4차 산업혁명, 사물인터넷이란?

기획연재⑤ 모든 사물이 연결되고 새로운 가치가 실현되는 사회 구현

지금 우리 앞에 전개되고 있는 4차 산업혁명의 흐름은 되돌릴 수 없다. 이 혁명이 어디를 향해 갈지, 그 과정에서 우리 삶이 어떻게 바뀔지 궁금하다. 그러나 이런 흐름을 남의 일처럼 지켜볼 수만은 없다. 우리는 새로운 기술을 용기 있게 수용함으로써 경제적 번영과 우리들의 행복을 위하여 할 일이 무엇인가를 알 필요가 있다. 이에 이번 연재는 4차 산업혁명의 주요 기술들을 중심으로 일반 시민들이 다소나마 쉽게 이해할 수 있도록 소개하고자 기획되었다. 따라서 구체적인 내용을 알고 싶은 독자들께서는 별도의 참고서적을 참고하기 바란다.<편집자 주>

일반적으로 ‘사물인터넷’이라 불리는 IoT(Internet of Things)에서 ‘진화한 모든 것이 연결되어 새로운 가치가 실현되는 새로운 시대’를 'Internet of Everything(IoE)'이라 정의한다.(Cisco 시스템즈 IoT 인큐베이션 랩)

사물인터넷의 개념

사물인터넷이란 세상의 모든 물건에 통신 기능이 장착되어 정보를 교환하는 상호 소통이 가능한 인프라를 뜻한다. 사물인터넷이라는 용어를 처음 사용한 사람은 P&G(미국에 소재한 세재 등을 제조하는 회사)의 연구원이었던 케빈 애쉬톤이다. 그는 1999년 “RFID(전자태그: 특정 대상을 인식하는 기술)와 기타 센서를 일상의 사물(Things)에 탑재하면 사물인터넷이 구축될 것”이라고 말했다. 사람이 개입하지 않아도 사물들끼리 알아서 정보를 교환할 수 있게 된다는 뜻이다. 좀 더 구체적인 설명으로 유럽연합(EU)의 공동연구 프로젝트인 카사그라스(CASAGRAS)에서는 사물인터넷을 ‘데이터 캡처 및 통신 기능의 가용성을 활용해 물리적 객체 및 가상 객체를 연결하는 글로벌 네트워크 인프라로 기존의 인터넷을 포함한다’고 정의하고 있다.

사물인터넷은 유선통신을 기반으로 하는 인터넷보다 진화된 단계이다. 사람의 개입 없이 정보를 알아서 처리한다. 통신을 주고받는 점에서 유비쿼터스와 비슷하지만 통신장비와 사람과의 ‘통신’을 주목적으로 하는 유비쿼터스에서 인터넷으로 확장하여 사물은 물론 가상세계와도 상호작용하는 개념이다. 사물인터넷과 혼동되는 개념들도 있다. 예를 들어 ‘유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅’, ‘M2M(Machine to Machine)’이 그렇다. ‘사물지능통신’이라고도 불리는 M2M(Machine to Machine : 기계와 기계 간에 이루어지는 통신)은 모든 사물에 센서와 통신 기능을 넣어 지능적으로 정보를 수집하고 상호 전달하는 네트워크 또는 기술을 의미한다. 언뜻 사물인터넷과 같아 보이지만 사물인터넷은 M2M이 인터넷 구조에 적용된 것으로 현실 세계와 가상 세계의 사물들이 모두 상호작용할 수 있는 차세대 인터넷 환경을 의미한다는 점에서 차이가 있다.

사물인터넷에서 중요한 과제는 ‘사람’이 IoT를 통해 우리가 어떻게 다른 사람, 사물, 서비스와 연결될 것인가에 대한 것이다. ‘프로세스’란 그 때 그 때의 상황에 맞게끔 처리 방식, 순서, 정보 탐색 방법 등을 적절히 조정하는 것과 연관이 깊다. ‘데이터’는 특히 축적된 데이터에서 가치를 발굴해내는 ‘빅데이터’, 그리고 이 같은 가치를 실시간으로 필요한 곳에 쏘아주는 ‘데이터 인 모션(Data in Motion)’의 측면에서 주목할 필요가 있다. 즉, IoT가 ‘기술’이라면, IoE는 단순히 ‘기술’ 혹은 ‘기술들의 집합체’라기 보다는 실시간 연결성을 통해 지금과는 전혀 다르게 변화될 ‘미래의 생활 방식’ 혹은 ‘생활 양식의 혁신’으로 생각해야 한다.

사물인터넷의 공통요소

현재 다양한 보고서에서 여러 가지 형태로 사물인터넷을 정의하고 있는데, 대개는 다음의 세 가지 공통 요소를 가진다.

첫째, 각각의 사물은 스스로 ‘행동할 수 있는 지능’을 가져야 한다. 여기서 행동할 수 있는 지능이란 사물이 정보를 수집하고 이를 전송하는 등 주체적으로 어떠한 행위를 할 수 있다는 의미다. 둘째, 각각의 사물은 인간과 또 다른 사물과 ‘네트워크로 연결’되어 소통할 수 있어야 한다. 셋째, 연결 및 소통의 결과로 발생하는 정보를 통하여 ‘새로운 가치 및 서비스를 제공’할 수 있어야 한다. 간단히 말하면, 사물인터넷은 사물이 사물을 대상으로 하는 커뮤니케이션 전체를 말한다. 사물이 서로 커뮤니케이션하기 위해서는 입과 귀, 기억 그리고 판단할 수 있는 뇌가 필요한데, 센서는 주위의 반응을 읽는 귀이고, 다른 사물에게 반응의 결과를 전달하는 네트워크는 신경회로이며, 데이터를 보관하는 클라우드는 기억이고, 데이터를 활용한 판단 방식인 빅데이터(Big Date) 분석은 뇌이다.

예를 들어 버스정보시스템을 보면 각각의 버스에 장착된 GPS 및 무선 통신장치는 첫 번째 요소이며, 각각의 버스와 정보 수집 서버 간 무선 네트워크를 통해 연결된 상태는 두 번째 요소라고 할 수 있다. 그리고 이렇게 수집된 정보의 결과로 우리는 버스 도착 시간을 알게 되는 것이다.(세 번째 요소) 이 세 가지 요소가 충족되어야 비로소 사물인터넷이라고 할 수 있다.

사물인터넷의 역사

사물인터넷이란 용어를 처음 사용한 것은 1998년 P&G에서 브랜드 매니저로 일하던 케빈 애쉬튼이라고 앞서 설명했다. 그로부터 2년 뒤인 2000년에 한국도로공사는 하이패스 시범 실시 계획을 발표했다. 하이패스는 차량에 부착된 하이패스 카드 단말기와 톨게이트의 하이패스 안테나가 ‘커뮤니케이션을 해서’ 통행료를 자동으로 결제하는 시스템이다. 2009년에 공식 명칭 공모전을 통해 M2M 대신 사물지능통신이란 용어를 택했지만, 어감상 별반 차이는 없다. 2013년부터는 IoT, 즉 사물인터넷이란 용어가 본격적으로 쓰이기 시작했고, 시스코는 여기에서 한 걸음 더 나아가 IoE, 즉 만물인터넷이란 용어를 제시했으며, 환경 자체가 사물인터넷이 된다는 의미인 ‘AIoE(Ambient IoE)’란 말까지 등장했다.(커넥팅 랩, 2014)

사물인터넷이 구현되기 위한 몇 가지 제반조건들

사물인터넷 기술도 우리 생활에 점점 더 가까이 다가오고 있다. 우리가 해야 할 일은 생활에서 만나게 될 사물인터넷 기술에 어떻게 잘 적응하고, 어떻게 사물인터넷 기술과 긍정적으로 합리적인 관계를 맺을 것이냐이다. 첫째는 센싱 기술이다. 먼저 사물이나 주변으로부터 정보를 수집해야 한다. 그래야 일일이 사람이 설정하는 일 없이 사물들끼리 알아서 정보를 공유하며 그때그때 해야 할 일을 처리할 수 있을 것이다. 둘째는 유무선 통신 및 네트워크 기술이다. 사물인터넷 기술이 실행되려면 가장 기본적으로 사물과 인터넷이 서로 연결되어야 한다. 셋째는 서비스 인터페이스 기술이다. 서비스가 필요한 분야에 걸맞게 정보를 수집, 처리하고 필요한 기술을 융합하는 서비스 인터페이스 기술 역시 사물인터넷 구현에 핵심 요소이다. 사물들이 인간에게 필요한 서비스를 실제로 행하는데 필요한 요소라고 할 수 있다. 넷째는 보안기술이다. 사물인터넷은 아무래도 인터넷이라는 기반 아래 많은 사물들이 연결되는 체제를 가지고 있기 때문에, 보안에 특히 신경을 써야 한다. 중앙체제 하나가 뚫려버리면 사물들의 움직임까지 마비될 수 있기 때문이다. 이를 대비해서 보안을 강화하거나 기존에 없던 새로운 타입의 보안체제를 적용해야 할 것이다.

사물인터넷에 연결될 수 있는 사물은 무엇이 있을까?

사물인터넷은 수많은 종류의 기기가 직접 인터넷에 연결되는 것은 아니지만 서로서로(혹은 더 큰 네트워크) 다른 무선 프로토콜을 통해 연결된다. 많은 종류의 기기 안에 센서기술이 내장되어 있어 차세대 연결을 ‘센서혁명’이라고도 한다. 여기서는 사물인터넷에 연결될 수 있는 사물을 소개한다.

여기서 ‘사물’이란 와이파이, 블루투스 등과 같은 무선통신 기술이 탑재되고, 인터넷 프로토콜(IP) 주소를 가지고 있는 것을 말한다. 정말 작은 클립만한 크기에서 집만큼 큰 것도 해당될 수 있다. 이러한 사물인터넷이 연결할 수 있는 것들로는 ▲스마트TV, 스트리밍 미디어 서버와 같은 홈 전자기기 ▲심박동기와 심장박동 모니터와 같은 의학기기 ▲스마트냉장고, 오븐, 세탁기와 같은 가전제품 ▲자율주행 자동차 ▲드론과 같은 항공기 ▲온도조절장치, 연기 탐지기, 정보시스템 등과 같은 홈 자동화기기 ▲가정, 마을, 도시, 나라에 걸쳐 감시되거나 통제 가능한 어떤 것 등을 들 수 있다.

사물인터넷의 사물이 무생물일 필요는 없다. 강아지, 고양이, 소처럼 동물들도 인간처럼 연결될 수 있다면 가능하다. 바이오칩 응답기는 농장에서 돌아다니는 동물들을 추적하고, 물리적 위치를 모니터링하거나 사람 경우 개인의 건강상태를 확인할 수 있다. 이들 사물들은 다양한 것에 연결될 수 있는 부분 이외에 모든 사람들이 가진 공통점은 센서를 가지고 있거나 특정한 일을 수행할 수 있는 기능을 지니거나 둘 다 해당된다는 것이다.

사물인터넷이 가져오는 서비스

사물인터넷은 개인부터 산업 및 공공 분야에 이르기까지 다양하게 활용되고 있다. 현재 우리가 가장 쉽게 접할 수 있는 서비스는 버스정보시스템(BIS)으로, 버스를 이용할 때 스마트폰 애플리케이션이나 정류장의 전광판을 통해서 특정 버스가 정류장에 언제 도착하는지 알려 주는 편리한 서비스다. 버스에 GPS 수신기와 무선 통신 장치를 설치하여 GPS 위성을 통해 해당 버스의 운행 상황을 실시간으로 파악한 뒤, 버스의 위치, 운행 상태, 배차 간격, 도착 예정 시간 등의 정보를 제공해 시민들이 편리하게 대중교통을 이용할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 사물인터넷은 첫째, 개인 부문에서는 차량을 인터넷으로 연결하여 안전하고 편리한 운전을 돕기도 하고, 심장박동, 운동량 등의 정보를 제공하여 건강을 관리할 수도 있다. 또한 주거환경을 통합 제어할 기술을 마련하여 생활 편의를 높이고 안정성을 높일 수도 있다.

한국에서는 삼성이나 LG 등에서 사물인터넷 기술을 사용한 스마트 홈을 출시했으며, 구글은 아우디, GM, 구글, 혼다, 현대, 엔비디아(NVIDIA)를 중심으로 OAA(Open Automotive Alliance)를 구성해 안드로이드 운영체제를 기반으로 한 커넥티드 카(Connected Car : 자동차에 정보통신기술을 적용해 양방향 인터넷 서비스 등이 가능한 차량)를 만들기 위해 노력하고 있다. 현대는 2018년 1월 라스베가스 국제전자제품박람회(CES)에서 커넥티드 카를 선보였다. 노키아는 향후 1~2년 안에 암 조기 진단이 가능한, 손목에 차는 웨어러블(착용형) 기기를 내놓을 계획이다. 최근에는 웨어러블 헬스케어 기기로 영역이 확장되고 있다. 올해 콜레스트롤과 혈당을 측정하는 웨어러블 기기의 상용화가 가능할 전망이다.

둘째, 산업 부문에서는 공정을 분석하고 시설물을 모니터링하여 작업 효율과 안전성을 높이는데 활용되고 있다. 생산, 가공, 유통 부문에 사물인터넷 기술을 접목하여 생산성을 향상시키고 안전유통체계를 확보할 수 있으며, 주변 생활제품에도 사물인터넷을 도입하여 고부가 서비스 제품을 생산할 수 있다.

셋째, 공공 부문에서는 CCTV, 노약자 GPS 등의 사물인터넷 정보를 사용해 재난이나 재해를 예방하며, 대기 상태, 쓰레기양 등의 정보를 제공받아 환경오염을 최소화할 수 있다. 또한 에너지 관련 정보를 통해 에너지 관리 효율성을 증대시킬 수도 있다. 미국, 중국, 유럽연합, 일본 등의 국가에서는 정보통신기술을 기반으로 교통, 공공행정 등의 다양한 도시 데이터를 개방하여 도시 전체의 공공기물들과 주민들이 효율적으로 상호작용하는 스마트시티 건설을 추진하고 있다.

현재 평창 겨울올림픽에서는 5세대(5G) 이동통신과 인공지능(AI), 가상현실(VR), 사물인터넷(IoT) 등 4차 산업혁명의 핵심 기술이 총동원된 ‘ICT 올림픽’을 진행하고 있다. 특히 올림픽 공식 타임키퍼인 오메가는 이번 아이스하키 경기에 처음으로 선수들의 움직임을 읽는 ‘모션센서’를 도입했다. 선수복에 부착된 모션센서가 선수들의 순간 가속도, 누적 거리, 방향 전환 등의 움직임을 실시간으로 감지해 코치진과 관객에게 제공한다.

이처럼 다양한 분야에 걸쳐 사물인터넷이 더욱 발전하게 된 이유는 무엇일까? 수많은 이유가 있겠지만, 그 중에 하나는 빅데이터 분석 기술의 발전을 꼽을 수 있다. 과거에는 각종 기기를 인터넷으로 연결해도 정보 분석에 너무 많은 시간이 소요되어 즉시 활용이 어려웠지만, 최근에는 기술의 발달로 실시간 분석이 가능해졌기 때문이다.

사물인터넷은 어떻게 발전될 것인가?

IBM의 ‘Global Technology Outlook(2014)’은 사물인터넷 산업이 발전하는 과정을 다음 3단계로 간단하고 명료하게 정리한 보고서다. 첫째는 IoT 1.0(기기연결) 단계이다. 이는 초기단계로, 각 사물을 인터넷에 연결하는 기술이 중심이 되는 시기이며, 이를 관리하는 모니터링 시스템이 중요하다. 이때 수집되는 데이터는 실시간 조회수준에 그친다. 둘째는 IoT 2.0(인프라구축) 단계로 사물과 사물이 연결되어 상호 간의 데이터를 주고받는 단계를 말한다. 데이터를 단순하게 수집, 분석하는 수준을 넘어서 예측을 하거나 서비스에 필요한 다양한 미들웨어(middleware: 컴퓨터 제작회사가 사용자의 특정한 요구대로 만들어 제공하는 소프트웨어)가 등장한다. 셋째는 IoT 3.0(산업별 혁신 솔루션 개발) 단계로 다양한 분야에서 산업혁신을 위한 솔루션이 등장하여 개별 기업 또는 특정 산업을 넘어서 상호 연결성을 이용해 새로운 서비스가 탄생한다.

한편, 시스코는 IoT가 진화되어 가면 결국 IoE시대가 될 것이라고 예측한다. 이는 IoT 3.0 수준을 의미할 수 있다. 비즈니스에서 추진하는 가장 중요한 목표도 이노베이션의 가속, 고객경험과 고객만족의 향상 그리고 비즈니스 프로세스 자동화에 두고 있다. IoE 시대가 실현되면 새로운 가치 창조, 삶의 질 향상, 효율성 향상 등이 이루어져 우리 삶과 사회가 더 편리해 질 수 있다고 본다.

사물인터넷을 기업 시장에 도입 시 고려할 사항

무작정 사물인터넷 기기를 구입한다고 하여 무조건 비용 절감이 되는 것은 아니다. 기업이 사물인터넷을 도입하여 실무에 적용하기 전에 몇 가지 준비해야 할 것이나 고려할 사항이 있다.(김석기 등)

첫째는 기존 경험과 환경에 스마트함을 더해야 한다. 기업에서 사물인터넷을 적용하거나 신규로 개발할 때도 유사한 접근이 필요하다. 기존방식을 개선하는 것은 바람직하지만, 전체를 바꾸는 것을 요구하는 사물인터넷 기기는 신중하게 접근해야 한다. 기존 경험과 환경의 스마트함을 더해 효율을 높이거나 편리하게 이용할 수 있도록 설계해야 하고, 그런 제품을 발굴해 현업에 도입해야 한다.

둘째는 수익성 있는 규모로 접근해야 한다. 초반에 사물인터넷을 도입하려면 초기비용이 많이 들어가게 된다. 사물인터넷은 규모의 경제를 이루어야만 사물인터넷 기반의 사업이 의미있는 성과를 만들어 낼 수 있다. 그러나 여기서 유의할 일은 규모의 경제가 만들어지면 엄청나게 급증하는 데이터를 처리하는 일도 또 다른 고민거리이니, 초반부터 중요 데이터와 버려도 되는 데이터를 구분하고 저장기간이나 활용도에 대한 설계를 철저하게 해야 한다.

셋째는 여전히 사용자 경험이 중요함을 잊어서는 안 된다. 기업 서비스들은 여전히 사용자들에 대한 배려가 부족하고 투박하다고 한다. 사물인터넷이 단순 연결을 넘어서 사용자 대상의 다양한 서비스와 솔루션을 만들려면 사용자 경험이 중요할 수밖에 없다. 시각적 경험을 전달하는 것이 중요했던 화면 중심의 시대와 달리 청각과 촉각, 후각 등을 겨냥한 다중 감각적 사용자 경험의 설계가 중요하다.

사물인터넷 산업의 문제점

전문가들은 분명히 인공지능과 5G(5세대 이동통신을 말하는 것으로 최고 전송속도가 초당 1기가비트 수준으로 대용량 데이터 전송에 필수적이다)기술은 사물인터넷 산업이 발전하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 본다.

그럼에도 불구하고 다음과 같은 문제들이 지적되고 있다. 첫째는 공급자 주도의 산업으로 이끌었다는 점이다. 공급자 중심의 시장이 무조건 나쁘다고 말할 수는 없으며, 인프라 환경에 투자한 그들의 노력을 폄훼할 의도도 없다. 다만, 지금까지 사물인터넷 시장에서 사용자에 대한 고려가 미비했다는 사실에 대해서는 냉정하게 돌아봐야 한다.

둘째, 제한적인 응용 서비스에 이끌려 있다는 점이다. 사물인터넷 네트워크의 90% 이상이 스마트홈과 스마트시티에 한정되어 있다. 스마트시티는 유틸리티, 교통서비스 등과 같은 공공서비스 영역으로 일반 기업들이 진입하기가 쉽지 않으며, 남은 것은 스마트홈 정도에 불과하다.

사물인터넷의 미래

사물인터넷이 활용될 수 있는 분야는 매우 다양하다. 스마트 홈부터 차량을 인터넷에 연결하는 스마트 자동차, 전기 공급자와 소비자가 지속적인 통신을 통해 전력 최적화를 이루는 스마트 그리드(Smart Grid) 등 일상생활에서 활용될 수 있는 분야가 매우 많다. 즉, 사물들로부터 양질의 데이터를 수집하는 일과 수집된 양질의 데이터를 가공 및 분석해 예측하는 일이 앞으로 더욱 중요해질 것이다. 또한 데이터를 수집하는 과정에서 악의적인 해커에 의해 개인 정보가 해킹되지 않도록 사물인터넷 보안에 대한 중요성도 커지고 있다. 안전하게 양질의 데이터가 수집되고, 수집된 데이터를 통해 정확도 높은 예측이 이루어질 때 사물인터넷의 대중화는 빠르게 진행될 것이다.

사물인터넷이 진화되어 만물인터넷으로 나아가면 ‘새로운 가치 창조, 삶의 질 향상, 효율성’ 측면에서 비즈니스 임팩트와 다양한 분야에 걸쳐 구체적인 사물인터넷이 이루어지게 되어 이노베이션을 가져올 수 있다는 공감대가 형성되고 있다. 이에 ‘이노베이션을 일으키기 위한 행동을 추진할 시기가 바로 지금이다’라는 중요성을 인식했으면 하는 바람이다.

<참고자료>

김석기･김승엽･정도희 지음(2017), 『IT트렌드 스페셜리포트』. 서울:한빛미디어.

매일경제IoT혁명프로젝트팀 지음(2014), 『사물인터넷』. 서울:매일경제신문사.

차두원․진영현 지음(2016), 『초연결시대, 공유경제와 사물인터넷의 미래』. 서울:한스미디어.

커넥팅랩 지음(2014), 『사물인터넷』. 서울 미래의창.

Cisco시스템즈 IoT인큐베이션 랩 지음, 현정우 번역(2015), 『사물인터넷의 충격』. 서울:인포더북스.

Michael Miller 저, 정보람 역(2017), 『사물인터넷 : IoT』. 서울:영진닷컴.

https://www.youtube.com/watch?v=WZwMNsHWd1o\

http://namu.wiki/

http://100.daum.net/encyclopedia/view/124XX57000001

다음 호에는 ‘3D프린터’에 대해서 소개한다.