사물인터넷

IoT; Internet of Things

1 개요

정보통신기술 기반으로 모든 사물을 연결해 사람과 사물, 사물과 사물간에 정보를 교류하고 상호 소통하는 지능형 인프라 및 서비스 기술 (미래창조과학부)
IoT는 감지 가능하고 프로그래밍 가능한, 지능적이며 보이지 않는 네트워크망을 구성한다. IoT제품들은 서로간에, 혹은 인터넷과 직접적, 혹은 간접적으로 통신할 수 있는 임베디드기술을 사용한다.

The IoT creates an intelligent, invisible network fabric that can be sensed, controlled and programmed. IoT-enabled products employ embedded technology that allows them to communicate, directly or indirectly, with each other or the Internet.
( The Evolution of the Internet of Things - 텍사스 인스트루먼츠)

정보통신기술(ICT)의 발달에 따라 나타난 개념. 말그대로 사물의 인터넷이다.

이 용어는 1999년에 MIT의 오토아이디센터(Auto ID Center)의 케빈 애시턴이 RFID와 센서 등을 활용하여 사물에 탑재된 인터넷이 발달할 것이라 예측한 데서 비롯되었다. 유비쿼터스와 비슷하지만 기존의 자체적인 통신시스템을 인터넷이란 체제에 흡수함으로 더 확장된 개념이 되었다. 이름에서 알 수 있듯이, 사물인터넷은 사람과 사람간의 통신을 넘어 사물에 IP 주소를 부여하고 사람과 사물, 혹은 사물과 사물간의 통신을 이끌어내는 기술을 일컫는다. 흔히 원격에서 조작을 하는 기기를 사물인터넷으로 생각하곤 하는데, 사물인터넷은 그 기기에 설정된 인터넷시스템까지 포함한다.

사물인터넷 개념은 흔히 M2M. Machine to Machine으로 불리기도 하지만 M2M과 IoT 개념은 살짝 다르다. 거칠게 말하면 M2M은 단말기와 단말기 사이의 정보교환을 일컫는 다소 기술적이고 좁은 용어로, 이 M2M을 가능한 모든 전자기기로 확장해 에코시스템화한 것이 IoT라고 할 수 있다. 사물인터넷은 보다 본격적으로 사물간 네트워크 활성화에 '인터넷'을 도입하는 경향이 강하며 능동적인 면이 부각된다. 한편 M2M은 리모콘이나 바코드 리더기처럼 '통신'에만 국한된 측면이 강하며, 전부는 아니지만 대체로 덜 능동적이다.

IoT라는 용어가 수 년 째 뜨거운 감자로 돌고 있지만 일반인은 '그래서 이걸로 뭘 하는데?'라는 질문에 대한 답을 찾기가 어려운데, 실제 IoT는 B2G(Business to Government), B2B(Business to Business) 산업에서 빅 데이터와 결합되어 막강한 시너지를 뿜고 있는 반면 B2C에는 아직 이렇다 할 사업 모델이 없다. 현재 IoT 사업을 하는 B2B 기업들은 비콘, 센서 등에 LTE와 같은 광역 무선 통신을 결합해 막대한 양의 데이터를 수집하고 정리하여 생산시설의 프로세스 개선, 정부기관의 용역, 보험요율의 정밀한 산정, 오프라인 매장을 가진 기업들의 마케팅 솔루션 개발 등으로 돈을 쓸어담고 있는데, B2C(Business to Consumer) 시장은 끽해야 5만원짜리 가스밸브 자동차단기 정도가 그나마 흥한 사례이니 시망.

그나마 IoT가 현재까지 B2C 부문에서 가장 힘을 쓰고 있는 분야는 의료 시장인데, 무선 통신이 탑재된 휴대용 의료진단기로 건강을 체크하고 그 결과를 병원의 데이터센터에 전송해 결과를 받아볼 수 있는 것. 여기에 더해 병원에 자동으로 연락을 취할 수 있는 툴이 달리기도 한다. 환자라면 정기적으로 병원을 가면 되지, 결벽증 환자도 아니고 뭘 굳이 기계까지 갖고다니며 건강을 실시간으로 체크하느냐는 생각을 가지고 있다면, 원양어선을 타거나 산간도서에 사는 사람들을 생각해 보면 그런 시장도 분명 있다는 점을 캐치하기 쉬울 것이다.

2 양상

2.1 B2B, B2G

현재 IoT 시장 전체 매출의 90% 이상은 이 쪽에서 난다고 봐도 무방하다. 주로 대기업의 생산공정개선 또는 업무효율화 솔루션, 마케팅회사의 데이터 수집, 정부기관의 위치추적 솔루션 등 대규모 자본이 책정되는 사업을 쓸어담고 있다. 2015년 대한민국 정부예산 중 2~3조 가량이 IoT 관련 기업에게 낙찰되었는데, 대개 사회안정기반사업(전자발찌(!)), 대국민 서비스(독거노인 추적관리) 등에 들어갔다.

2.2 B2C

인터넷과 무관했던 분야에서도 이쪽으로 나아가고 있다. 가전업체 관련 기사 포드 자동차의 CEO는 기존의 자동차박람회가 아닌 전자가전박람회에서 신차를 공개하기도 했다.
유비쿼터스도 마찬가지였지만, 한참 동안 구체적인 실체가 없는 상태였다가 최근들어 관련 업체들이 몇가지 방향을 잡아 발전시켜 나가는 중이다.

2.2.1 웨어러블 디바이스(Wearable Device)

2010년대 들어서 웨어러블 디바이스(Wearable Device)로 구현화되고 있다. 대표적으로 구글 글래스, 홀로렌즈같은 증강현실 기기, 소니 스마트워치, 삼성 기어 시리즈, 애플 워치, 페블같은 스마트워치와 핏빗, 샤오미 미밴드같은 스마트 밴드(Fitness Tracker라고 하기도 한다) 등이 있다. IT대기업들이 다수 진출하여 꾸준히 신제품을 출시해 시장이 매년 급속도로 커지고 있다.
몸에 장착하는 장비의 특성상 건강 상태 체크 등의 기능을 가지고 있는 것이 많아, 이를 이용한 스마트 헬스케어 등의 분야가 활성화되고 있다. 다만 사용자의 흥미와 초기 구매 목표가 상실되는 이유 등으로 인하여 그 때문에 사용자의 1/3이 구매 후 1년 내에 착용을 포기한다고 한다. #

2.2.2 자율주행 자동차

해당 문서 참조.

2.2.3 스마트 팩토리

생산 공정에서 사용하는 각종 장치 및 설비들에 이를 관리하기 위한 다양한 센서를 부착하고, 이를 클라우드와 연동하여 데이터 수집, 모니터링, 제어 및 관련 정책의 수립 등을 수행하는 분야이다.
나날이 환경에 대한 규제와 관리 감독이 강화되면서, 탄소 배출량의 계측 및 조절 등과 맞물려서 활성화되고 있다.
한국에서는 산업통상자원부 지원 정책이 시행 중이며 자세한 것은 아래 사이트에서 참고하시오.
[1]

2.2.4 스마트 홈

이름 그대로 가정에서 사용되는 각종 장치들(전등, 가스 밸브, 보일러 등등)을 대상으로 하며, 이동통신 3사(SKT, KT, LG U+)가 일반 소비자를 대상으로 하는 서비스를 시작했거나, 시작하려고 하는 상황이다. 1980년대 후반 부터 가정의 화재 및 보안 분야 부터 상용화가 시도 될 정도로 생각 보다는 오래된 개념이다.
기술 수요가 있는 부분은 가정용 전기/가스/수도 사용량 원격검침, 화재나 누전 경보기, 침입/출입 감지 센서, 노인이나 환자의 긴급호출 등 범죄나 사고 방지 보안센서류, 아파트 등의 안내방송 문자 전송 등이 있다. 노인이나 아이들, 범죄자의 위치를 전송하는 미아방지 비콘이나 위치추적 발찌도 IoT 기술을 응용할 수 있다.

다른 분야에 대해서는 추가 바람.

3 문제점

3.1 보안 상의 문제

사물인터넷은 사용자의 행동같은 사용패턴을 데이터로 만들어 저장하게 된다. 만약 이 데이터가 유출되면 사용자의 생활모습이 유출되는 셈이다. 게다가 유출된정보가 사진이라거나 지문같은 생체정보일경우 악용될 우려가 더욱 크다. 따라서 보안이 확보되지 않은 상태에서 서비스를 제공할경우 금전적 피해를 비롯한 가늠할수 없는 문제가 발생할 수있다.

물론 기존 인터넷처럼 해킹을 통해 사용자의 권한을 침입자가 빼앗을 수도 있는데, 기존의 해킹이 개인에게는 기껏해야 컴퓨터를 날려먹거나 중요한 자료를 파괴하는(...) 정도였다면 실생활에 필수적인 기계들이 연결된 사물인터넷에서는 침입자가 피해자의 일상생활 그 자체를 볼모로 잡아버릴 수 있다. 실례로, 냉난방 장치를 해킹한 뒤 돈을 요구하는 랜섬웨어가 등장했다. 비록 해킹대회에서 사물인터넷의 보안 취약성을 경고하는 목적으로 출시된 것이고 진짜로 사람 괴롭히려고 만든 건 아니지만.

2016년 10월 중국 샤오미에서 만든 IoT 지원 전자 제품이 대량으로 해킹되어 숙주로 사용되었다는 분석이 나왔다. 관련기사

3.2 비용의 문제

사물인터넷의 대표적인 사례로 알아서 물 주는 화분 같은 것이 있다.

여기에는 화분의 습도를 측정하는 습도 센서, 스마트폰과 통신하기 위한 통신 모듈, 물탱크의 밸브를 여닫는 제어 모듈, 그리고 이 모든 것을 관리하는 CPU 등이 필요함을 추정해 볼 수 있다. 문제는 이런 모듈을 아무리 저렴하게 만든다고 쳐도 화분보다 훨씬 비싸다는 점이다. 사물인터넷이란 것을 하기 위해서 배보다 배꼽이 더 큰 상황이 만들어 진다. 애초에 가격대가 높은 TV, 냉장고, 세탁기 같은 제품에 해당 모듈을 넣는 것은 상대적으로 큰 비용이 들어가지 않지만, 화분같은 작은 사물에 이런 기능을 넣는 것은 상대적으로 많은 비용을 지불해야 가능해진다.

3.3 전원 공급의 문제

RFID 와 같은 수동소자를 사용하는게 아닌 한, 전기 없이 동작하는 통신 모듈은 사실상 없다. 충전지를 사용할 수도 있으나, 충전지 역시 주기적인 충전이 필요하기에 완전한 해결책이 될 수는 없다.

결국 A/C 전원을 상시 연결해 주는 것만이 실질적인 해결책이 된다. '알아서 물 주는 화분'은 결국 전원 콘센트를 꼽아야만 동작하는 화분이 되어 버린다. 위에서 언급한 TV, 냉장고, 세탁기 처럼 기기 자체가 처음부터 전기를 사용하는 제품이라면 이 것은 문제가 되지 않는다. 하지만, 화분을 비롯해 책상, 옷장, 소파 같은 전기를 사용하지 않는 가구나 소품등에 사물인터넷을 하겠다고 하면 전원콘센트 부터 찾아야 하는 상황이 발생한다.

전자 센서류의 경우는 비교적 전지소모가 적어서 AA 건전지나 버튼 전지 하나로 1년 ~수년 정도 사용할 수도록 설계한다. 다소 전지소비가 크거나 전지 교환이 어려운 경우는 장수명의 1회용 리튬전지나 D셀 알카전지 같은 고용량 전지를 쓴다. 전지 1개로 전압이 부족한 경우는 차지펌프 전자 회로로 승압하기도 한다. 실외에 설치하는 장치라면 태양전지+충전지로 전력을 충당할 수 있다. 바람개비나 수차 발전기도 가능하다. 동물이나 사람이라면 신체의 움직임이나 체온을 이용해 미소한 전력을 생산하는 것도 가능하다. IoT 센서류는 항상 동작하는게 아니라 단속적으로 가끔씩만 동작하므로 소비전력이 매우 적어서 이정도 전력으로도 동작가능하다.

건전지로는 감당이 되지 않는 엑추에이터 등은 어쩔 수 없이 교류전력을 쓰게 되는데 이것도 교류전선을 끌기가 부담스러운 경우는 100BASE-TX 등 LAN 선으로 직류 전류를 공급하는 PoE(Power over Ethernet) 을 이용하기도 한다. LAN 장치 하나당 15 W ~ 25 W 정도를 공급할 수 있으므로 충분하고 통신선으로 이용할 수 있다. 신축 사무용 빌딩의 LAN 설비에는 PoE가 있는 경우가 많다. 또 USB 케이블도 단거리 통신용으로 많이 쓰이는데 통상 5V*0.5-0.9A로 2.5 W ~ 4.5W 정도의 전력를 끌어 쓸 수있으므로 loT용으로 충분하다. 일반가정에서도 벽에 매입한 전기 콘센트에 이더넷 포트나 USB 포트를 설치하는 경우도 늘고 있다. 만약 주택을 신축 중이라면 집에 방마다 전기콘센트에 PoE 이더넷 LAN 포트와 스마트폰 충전용 USB 포트를 부설할 것을 고려해보자. 또 직류어댑터에서 나온 직류전류를 전화선 연장선(익스텐션) 같이 가는 전선을 사용해 몇미터 정도 연결하는 것도 가능하다.

또 집안에 있는 구형 아날로그 전화기(POTS) 배선에는 전화를 사용하지 않을 때에도 약한 전류가 흐르고 있어서 대충 2-3 W 정도의 전력을 상시 끌어 쓸 수 있다. IoT 기기를 동작시키는데는 충분하고도 남는다. 더구나 이 전화선 전력은 집에 전기가 정전이 되어도 전력이 공급되므로 비상시 긴급용 장치에 쓰기에 적절하다.

3.4 바벨탑, 규격의 난립 또는 표준의 부재

워낙 다양하고 광범위한 영역을 다루다 보니 수없이 많은 기술과 표준이 난립해 있다. 홈네트워킹만 해도 전통의 WiFi 를 비롯해서 Bluetooth ZigBee/Z-Wave 가 있고 WAN 쪽의 LPWAN 쪽은 현재 혼돈의 도가니이다. 이런 상황에서는 가전회사나 각종 가정용 개인용 제품을 만드는 기업들 도 어느 표준에 맞추어 제품을 만들어야 할지 알수 없으니 이런 loT 제품을 개발, 시판하기를 꺼리고 또 소비자들도 표준이 확실하지 않은 상태에서 잘못하면 표준에서 밀려날 수도 있는 IoT 기술을 채용한 제품을 비싼 가격을 주고 구입하는 걸 꺼리게 되어 소위 닭과 달걀의 문제 때문에 생산자와 소비자 모두 IoT 제품을 꺼리고 있다. 이렇게 서로 호환되지도 않는 규격이 난립 혼란스런 상황이 어느정도는 정리되어야 생산자 소비자 모두 확신을 가지고 새로운 기술과 제품에 투자를 하고 뛰어들 수 있게 되어 비로소 대중에게 보급될 가능성이 있다.

그러니 이런 상황이 정리되려면 최소 5-10년은 더 기다려야 할 가능성이 높고 어쩌면 삼성과 LG와 소니 그리고 통신업계에선 KT SKT LGU+가 각자 다른 IoT표준을 밀고 있어서 r IoT 규격이 통일이 되지않는 지옥이 영원히 계속될 가능성이 매우 높다. 당장에 그 간단한 TV 리모콘 하나도 삼성과 LG 간에도 통일이 안되는데 수 십 가지 제품에 수백개의 업체들이 있는 가전제품 간의 호환성이나 상호운용성을 확보한다는 건 아편을 피고 꾸는 백일몽일 따름이다. 그러니 집안의 가전제품을 완전히 한 가전 회사의 제품으로 완전 통일하지하고 아파트도 동일 계열 재벌 건설사가 지은 아파트에 살고 동일계열의 셋탑박스를 사용하는 케이블/IPTV 서비스를 사용하지 않는 한은 그 혜택을 온전히 누리기는 어려울 것이다. 우리나라는 전기사업은 한전이 독점하므로 동일계열의 발전소에서 나온 전기를 쓰지않아도 되는 것에는 감사하자. 일본은 전기도 두 가지가 있다. loT 기술은 하늘에 닿는 탑을 쌓으려는 바벨탑을 건설하려는 시도와 아주 유사하고 그 결과도 성경에 나온 바벨탑의 결말과 그리 다르지 않게 기기간에 말이 통하지 않는 상호운용성 부재의 혼란 때문에 실패할 것이 99.9999% 확실하다.

3.5 매력적인 킬러 응용의 부재

현재의 IoT 문제점 중에 최종보스급 대마왕. 위에 수많은 응용예가 나열되어 있으나 어느 거 한가지도 아이폰이 등장하여 스마트폰 혁명을 일으킨 때 처럼 혁신적이고 매력적인 응용이라고 하기에는 부족하다. 오히려 수 십년전부터 홈오토메이션이니 스마트홈이나 홈네트워킹이니 스마트 가전이니 전력선 전송이니 유비쿼터스니 하며 수없이 많이 또 자주 비슷한 응용예나 유즈케이스들이 제시되었지만 어느 거 하나 크게 성공하여 우리의 생활의 일부로 정착하지 못했다. 1980년대 초에도 현재의 상황과 크게 다르지 않다. 스마트홈 기술은 30년 전에도 언제나 앞으로 "5년후"에는 보편화될 기술이었다. 심지어는 1950년대의 디즈니랜드나 1970 오사카 엑스포 따위의 미래세계 전시장에 제시된 2000년대의 미래의 가정에 대한 예측은 지금 2016년 현재 우리가 앞으로의 미래가정의 예측이라고 제시하고 있는 모습과도 크게 다르지않다. 그런데도 우리는 아직도 텔레비젼 리모콘 하나도 제대로 통일 하고 있지 못하다. 그러니 IoT라는 기술 자체는 시대의 흐름 따른 약간의 변화 외에는 별로 새로울 것도 없는 기술이며 몇 년 전에 크게 유행했던 소위 "유비쿼터스" 기술처럼 하나의 포괄적인 유행어(buzzword)일 따름이고 몇 년지나지 않아서 또다른 비슷한 기술을 지칭하는 새로운 차세대의유행어에 밀려날 일시적 유행에 불과하다.

아이폰 이전에도 스마트폰은 있었지만 (삼성 LG도 스마트폰을 내놨었다) 어느것 하나 제대로 성공하지 못했다. 그러나 애플 아이폰이라는 절대강자가 등장해 제대로 된 스마트 폰의 통일된 모습과 응용을 보여주며 독주를 하자 과거의 혼돈이 무너지고 미래의 모습이 정리되며 스마트폰은 역사적으로 큰 성공을 했다. IoT도 누군가가 제대로된 킬러 앱 응용을 내놓고 독주하면 경쟁자들이 나팔소리에 여리고의 성벽이 무너지듯 무너지며 대중들이 그걸 적극적으로 채택하기 시작하면 위에 있는 모든 기술적 문제는 단시일 안에 해결되어 대중이 그 혜택을 누리기에는 충분하게 될 것이다.

3.6 통신사의 홈네트웍 역할 배제

위에 나열한 문제에 비하면 사소한 것이지만 현재 KT 나 SKT가 추진중인 응용구조 모델중 스마트홈 관련모델은 문제가 있다. 이들은 무선통신사이다 보니 어쨌든 사용자들이 비싼 광역 무선 WAN을 많이 이용하도록 몰아가고 있다. 그러다보니 가정의 유선인터넷이나 무선홈 네트웍이나 홈서버의 역할을 일부러 배제하고 있다.

예를 들어 집안의 보일러를 IoT 망으로 스마트폰으로 제어하는 응용이 있다. 사용자가 스마트폰에서 내린 보일러 제어명령은 폰의 무선인터넷을 통해 통신사의 서버로 전달되고 통신사의 LPWAN게이트웨이를 통해 무선으로 발신되어 보일러는 무선 WAN을 통해 그 명령을 전달 받는 모델이다. 즉 집안에서는 아무런 LAN이나 인터넷등 네트웍을 거치지 않고 통신사의 무선 중계기와 보일러가 직접 무선링크를 통해 연결하는 식이다. 현재 한국의 가정이나 직장에는 세계최고 수준의 유선인터넷이 보급되어 있는데 이걸 그냥 건너뛰고 느리고 비싸고 비효율적이고 광역무선링크 LPWAN를 사용하고 있다.

이런 응용에는 집안에 유선인터넷과 연결된 유무선공유기 같은 무선 홈서버(홈 게이트웨이)를 두고 사용자는 스마트폰의 무선 인터넷으로 명령을 내리면 이 명령은 가정의 유선 인터넷을 거쳐 홈서버에 전달되고 홈서버는 WiFi나 Bluetooth, ZigBee 등의 집안의 무 홈네트웍을을 통해 명령을 보일러에 전달하면 된다. 값싸고 빠른 유선인터넷과 홈서버가 충분히 할 수 있는 역할을 느리고 비싼 LPWAN과 통신사 무선게이트웨이가 굳이 대신할 이유가 없다. 홈게이트웨이는 블루투스나 지그비등의 홈네트웍용 무선 AP를 현재의 무선공유기의 LAN 포트에 꽂거나 아예 내장하면 된다. 삼성전자는 TV 가 스마트홈의 중심이 되기를 바라고 있지만 최적의 스마트홈/홈네트웍의 중심은 바로 유무선공유기이다.

물론 야외용 위치추적 비컨이나 각종 업무용 응용같이 광역 LPWAN의 역할이 꼭 필요한 응용도 많이 있지만 스마트홈 관련 응용은 대부분은 통신사의 LPWAN없이도 그냥 유선인터넷과 무선 홈네트웍으로 충분한 응용이 대부분인데도 주도하는 업체가 통신사이다 보니 비싼 추가매출을 올릴 수 있는 광역 WAN 서비스를 전혀 필요없는 스마트홈 응용에 까지 과용하고 있다. 가정에서의 loT의 주역은 LPWAN이 아니고 Home wireless local network 이다.

4 IoT 통신 기술 표준

아직은 기술의 초기단계이므로 많은 관련 표준이 제안되어 난립해 있고 어느 것이 최종 승자가 될지 예상하기도 어렵다. 한국 국내에서는 KT 는 LTE-M 기술을 밀고 있고 SKT 는 LoRa 기술로 전국망을 건설 중이다. 대체로 LTE-M은 기존 LTE 망의 응용이므로 통신망 추가건설 비용이 적고 통신속도가 빠르고 비교적 통신이 잦은 응용에 더 적합하다. 다만 모듈 가격이 비교적 비싸다.(20∼40달러 수준) 반대로 LoRa 기술은 통신 속도가 느리고 통신빈도가 적은 응용에 더 적합하다. 또 새로운 통신망을 건설해야하지만 모듈 가격은 10-20달러 이하. LoRa의 변종으로 통신사업자에 의존하지 않고 쌍방 통신에 적합한 Symphony Link라는 기술도 있다.

삼성전자는 협대역(UNB) 통신기술인 SigFox 기술에 관심이 있는 듯. 이건 더욱더 통신속도가 느리지만 모듈 가격이 더 저렴하며 (<$10) 비면허 ISM 대역을 이용하는 기술. 그대신 통신망 장비 가격이 비싼 편. LoRa 는 양방향 대칭통신기술이지만 SigFox는 비대칭 기술이라 정보를 배포하는 하향통신(down-link)보다 단말에서 서버로 가는 정보수집 상향통신(up-link)에 더 적합한 방식이다.

5 관련 문서

  1. ↑ 버그를 잡자(...) 농담이 아닌게, 전자제품 먹는 개미 같은 것을 방제할 필요가 있다 카더라(...) 사실, 저전력 저소음 무진동 기기는 조용하고 따뜻해서 종종 벌레가 알을 깐다고 한다.