기술이나 Wi-Fi 또 는 WiMAX 등의 무선랜 기술을 통해 직접 전송망과 연결되는 형태이다.
한편, 게이트웨이를 통해서 연결되는 네트워크 기술은 무선이동통신망, 무선랜, 유선 인터넷 등의 연결을 통해 전송망에 연결되는 상위의 사물인 터넷 장치 부분과 Wi-Fi, 블루투스, 지그비 등의 WLAN/WPAN 기술 등 으로 게이트웨이와 연결되는 하위의 사물인터넷 장치들로 구성된다. 대 부분의 사물인터넷 장치들은 제한된 배터리와 통신 반경, 낮은 처리 및 저장 능력 등으로 직접 전송망에 연결되기 어렵고 게이트웨이를 통해 전 송망으로 연결되는 구조를 택하는 경우가 많다.
9) 본고는 ‘사물인터넷 시대의 도래: 현황과 전망’(김종덕, 2014)과 ‘IoT 플랫폼 기술 동향 및 발전 방향’(김재호 등, 2013) 자료를 정리 요약한 것임.
사물인터넷 유무선 네트워크 기술 중 가장 대표적인 기술은 무선 센서 네트워크이다. 무선 센서 네트워크는 컴퓨팅 능력과 무선 통신 능력을 갖 춘 센서 노드를 응용 환경에 배치하여 자율적인 네트워크를 형성하고, 센 서 노드로부터 획득한 정보들을 무선으로 수집해 감시/제어 등의 용도로 활용하는 기술이다. 무선 센서 네트워크 기술은 컴퓨팅 기능과 무선 통신 기능을 모든 사물에 부여하여 장소와 시간에 구애되지 않고 사물 간 통신 을 가능케 함으로써 인간의 개입 없이 또는 최소한의 개입으로 사물 간 협력을 통해 센싱, 정보 처리 및 교환을 위한 상호 지능적 자율 네트워크 를 형성하는 것이다. 무선 센서 네트워크는 센서 노드들로 이루어져 있으 며, 이러한 센서들은 RFID, NFC, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, GSM 등 단거리 통신뿐 아니라 3G, LTE 등 장거리 통신 네트워크 기술에도 적용 되고 있다. 따라서 무선 센서 네트워크 기술은 사물인터넷 실현에 있어 근간이 된다.
사물인터넷 서비스는 개별 서비스에 따라 필요한 통신 기술 특성이 상 당히 다를 수 있다. 그 대표적인 예로 개인의 헬스케어서비스를 위한 무 선인체센서 네트워크 기술과 원격전력량 계측을 위한 AMI 통신 기술이 있다. 무선인체센서 네트워크 또는 WBAN(Wireless Body Area Net- work)은 체내 혹은 인체의 주변에서 일어나는 근거리 통신으로서, 센서, 통신, 구동체 등 다양한 기술이 복합적으로 적용되고 있다. WBAN의 응 용 분야는 심전도, 근전도 등 사람의 생체 신호를 측정하여 무선으로 데 이터를 전송하는 의료 분야와 MP3 플레이어와 헤드셋을 무선으로 연결 하는 형태의 비의료 분야에서도 모두 다양하게 사용될 수 있다. 의료용 WBAN은 생체 신호의 전달을 목표로 저속 데이터 전송과 전력 소모의 효 율성이 요구된다.
3. 사물인터넷 플랫폼10)
사물인터넷 플랫폼이란 하나의 응용에 종속되지 않으면서 사물인터넷 기반의 다양한 서비스를 제공하기 위해 사물데이터의 수집·제공, 사물 디 바이스들의 관리 기능 등을 제공하는 공통의 미들웨어(Middleware) 시 스템이다(김종덕, 2014). 그러므로 사물인터넷 플랫폼은 인터넷에 연결 된 모든 기기를 하나의 시스템 안에서 통합 관리할 수 있는 사물인터넷의 핵심 요소이다. 따라서 플랫폼 분야의 주도권 확보를 위해 글로벌 대기업 들은 개방형 IoT 플랫폼 개발에 적극 나서고 있다11). 스마트 사물이 미들 웨어 플랫폼을 통하지 않고 직접 응용 서비스로 연결되는 것도 가능하지 만 복잡한 시스템일수록 사물과 응용 서비스 사이에 중간 계층인 플랫폼 을 두어 다양한 기기를 충돌 없이 자연스럽게 연결할 수 있어서 유리하다 (장양자, 2014). 만일 플랫폼이 없다면 사물인터넷으로 연결된 각각의 기 기를 조정할 만큼의 앱(App)이 설치되어야 한다.12)
사물인터넷 플랫폼은 다양한 다국적 업체들이 모여 업계 표준을 지향 하는 공통적인 기술을 개발하거나 또는 독자적인 플랫폼을 개발하고 있 었다. 그러나 최근에는 개방형 플랫폼의 개발로 점차 바뀌고 있는 추세이 다. 왜냐하면 폐쇄형의 독자적 플랫폼으로는 기종이 다른 기기 간 연결에 한계가 있고 시장에서의 고립이 예상되기 때문이다.
사물인터넷 플랫폼의 유형은 하드웨어·디바이스 플랫폼, 서비스 플랫폼, 사물 연결 플랫폼, 사물 데이터 플랫폼으로 분류할 수 있는데, 각 플랫폼 유형별 기능과 현황, 전망에 대하여 <표 2-3>에서 간단히 기술하였다.
10) 본고는 ‘사물인터넷 시대의 도래: 현황과 전망’(김종덕, 2014)과 ‘IoT 플랫폼 기술 동향 및 발전 방향’(김재호 등, 2013) 자료를 정리 요약한 것임.
11) http://www.etnews.com/20151218000117에서 2016. 3. 15. 인출.
12) http://www.hankookibo.com/v/69bda2b75c394d3a8703d15671101a19에서 2016.
3. 15. 인출.
본고에서는 사물인터넷 플랫폼 유형에 따라 각 특성을 살펴보았다.
- Arduino, Raspberry Pi, Galileo
- 개발 편의성 중심 오픈
웨어 디바이스 개발에 널리 쓰이고 있는 오픈소스 하드웨어 플랫폼으로 는 Arduino와 Rasberry Pi가 있다. 또한 단순한 디바이스 개발 플랫폼 기술뿐만 아니라 상위의 사물인터넷 서비스 플랫폼과 연계되어 보다 쉽 게 사물인터넷 서비스 구성에 활용될 수 있는 상용 플랫폼들도 있는데, ioBridge의 iota, Xively 서비스 플랫폼과 연계된 ARM mbed가 대표적 이다.
〔그림 2-6〕 IoT 단말 플랫폼 계층도
출처: 김선태 등(2014). IoT 단말 플랫폼동향 및 생태계 구축. p.84.
Arduino는 2005년 이탈리아에서 개발되었으며, 오픈소스 마이크로 컨트롤러 보드로서 개발 도구나 회로도 등을 오픈소스 형태로 제공하고 있다. 특히 표준형 프로그래밍 언어 컴파일러와 부트 로더(Boot loader) 를 지원하고 C++와 유사한 형태의 언어를 사용하여 프로그램 할 수 있는 통합개발 환경을 제공한다. Arduino는 조도, 온도, 습도 등을 측정하는 다양한 센서는 물론 스피커, LED, 모터 등의 다양한 액츄에이터 (Actuator)를 연결하는 데 적합하다. 또한 이동통신, 무선랜 와이파이, 유선랜 이더넷 등의 통신 연결 모듈인 쉴드(shield)나 LCD 스크린, USB 어댑터 등의 부가 장치를 결합하면 활용도는 더욱 높아진다. Arduino는
회로 연결에 대한 포커스 내용이나 펌웨어 개발 소스 코드, PC 및 모바일 단말 전용 소스 코드 등을 공개하고 있어, 맞춤형 시계나 조명 시스템, 애 완견과 놀아주는 장난감, 화재경보기, 웨어러블 컴퓨터 등 다양한 제품을
회로 연결에 대한 포커스 내용이나 펌웨어 개발 소스 코드, PC 및 모바일 단말 전용 소스 코드 등을 공개하고 있어, 맞춤형 시계나 조명 시스템, 애 완견과 놀아주는 장난감, 화재경보기, 웨어러블 컴퓨터 등 다양한 제품을