사물인터넷 기술의 유래 및 정의

사물인터넷의 미래

사물인터넷 기술의 유래 및 정의

사람, 사물, 프로세스 등 모든 것이 인터넷으로 연결되어 정보가 생성 · 수집 · 공유 · 활용되는 미래 네트워크 기술

사물인터넷은 최근 갑자기 등장한 개념이 아니라 꽤 오래 전부터 존재해왔다. 그동안 수많은 이름으로 설명되었는데, 기술 발전에 따라 점차 그 기술과 개념이 진화하고 있다. RFID/USN, M2M(사물지능통신) 등이 바로 그 대표적 개념들이다. 사물인터넷이라는 용어는 1999년 매사추세츠공과대학(MIT)의 오토아이디센터(Auto-ID Center) 소장 케빈 애시턴(Kevin Ashton)이 향후 RFID(전자태그)와 기타 센서를 일상생활에 사용하는 사물에 탑재한 사물인터넷이 구축될 것이라고 전망하면서 처음 사용한 것으로 알려져 있다.

‘사물인터넷이 기술인가, 하나의 패러다임인가?’라는 논의는 현재도 분분하다. 사물인터넷에 대한 정의도 분야별로 차이가 있으며, 때론 매우 추상적이기까지 하다. 다음은 2014년 미래창조과학부에서 정의한 사물인터넷의 개념이다.

사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 사람 · 사물 · 공간 · 데이터 등 모든 것이 인터넷으로 서로 연결되어, 정보가 생성 · 수집 · 공유 · 활용되는 초연결 인터넷

사물인터넷은 기본적으로 모든 사물을 인터넷으로 연결하는 것을 의미한다. 하지만 정말 중요한 것은 ‘어떻게 인터넷으로 연결할 것인가?’보다는 ‘왜 인터넷으로 사물들을 연결하는가?’에 있다. 사물인터넷의 궁극적 목표는 우리 주변의 모든 사물의 인터넷 연결을 통해 사물이 가진 특성을 더욱 지능화하고, 인간의 최소한의 개입을 통해 자동화하며, 다양한 연결을 통한 정보 융합으로 인간에게 지식과 더 좋은 서비스를 제공하는 데 있다. 이를 위해서는 기존 인터넷에서 추구하던 컴퓨터의 연결이 아니라, 인간 · 사물 · 공간 · 무형의 데이터 등을 서로 연결하고 이로부터 수집된 다양한 정보를 분석하고, 서로 공유하도록 하는 것이 중요하다.

사물인터넷의 사물은 ‘Internet of Things’를 한국어로 번역하면서 생긴 용어다. 사전적으로는 ‘일과 물건을 아울러 이르는 말’, ‘물질세계에 있는 구체적이며 개별적인 모든 존재를 통틀어 이르는 말’, ‘사건과 목적물을 아울러 이르는 말’로 정의되지만, 여기서는 우리 주변의 유형 · 무형의 모든 것을 의미한다. 즉, 우리가 주변에서 흔히 보고 사용하는 모든 유형의 것으로, 사람 · 자동차 · 교량 · 전자 기기 · 자전거 · 안경 · 시계 · 의류 · 문화재 · 동식물 등 자연 환경을 이루는 모든 물리적 객체에서 컴퓨터에 저장된 다양한 데이터베이스, 인간이 행동하는 패턴 등 가상의 모든 대상도 포함되는 매우 광범위한 개념이다.

다음은 ITU-T에서 정의한 사물인터넷의 정의이다.

기 존재하는 혹은 향후 등장할 상호 운용 가능한 정보 기술 및 통신 기술을 활용하여 다양한 물리 및 가상 사물 간의 상호 연결을 통해서, 진보된 서비스를 제공할 수 있게 하는 글로벌 스케일의 인프라

_ ITU-T Y.2060 “Overview of the Internet of Things”

또한 CERP-IoT 2009에 정의된 사물인터넷은 다음과 같다.

미래 인터넷의 통합된 부분으로서 표준과 상호 호환 통신 프로토콜로 자가 설정 기능을 갖춘 동적 글로벌 네트워크 인프라

_ CERP-IoT 2009 “Cluster of European Research Projects on the Internet of Things”

또한 사물인터넷은 자기 식별자와 각각의 특성을 갖는 물리적 사물과 가상 사물로 구성되며, 지능형 인터페이스를 가지며 정보망에 잘 통합되는 특성을 갖는다. 사물인터넷에서의 사물은 비즈니스와 정보, 소셜 프로세스의 적극적인 참여자로서 사물 간 혹은 환경과 데이터/센싱된 환경 정보를 상호 전달/반응을 할 수 있다.

사물은 자율적으로 물리적인 실환경 이벤트에 반응하거나, 인간의 직접적인 개입 유무와는 관련 없이 서비스를 만들거나, 특정 행위 동작을 촉발하는 프로세스를 실행한다. 서비스 형태에서의 인터페이스는 인터넷을 통해 이와 같은 스마트 사물과의 상호작용을 촉진하고 보안과 프라이버시 이슈를 고려하여 사물의 상태나 관련 정보를 질의 혹은 교환한다.

사물인터넷을 구현하기 위해선 센서/상황 인지 기술, 통신/네트워크 기술, 칩 디바이스 기술, 경량 임베디드 네트워크 기술, 자율적/지능형 플랫폼 기술, 대량의 데이터를 처리하는 빅데이터 기술, 데이터마이닝 기술, 사용자 중심의 응용 서비스 기술, 웹 서비스 기술, 보안/프라이버시 보호 기술 등 다양한 형태의 기술이 필요하다.

IoT 정의 및 범위

사물인터넷은 좁은 범위에서는 우리 주변의 사물들에 네트워크를 연결하고, 지능화함으로써 그 사물의 가치를 증대시키는 것을 의미한다. 예컨대 기존의 만보기는 단순히 걸음 수를 재는 용도였지만, 인터넷을 연결하고 다양한 정보를 수집하고 분석할 수 있는 건강 관리 플랫폼을 연결하면 건강을 측정 · 판단 · 예측 가능한 기능을 탑재할 수 있다. 그렇다면 만 원 수준의 만보기가 수만 원에서 수십만 원 가치의 만보기로 재탄생할 수 있는 것이다.

또 다른 예로 몇 천 원 정도의 단순한 화분을 상상해보자. 일반적으로 화분은 화초를 기르기 위한 단순한 그릇인데, 화분에 심어진 꽃에 언제 물을 주어야 할지, 현재 흙과 주변의 상태가 어떤지에 대한 정보를 제공하고, 심지어 주변의 상황에 따라 자동으로 물까지 줄 수 있다면 그 가치는 몇 배 이상 증가할 수 있을 것이다. 이렇게 우리 주변의 다양한 제품이 지능화되면 그 부가가치는 수배에서 수백 배 이상 증가할 수 있다.

넓은 의미의 사물인터넷은 도메인 융합을 통한 산업의 지능화다. 우리 주변의 모든 일은 어느 하나도 단순한 것이 없다. 생산에서 소비되는 과정 중에는 에너지, 교통, 기후, 선호도¹⁾ 등 다양한 환경이 영향을 끼친다. 우리가 식탁에서 먹는 딸기를 예로 들어보자. 우리가 식탁에서 딸기를 먹기까지는 재배 · 포장 · 유통 · 판매 · 소비에 이르는 다양한 과정을 거친다. 농민들은 다양한 종류의 딸기에서 상품성 있는 품종을 선택하여 재배할 것이고, 이때 상품성 있는 품종이란 소비자가 좋아하고, 유통이 쉬운²⁾ 종류일 것이다.

또한 언제 키워야 높은 값을 받을 것인가에 대해서도 고민하게 될 것이며, 재배하는 지역과 기후에 따라 에너지 비용³⁾도 다르다. 생산된 딸기를 더 값싸게 공급하기 위해서는 교통이 원활하고, 소비가 용이한 지역에 납품하는 것이 유리하기 때문에 유통 비용이 절감되는 방법을 선택하게 될 것이다. 소비자 입장에서는 값싸게 맛있는 딸기는 먹기 위해 고민할 것이다. 가계의 형편에 따라 딸기를 소비하기 시작하는 월도 달라질 것이며, 어디에서 구입하느냐에 따라 그 가격도 많이 달라질 것이다. 단순히 딸기 하나를 소비하는 과정에도 여러 요소가 영향을 미치는 것이다.

이러한 복잡한 과정 속에서 다양한 정보를 함께 모니터링하고, 분석하고, 예측할 수 있다면 농민에게는 최고의 수익을 올리기 위한 정보를 제공할 수 있을 것이고, 소비자에게는 최적의 소비가 가능한 갖가지 정보를 제공할 수 있을 것이다. 사물인터넷은 농업 · 환경 · 에너지 · 유통 등 다양한 분야(도메인)의 정보를 제공하고, 이러한 정보를 모아 분석을 통해 다양한 파급 효과를 가져올 수 있다.

RFID, USN, 그리고 M2M

사물인터넷은 센서와 개체 식별 데이터 등의 데이터 중심의 RFID(Radio Frequency IDentification), WSN(Wireless Sensor Network), USN(Ubiquitous Sensor Network)에서 이동통신 네트워크를 활용하여 정보를 전달하는 M2M(사물지능망통신), 다양한 사물의 지능화를 목표로 하는 사물인터넷, 지구상의 모든 정보와 지식이 연결되는 만물통신(AToN)의 흐름을 보인다. RFID, WSN, USN, M2M의 기술별 정의와 추구하고자 하는 의미에는 다소 차이가 있다.

RFID(Radio-Frequency IDentification)는 소형 전자 칩과 안테나로 구성된 전자 태그(Tag)를 사물에 부착하여, 리더(Reader)가 무선주파수를 사용하여 전자 태그의 고유 정보를 읽어 사물을 인식하는 기술이다. 현재 유통 경로, 재고 관리, 교통카드, 지불 결제, 출입 통제, 도시 관리, 차량 · 선박 등의 위치 추적 등 다양한 분야에서 활용 중이며, 다음의 그림과 같은 기술로 구성된다.

RFID 시스템 기술의 분류

WSN(Wireless Sensor Network)은 주변의 다양한 정보를 수집하기 위해 센서, 프로세서, 근거리 무선통신 및 전원으로 구성되는 센서 노드(Sensor Node)와 수집된 정보를 외부로 연결하기 위한 싱크 노드(Sink Node)로 구성되는 네트워크 개념으로, 자동화된 원격 정보 수집을 목적으로 군용 · 농업 · 도시 · 교통 등 다양한 응용을 위한 기초 기술이다.

WSN 개념

USN(Ubiquitous Sensor Network)은 온도 · 습도 · 오염 등의 다양한 센서의 유 · 무선 네트워크, 사람과 정보, 환경, 사물 간의 개방형 정보 네트워크를 구성하고 언제, 어디서나, 다양한 서비스를 제공하는 지식 기반 서비스 인프라다. 건물 · 교량 등의 안전 관리, 에너지 감시, 농업 생장 관리, 기상, 재난 및 환경오염 모니터링 등의 응용 분야의 활용을 목표로 하며, 다음의 그림과 같은 기술로 구성된다.

USN 시스템 기술 분류

RFID/USN은 2004년 정통부 시절부터 IT839정책의 일환으로 시작되었으며, 지식경제부로 부처 개편 이후에도 14대 분야-지식 서비스 USN으로 적극 추진되었던 기술 개발 방향이다.

M2M(Machine To Machine)은 B2B(Business To Business), B2C(Business To Consumer)라는 용어들이 등장했던 10여 년 전부터 유럽을 중심으로 확산되고 있었다. M2M은 사람이 직접 제어하지 않는 상태에서 장비나 사물 또는 지능화된 기기들이 사람을 대신해 통신의 양쪽 모두를 맡고 있는 기술을 의미한다. 또한 센서 등을 통해 전달, 수집, 가공된 위치, 시각, 날씨 등의 데이터를 다른 장비나 기기 등에 전달하기 위한 통신을 의미한다.

M2M과 RFID/USN의 개념은 유사하다. RFID/USN은 사물 간 통신을 한다는 점에서는 공통된 점이 있어 경쟁 기술인 듯 보이지만 주파수나 시장 측면에서 다른 영역을 확보하고 성장했다. M2M은 일반적으로 사람이 접근하기 힘든 지역의 원격 제어나 위험 품목의 상시 검시 등의 영역에서 적용된 반면, RFID는 홈 네트워킹이나 물류, 유통 분야에 적용되다가 NFC로 진화해 모바일 결제 부문으로 영역을 확장했다.

정보통신부의 RFID/USN

지식경제부의 RFID/USN

M2M과 사물인터넷은 사물 간 통신을 한다는 공통점 때문에 많이 혼용해서 쓰이기도 한다. 하지만 M2M이 이동통신 주체인 사물을 중심으로 한 개념인 데 비해, 사물인터넷은 인간을 둘러싼 환경에 초점을 맞췄다는 점에서 차이를 보인다.

사물인터넷이 인간을 중심으로 바라본다는 점에서는 유비쿼터스(Ubiquitous)와 유사하다. 유비쿼터스는 사용자가 네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고 장소, 시간에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 의미하는 것으로, 사물인터넷이 정의하는 세상보다 좀 더 먼 미래를 보는, 사물인터넷 너머에 있는 만물인터넷(Internet of Everything) 시대와 유사하다. 그리고 사물지능통신은 M2M을 한글로 전환하는 과정에서 이름을 공모하여 탄생한 국내에서 사용되는 용어다.

사물지능통신(M2M)은 사람-사물, 사물-사물 간 지능통신 서비스를 언제 어디서나 안전하고 편리하게 실시간으로 이용할 수 있는 미래방송통신 융합 ICT 인프라를 가능케 한다. (방송통신위원회, 2010. 4)

사물지능통신 개념