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이제는 사물인터넷 시대!
여기는 미국 라스베이거스. 세계 최대 규모를 자랑하는 가전전시회(CES)가 열리고 있지. 내가 여기 왜 왔냐고? 전세계의 최신 가전제품이 한자리에 모여 서로의 기능을 자랑하는데, 사물인터넷 기술이 곳곳에 숨어 있다는 제보를 받았거든! 같이 한번 살펴보자구!
가전전시회에 자동차가 나타났다?
지난 1월 6일부터 9일까지 미국 라스베가스에서 세계가전전시회(CES)가 열렸어요. 1967년 미국 뉴욕에서 1회가 개최된 뒤, 매년 최신 기술을 자랑하는 전세계의 가전제품들이 모이는 전시회지요.
이번 전시회에는 TV나 세탁기, 냉장고 같은 가전제품뿐만 아니라 로봇, 스마트홈, 3D프린터 등 20여 개 분야에서 3,500여개 업체가 참가했어요. 특히 대부분의 제품이 인터넷이나 다른 사물들과 연결되는 ‘사물인터넷’ 기술을 자랑해 눈길을 끌었지요. 그중에서 많은 사람들의 주목을 받은 것은 자동차였어요. 사물인터넷 시대에는 자동차도 하나의 가전제품이 될 거예요. 자동차에서도 인터넷이 연결되어 언제 어디서든 다른 가전제품들과 정보를 주고받게 될 거니까요.
이번에 가전전시회에 참여한 자동차 회사들은 센서로 운전자와 주변 상황을 인지하고 분석해서 스스로 주행할 수 있는 ‘스마트 카’를 자랑했어요. 스마트 카에서 운전자는 운전할 걱정 없이 잠을 자거나 영화를 볼 수 있지요. 또 운전하는 중에 집에 있는 세탁기를 돌릴 수도 있어요!
이색 전자제품도 눈에 띄었어요. 이번에 소개된 포크는 미각 센서를 비롯한 여러 개의 센서가 내가 먹은 음식의 양과 성분을 측정해서 식생활 정보를 알려 주지요. 지금은 USB선으로 컴퓨터와 연결되지만, 머지않아 선 없이도 휴대전화나 컴퓨터 등과 정보를 주고받을 수 있을 거라고 해요!
240억 개의 사물이 하나로 연결되는 ‘수퍼 커넥티비티’
“앞으로 사물인터넷 시대에는 모든 기기와 제품들이 서로 대화를 나누는 수퍼 커넥티비티(연결) 시대가 될 것이다.”
세계적 미래학자로 유명한 제레미 리프킨(미국 경제동향연구재단 이사장)은 가전전시회에 참여해 미래의 모습을 이렇게 예측했어요. 앞으로는 모든 사물들이 인터넷을 통해 하나로 연결된다는 뜻이지요.
현재 인터넷에 연결된 사물은 1% 미만에 불과해요. 전세계에 1조 5000억 개의 사물이 있는데, 이들 중 100억 개만이 인터넷으로 연결돼 있지요. 대부분은 스마트폰과 컴퓨터랍니다.
그런데 2013년에 한국방송통신전파진흥원이 발표한 보고서에 따르면, 2020년에는 240억 개의 사물이 인터넷으로 연결될 것으로 예측되고 있어요. 스마트폰과 컴퓨터뿐만 아니라 TV, 자동차, 전자레인지, 가로수 등 우리 주변에 있는 대부분의 사물이 하나로 연결되는 셈이죠. 말 그대로 ‘수퍼 커넥티비티’ 시대가 열리는 거예요!
스마트 포크
포크에 붙어 있는 센서가 내가 먹은 음식의 정보나 포크 사용 횟수, 사용 간격 등 식생활 정보를 정리해 스마트폰으로 알려 준다.
스마트 스쿠터
주행정보는 물론 배터리 양이나 부품 상태 등 스쿠터의 상태를 체크해 스마트폰으로 알려 준다.
스마트 카
운전자 없이 스스로 주행할 수 있는 독일 벤츠사의 무인자동차. 지난 2013년 100㎞를 자율주행하는 데 성공했다.
스마트 청소기
먼지가 많은 곳은 여러 번 반복해서 청소하거나 장애물을 피해갈 수 있으며, 청소한 날짜나 집의 청결상태를 스스로 판단해 작동할 수 있다.
드론(무인 항공기)
스마트폰으로도 작동 가능한 소형 무인항공기. 무인촬영이나 무인택배 등 사람의 조작 없이도 작동할 수 있어 사물인터넷 시대에 여러 분야에서 활용될 것으로 전망된다.
더 얇게! 더 오래! 센싱 기술
내가 원하는 것을 사물이 알아서 척척 해 준다는 거야? 오호~, 정말 편리하겠는걸! 그런데 어떻게 이런 일이 가능하지? 흠…, 좀 더 자세히 알아봐야겠어!
더 얇아진 센서가 내 몸에 밀착한다!
사물인터넷 시대에는 사람이 하나하나 조작하지 않아도 사물이 사람의 상태와 주변의 상황을 실시간으로 파악해 다른 사물과 정보를 주고받아요. 따라서 언제 어디서나 변화를 재빨리 알아챌 수 있는 ‘센서 기술’이 핵심기술로 손꼽히지요. 그런데 센서가 너무 크거나 두꺼우면 원하는 제품에 달기가 어려워요. 그래서 과학자들은 사물에 쉽게 붙을 수 있도록 더 얇고 잘 휘는 형태로 센서를 개발하고 있어요.
지난해 6월, 한국전자통신연구원(ETRI)의 경기욱 박사팀은 자유자재로 말거나 휠 수 있을 정도로 얇은 촉각센서를 개발했어요. 연구팀은 투명한 필름 안에 눈에 보이지 않을 정도로 가늘고 긴 관을 붙인 뒤, 한쪽 끝에서 빛을 통과하게 했어요. 만약 손가락으로 막을 누르면 통로가 막혀 반대쪽 끝에 도달하는 빛의 양이 달라지지요. 이 차이를 통로 끝에 있는 센서가 감지해, 누르는 힘의 위치나 세기 같은 촉각정보를 알아내는 거예요.
이 막의 두께는 50㎛(마이크로미터·1μm는 100만분의 1m)로, 머리카락 두께보다 얇아서 어느 곳이든 쉽게 붙일 수 있어요. 이렇게 얇게 만들어진 센서를 피부에 붙이면 내 몸이 센서가 되는 ‘스마트 스킨’이 될 수 있어요.
접히고 구겨지는 자기장 센서
최근 독일 드레스덴 라이프니츠연구소와 일본 도쿄대학교 공동연구팀은 아주 얇고 유연해서 접거나 구겨도 정상적으로 작동하는 자기장 센서를 개발했다. 음료수 병으로 쓰는 대표적인 합성수지인 ‘페트(PET)’ 로 만든 얇은 필름에 자기장을 감지할 수 있는 작은 센서를 붙여 만들었다.
이 얇은 필름 센서의 두께는 2㎛에 불과해 대부분의 사물 표면에 붙일 수 있다. 특히 이 자기장 센서를 손바닥에 붙이고 다니면 몸 자체가 자기장을 감지하는 센서가 되기 때문에, 걷고 있는 방향이 북쪽인지 남쪽인지 알 수 있다.
더 빠르게! 더 많이! 무선 이동통신 기술
오! 이제 내 팔에 붙인 센서가 떨어질 걱정은 안 해도 되겠군, 하하하! 내 최첨단 센서를 동영상으로 찍어서 뇌박사에게 자랑해야지. 찰칵~! 어라, 왜 전송이 안 되지? 또 버퍼링이야? 인터넷! 좀 더 빨라질 수 없겠니?
주파수를 묶어서 더 빠르게 데이터를 주고받는다!
사물인터넷이 가능하려면 언제 어디서나 정보를 주고받을 수 있어야 해요. 그래서 멀리 떨어져 있는 사물끼리도 글이나 사진, 영상 등 다양한 정보를 주고 받을 수 있는 무선 이동통신기술이 매우 중요하지요.
무선통신은 목소리나 문자, 사진 같은 신호를 전파를 통해 전송하는 기술이에요. 발신자의 신호는 ‘전파’라는 기차를 타고 가까운 기지국으로 갔다가, 최종 도착지인 수신자에게 도착해요. 그럼 수신자는 전파를 타고 온 원래의 신호를 볼 수 있지요.
그동안 통신사들은 데이터를 더 많이, 더 빨리 보낼 수 있는 ‘*주파수 대역’을 찾아서 이용했어요. 주파수 대역은 전파를 통해 데이터가 다니는 길인 셈이거든요. 하지만 사람들이 주고받는 데이터가 늘어날수록 하나의 주파수 대역만으로는 통신 속도를 빠르게 유지하기 어려웠어요.
이를 해결하기 위해 최근엔 여러 개의 주파수 대역을 하나로 묶었어요. 데이터가 다니는 길을 넓혀 주는 방식으로 통신 속도를 빠르게 한 거죠. 이것이 바로 ‘Band LTE-A’ 기술이에요. 그 결과 이제 우리는 길거리를 다니면서도 스마트폰으로 고화질의 영상을 볼 수 있게 되었지요.
2020년이 되면 인터넷에 연결된 사물의 개수가 현재의 100억 개에서 240억 개로 늘어날 것으로 예상하고 있어요. 따라서 앞으로는 더 많은 주파수 대역을 묶거나, 현재 쓰고 있지 않은 2G로 사물인터넷을 이용하는 등의 다양한 방법이 연구되고 있답니다.
무선 이동통신 기술의 역사
1G*
• 1984년 서비스 시작.
• 음성통화만 가능.
• 음성 신호를 전기 신호로 바꾸어 전달하는 방식을 이용.
• 전송속도는 10Kbps 이하.
2G
• 1996년 서비스 시작.
• 음성통화는 물론 문자를 보낼 수 있게 됨.
• 음성신호를 디지털 신호로 바꾸어 전달.
• 전송속도는 14.4~64Kbps.
3G
• 2002년 서비스 시작.
• 동영상이나 사진을 함께 보낼 수 있는 멀티미디어 메시징 서비스(MMS)와 영상통화를 할 수 있게 됨.
• 스마트폰의 초기형태로 인터넷에 접속할 수 있음.
• 전송속도는 144Kbps~2Mbps.
• 800MB의 동영상 다운로드에 약 10분 소요.
4G
• 2011년 서비스 시작.
• 고화질의 동영상을 실시간으로 볼 수 있으며 영상통화도 끊김 없이 사용함.
• LTE에서 광대역 LTE, LTE-A, Band LTE-A로 변화하며 주파수대역은 4개로 늘어났고, 속도는 4배 이상 빨라짐.
• 전송속도는 100M*bps~1Gbps.
• 800MB의 동영상 다운로드에 1분이 채 걸리지 않음.
5G
• 2020년 서비스 예정.
• 28GHz의 초고대역 주파수를 사용하는 차세대 이동통신 기술.
• 4G LTE에 비해 데이터 용량은 약 1000배 많고 속도는 200배 빠름.
• UHD급 영화 한 편을 1초에 내려받을 수 있음.
• 3D영상통화가 가능할 것으로 예상.
*G : 2G, 3G, 4G 할 때 G는 ‘세대’를 뜻하는 영어 단어 ‘Generation’의 첫 글자를 딴 것이다. 즉, 2G는 2세대, 3G는 3세대, 4G는 4세대 통신을 의미한다.
*bps : ‘Bits Per Second’의 약어. 1초간 보내고 받을 수 있는 비트 수로, 데이터 전송의 빠르기를 나타내는 단위다.
*주파수대역 : 전파를 이용해 통신을 할 때 그전파에 할당된 주파수의 범위.
더 많은 사물에 주소를 붙이려면?
사물이 인터넷에 연결되기 위해서는 사물 고유의 인터넷 주소(IP)가 필요하다. 현재 인터넷 주소를 표시하는 방법은 ‘210.113.039.224’와 같이 표시하는 ‘IPv4’방식으로, 최대 40억 개를 만들 수 있다. 하지만 2020년에 인터넷에 연결되는 사물의 수가 240억 개로 늘어나는만큼 지금보다 훨씬 더 많은 인터넷 주소가 필요하다. 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘IPv6’ 방식이 대안으로 등장했다.
IPv6는 숫자와 알파벳을 조합해 8개 구간에 문자를 4개씩, 최대 32자리로 표시하는 방법이다. 예를 들면 ‘2001:0230:abcd:ffff:0000:0000:ffff:1111’ 로 표시할 수 있다. 이 경우 인터넷 주소를 무한할 정도로 많이 만들 수 있기 때문에, 인터넷에 연결되는 사물의 수가 많이 늘어나도 걱정 없다.
더 쉽게! 더 똑똑하게! 인공지능 기술
휴~, 열심히 사물인터넷 기술을 조사했더니 배가 고프네. 어디 냉장고를 열어볼…? 어라! 내 초코도넛이 다 어디 갔지? 내가 다 먹었나? 냉장고야! 초코도넛이 없으면 알아서 미리 주문해 놓을 수 없겠니?
더 똑똑해진 사물이 스스로 판단한다!
과학자들은 사물인터넷 시대를 맞아, 사물이 사람처럼 상황을 판단하고 학습해서 결정까지 내릴 수 있는 ‘인공지능형 소프트웨어’ 개발에 힘을 쏟고 있어요. 이때 가장 중요한 것은 수많은 데이터 안에서 규칙을 찾아 상황에 맞는 답을 찾는 능력이에요.
최근 서울대학교 장병탁 교수팀이 만화영화 ‘뽀로로’를 보면서 지식을 습득하고 스스로 지능을 높이는 인공지능 기술을 개발했어요. 기계에서 데이터를 기억해 두는 기억장치인 ‘연상 메모리’를 사람 뇌의 신경망처럼 구성하는 ‘신경망 모델’로 만든 거예요.
신경망 모델은 단순 계산을 하는 알고리즘 여러 개를 서로 연결해 데이터를 처리하는 방법이에요. 뇌 신경조직의 신경세포망처럼 만든 거죠. 그래서 계산에 맞지 않는 데이터가 생겨도 연결된 다른 알고리즘을 찾아 해결하거나, 비슷한 데이터들을 찾아 새로운 규칙을 만들어 처리할 수 있답니다.
연구팀은 이 기계에 뽀로로 만화영화 1232분에 해당하는 영상과 영어자막을 넣었어요. 이후 연구팀이 특정 캐릭터의 성격이 드러나는 대사를 입력했더니, 그 캐릭터를 찾아 보여 주었어요. 또 특정 영상을 보여 주자 해당 되는 자막을 스스로 만들어내기도 했죠. 기계가 만화를 제대로 학습했다는 사실이 확인된 거예요.
사람과 교감하며 대화를 나눌 수 있는 인공지능 로봇도 등장하고 있어요. 지난해 일본의 한 기업이 개발한 휴머노이드 로봇 ‘페퍼’는 최근 일본의 한 대형 쇼핑몰에서 커피머신을 판매하기 시작했어요. 페퍼는 4대의 마이크와 2대의 카메라, 3D 센서, 터치센서, 음파센서 등을 이용해 사람의 감정을 읽어요. 사람의 눈빛이나 표정과 같은 신체의 변화를 감지하고 해당하는 감정을 알아채 그에 맞는 행동을 하는 것이지요. 또 일본어와 영어, 프랑스어, 스페인어 이렇게 4개 국어를 할 수 있고, 조만간 한국어를 포함한 다른 언어도 구사할 예정이래요.
더 꼼꼼하게! 더 안전하게! 보안 기술
흐흐~, 나도 사물인터넷 시대를 대비해 인공지능 로봇을 하나 구입했지. 초코도넛까지 구워올 수 있는 로봇으로 말야. 어? 뭐야? 왜 초코도넛이 아니라 호떡을? 설마 너 해킹당한 거야?
내 정보는 내가 선택한다!
사물인터넷 세상에서는 내 몸과 집, 심지어 길거리에 있는 수많은 센서들이 시시때때로 내 정보를 수집해요. 이 정보에는 누구나 알 수 있는 간단한 정보에서부터 내 생명을 위협할 수 있는 정보까지 다양하게 들어 있지요. 따라서 내가 원하지 않은 정보가 수집되어 다른 사람들에게 악용될 위험이 커져요.
전문가들은 앞으로 모든 정보에 등급을 매겨서 선택적으로 공개할 수 있는 방법을 제시했어요. 내 정보를 중요도에 따라 등급을 정하고, 원하는 정보만 서버에 전달될 수 있도록 설정하는 거예요. 지금도 홈페이지에 가입하거나 특정 프로그램을 사용할 때 개인정보 사용에 대한 동의를 하는 경우가 많아요. 앞으로는 필수적으로 내 정보의 등급을 나누고, 선택해서 동의하게 될 거예요.
소중한 내 정보, 더 안전한 길로 돌아간다!
사물인터넷의 특징은 모든 사물이 하나로 연결돼 있다는 거예요. 따라서 사람들이 사물을 사용하기에는 매우 편리하지만, 그만큼 해킹의 위험도 커지죠. 센서가 수집한 정보는 ‘게이트웨이’라는 곳에서 모이고, 다시 병원이나 학교 등 정보가 전달되어야 하는 곳의 서버로 보내져요. 이 과정에서 해커들이 내 소중한 정보를 빼돌릴 수 있는 거예요.
사물인터넷은 특정 컴퓨터를 좀비PC로 만들어 시스템 전체를 마비시키는 디도스 공격에 더욱 취약해요. 지금은 스마트폰과 컴퓨터 같은 특정 사물들만 인터넷에 연결돼 있어서 해킹할 수 있는 목표 사물이 적어요. 하지만 사물인터넷 세상에서는 숟가락이나 의자도 좀비 PC로 쓰일 수 있어요.
따라서 전문가들은 해킹에 대비하는 방법을 찾아야한다는 목소리를 높이고 있어요. 그리고 내 정보가 게이트웨이를 지나 서버까지 가는 기존의 통로 대신 더 안전한 길로 돌아가는 방법(SDN보안)이 대안으로 떠오르고 있답니다.
닥터 그랜마가 설정한 정보 등급
1등급 (초특급 비밀) 키, 몸무게, 심장박동수
2등급 (중간급 비밀) 내가 가진 초코도넛 수
3등급 (살짝만 비밀) 인터넷 방문 기록
4등급 (비밀 아닌 비밀) 이름, 전화번호
이젠 정말 진짜로 도넛을 먹을 수 있게 됐어! 지구 정복은 내일로 미루고 스마트 기술로 이뤄진 나의 스윗홈에서 일단 휴식을 즐겨볼…. 아니 근데 초코도넛은 없고 웬 채소가? 냉장고가 내 신체정보를 학습하더니 몸에 좋은 채소만 사다 놓은 거 있지! 사물인터넷 시대에도 난 계속 맛있는 초코도넛을 먹고 싶다구~!
