사물인터넷 구현을 위한 4가지 기반기술

사물인터넷

 

사물인터넷은 영어로 Internet of Things이며, 약자로 IoT라고 하는데요, 센서와 통신 기능이 내장된 사물과 사물이 인터넷을 기반으로 연결되어 있어서 실시간으로 데이터를 주고받을 수 있는 기술을 말합니다. 여기서 말하는 사물(Things)은 자신을 구별할 수 있는 고유 식별자를 가지고 인터넷에 연결되어 있어야 합니다. 사물(Things)의 범위는 휴대폰, 가전제품, 자동차 등 유형의 사물뿐 아니라, 회사 사무실, 학교 강의실 등 공간과 지하철 교통카드 결제 프로세스 등 무형의 사물까지도 그 대상이 됩니다. 

 

정보통신기술(ICT)의 발달로 개발된 사물인터넷은 사물에 센서들의 탑재가 가능하게 되고 전파를 이용해 먼 거리의 정보를 인식하는 기술인 RFID를 활용하게 되면서 등장하게 되었습니다.

 

 

사물인터넷 주요 구성 요소

 

1. 스마트 디바이스 
스마트 디바이스는 각종 센서와 인터넷 기능이 탑재된 디바이스를 이야기하는 것으로, 사물인터넷의 사물에 해당하는 디바이스 장치를 말합니다. 스마트 디바이스를 예를 들면, 자율 주행 자동차, 원격 제어 가능 로봇 청소기, 휴대폰 자체도 모두 스마트 디바이스에 해당된다고 할 수 있는데요, 사실 센싱과 네트워크 통신 기능만 갖추고 있으면 모두 스마트 디바이스에 해당됩니다. 스마트 디바이스에 대해 조금 더 알아보자면 각종 센서 및 통신 모듈, 연산처리 칩, 배터리 등의 전력 모듈, OS, 원격 제어 및 모니터링을 할 수 있도록 디바이스 상에 탑재되어 있는 임베디드 SW 플랫폼 및 애플리케이션으로 구성되어 있는 것을 알 수 있어요. 또한, 스마트 디바이스를 개발하기 편리하도록 통신, 칩, OS, SW 플랫폼과 개발 환경을 묶어 제공하는 시스템이 있는데요, 이를 'IoT Device Platform'이라고 합니다. 

 

 

 

2. 클라우드 컴퓨팅

클라우드 컴퓨팅이 처음 등장한 이유는 높은 수준의 IT 인프라를 저렴한 비용으로 유연하게 사용하기 위해서였습니다. 그러나 사물인터넷 시대의 클라우드 컴퓨팅은 단순히 싸고 유연한 인프라가 아니라 서비스 백본(Backbone)으로서의 그 중요성이 더 큽니다. 스마트 디바이스의 경우 저장 용량과 시공간에 제약이 있는데요, 클라우드와 연결되는 순간 이러한 제약에서 벗어나 사용자에게 끊김이 없는 서비스를 제공할 수 있게 되죠. 더불어, 센싱 데이터 기반으로 지능형 서비스를 제공하기 위해서는 대량의 데이터에 대한 처리, 분석이 필요하게 되는데, 이때 빅데이터 분석이 필요합니다. 클라우드 컴퓨팅은 빅데이터 분석을 위해서도 꼭 필요한 서비스를 제공합니다. 

 

 

 

 

3. 빅데이터 분석
사물인터넷 환경에서 빅데이터 분석이 매우 중요한 위치를 차지하는데요, 그 이유는 사물인터넷이 디바이스 중심에서 서비스 관점으로 발전하고 있기 때문이에요. 서비스 관점에서의 사물인터넷 4개 기술 요소 중, 빅데이터 분석은 사용자 부가 가치가 가장 큰 영역이에요. 또한 사물인터넷 환경에서 증가하는 센서 데이터인 오디오, 영상, 이미지와 대량의 센서로부터 생성된 측정값들은 사람이 수작업으로 분석하거나 이해할 수 있는 양이 결코 아니기 때문에 시스템적인 분석이 점점 더 중요해지고 있어요.

 

사물인터넷에서 빅데이터 분석 기술 동향 중 주목할만한 점은 머신러닝 기술에 대한 관심과 활용의 증가입니다. 빅 데이터를 분석하기 위해서는 모델링이 필요한데요, 이 모델링을 사람이 아니라 컴퓨터가 알아서 하게 하는 것이 바로 머신러닝이라는 것이죠.  
즉 인공지능이 스스로 패턴을 찾아내고 새로운 분류 체계를 만들어 가면서 데이터를 분석해 의미 있는 향후 예측과 같은 결과물을 만들어 내는 것이죠. 지금까지 이것은 사진의 문자를 인식하거나 이메일 스팸 필터링, 쇼핑몰 연관 추천 시에 많이 사용되었어요. 그러나 사물인터넷에서는 다량의 센서 데이터들로부터 연관 관계를 찾고, 향후 결과를 예측할 때 주로 쓰입니다. 

 

 

4. 진화된 네트워크

사물인터넷에서 네트워크는 스마트 디바이스를 스마트폰, 다른 스마트 디바이스 또는 서비스와 연결해 주는 통신기술입니다. 
그런데 여기에서 이야기하는 네트워크는 흔한 네트워크 아니라 ‘진화된(Advanced) 네트워크'를 의미하는데요. 그렇다면 사물인터넷을 위해 네트워크는 어떻게 발전하고 있을까요?

저전력 기술의 발전은 네트워크에서도 일어나고 있는데요, '블루투스 4.0'나 '지그비(zigbee)' 같은 저전력 근거리 무선 기술 표준이 그 예라고 할 수 있어요. 블루투스 4.0의 경우 3.0에 비해 에너지 소비를 50%가량 개선했으며, 그리고 블루투스 4.0 통신을 사용해 위치 정보 및 경보 알람을 알려 주는 웨어러블 밴드 2의 경우 건전지 1개로 1년 이상 사용할 수 있어요. 근거리 무선 기술뿐만 아니라 LTE 역시 발전하고 있는데요. 배터리 하나로 10년 간 통신 가능한 저전력 기술인 'LTE-M'으로 진화되고 있습니다. 

네트워크 통신 속도와 대역폭 측면에서도 발전은 계속되고 있는데요, 차세대 무선 이동 통신 규격인 5G는 LTE보다 100~1000배까지 빠른 전송 속도를 목표로 하고 있어요. 사물인터넷 환경에서 5G가 요구되는 이유는 대량으로 생산되는 데이터를 지연 없이 전송하고 처리해야 하기 때문이에요.  

 

 

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