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사물인터넷 기술 동향

우리 사회는 디지털 기술에 의해 사람과 사람, 사람과 사물, 사물과 사물이 연결된 인간중심의 초연결 창조사회로 발전 중

초연결 창조한국 비전 선포 보도자료, 미래창조과학부, 2014.12.5

○ 초연결 사회는 인간과 인간 주변의 모든 요소들이 연결되어 새로운 성장과 가치를 창출해 줄 것으로 기대

○ 사물인터넷은 타산업과 ICT기술의 융합과 개방형 혁신을 가속화 시켜 기존 산업 생태계 및 경쟁 구도를 변화시키고 있음

- CES 2015에서도 웨어러블 기기, 스마트 홈, 스마트 카 등 일상용품들이 인터넷과 연결되었으며, 플랫폼 선점을 위한 업체별 경쟁이 심화되었음

① 기술개발

사물인터넷을 구성하는 주요 기술로는 센싱 기술, 통신 기술, 분석․추론, 보안 기술이 있음

○  센싱 기술은 물리적, 화학적 정보 측정을 위해 온도, 습도, 가스, 조도, 위치, 영상 등의 정보를 획득할 수 있는 다양한 소자가 이용됨

○  통신 기술은 획득한 정보를 전달하기 위해 근거리에서는 Bluetooth, Wi-Fi, RFID, 적외선 등이 이용되며, 원거리에서는 Ethernet, WCDMA, LTE 등이 사용되고 있음

○  분석․추론 기술은 액추에이터(actuator)가 특정 기능을 수행할 수 있도록 수집된 정보를 가공, 처리, 저장, 분석, 추론하는 기술로 최근에는 기계학습이 주목받고 있음

○  보안 기술은 사물인터넷의 각 구성요소별 보안 취약성과 이를 통합한 시스템의 보안 취약성 외에도 접근권한, 프라이버시 보호 등을 해결하고자 함

(센싱 기술) 최근 센서는 단순 측정에서 데이터 처리, 자동 보정, 자가 진단, 의사결정 등의 기능을 수행하는 스마트 센서로 발전 중

○ 스마트 센서의 핵심 기술로는 MEMS(Micro Electro Mechanic System) 기술, SoC (System-on-chip) 기술, 임베디드 소프트웨어 기술이 있음

- 스마트 센서는 MEMS 및 반도체 공정을 이용하여 제작하므로 개발비는 높지만 양산 단가가 낮고 초소형화, 저전력화가 가능함

- 스마트 센서는 모바일 및 웨어러블 기기, 자동차, 헬스케어 등에서 이용이 확대되면서 2017년까지 연평균 10% 이상의 성장이 예상됨

(통신 기술) 사물인터넷에서 사물은 배터리를 이용하는 경우가 많기 때문에 전력소모가 적은 근거리 통신 프로토콜을 통해 인터넷 연결이 가능한 장치와 접속하는 방식으로 네트워크를 구성하고 있음

○ 시장에서는 여러 프로토콜이 경쟁 중이며 저전력 블루투스(BLE, Bluetooth Low Energy), 지그비(ZigBee), Z-웨이브(Z-Wave), 인스테온(Insteon), 웨이트레스(Weightless) 등이 대표적

○ 저전력 블루투스(Bluetooth low energy, BLE)

- “블루투스 스마트”라고도 불리며 최신 스마트폰 및 운영체제들은 이를 지원하며, 웨어러블 디바이스, 비콘 서비스 등에 이용되고 있음

- 전통적 블루투스 통신기술 보다 전력소모량이 1/2에서 1/10까지 줄었으며, 128-bit AES를 사용하여 보안이 강화되었음

○ Z-Wave

- 덴마크 소재의 Zensys와 Z-Wave 얼라이언스에서 개발하고 있으며, 스마트홈, 센서 네트워크 등 저전력, 저대역(9600bps 또는 40Kbps) 서비스에 활용

- 현재 300개 기업, 1200여 제품에 사용되고 있으며 국가별로 다른 주파수 대역을 이용하며, 국내에서는 LG전자, LG U+가 참여

(분석․추론 기술) 빅데이터로 대표되는 분석․추론 기술은 센서를 통해 획득된 데이터를 실시간으로 처리하여 개인-맞춤형 추천, 기업의 생산성 향상, 범죄 예방, 재난․재해 예방 등에 이용됨

○ 스스로가 사물이나 데이터를 군집화, 분류 등을 통해 스스로 학습하는 기계학습이 많이 이용되고 있음

- 기계학습의 핵심 알고리즘으로는 의사결정나무, 베이지안망, 서포트벡터머신(SVM), 인공신경망 등이 이용

- 인공신경망은 높은 정확도 대신 느린 속도를 보였으나 이를 개선한 딥러닝(deep learning) 알고리즘이 주목받고 있음

(보안 기술) 사물인터넷 제품은 낮은 프로세싱 능력, 배터리 소모 최소화 요구, 상대적 무관심 등으로 해킹에 취약하여 새로운 위협과 해결방안 모색이 시급함

○ 사물인터넷 서비스는 여러 서비스 제공자의 자원을 접근하기 때문에 인증․접근권한에 대한 문제해결이 선결되어야 함

○ 웨어러블 기기 및 스마트홈의 확산에 따라 사물을 구별하기 위한 식별자는 프라이버시 문제의 원인이 되면서 이를 해결하기 위한 연구개발 추진 됨

○ 2014년 DDoS 공격에 대학의 냉난방 관리 셋탑박스, 가정 및 사무실의 공유기 등이 이용되면서 사물인터넷 보안의 중요성이 부각됨

‘14년 사이버 보안 침해사고 주요 동향 및 ’15년 전망 분석, 미래창조과학부 보도자료, 2015.1.8

② 서비스

주요 메가트랜드인 인구구조의 변화, 도시화, 기후변화는 신사업 기회를 제공하기에 기업 및 정부는 유망 사업 발굴에 노력하고 있음

더 체인지, 삼성경제연구소, 2011.12.

○ 인구구조 변화와 관련해 웨어러블 기기를 이용한 헬스케어와 1인 가구를 위한 스마트홈 서비스가 출시되고 있음

< CES 2015 헬스케어, 스마트홈 서비스 >

Adidas 스마트 축구공	Vigilant Bee: 스마트 당뇨 추적기	Google Nest
축구공의 속도, 회전, 운동 궤도 및 충격부위를 블루투스로 송신	인슐린 투입과 혈액 내 당 성분을 스마트폰에 전송	필립스, LG전자, ADT등은 Nest를 허브로한 스마트홈 시연

○ 도시화의 부작용을 해결하기 위해 안전․안심 서비스, 주차․교통 서비스를 포함한 스마트시티 서비스가 글로벌 기업을 중심으로 소개되고 있음

< CES 2015 안전․안심 및 스마트카 서비스 >

DJI Inspire 1	삼성전자․BMW 무인 자동주차	Audi A7 자율주행 자동차
드론을 이용하여 4K 비디오, 1,200만 화소 사진 촬영이 가능한 솔루션	스마트워치로 차량을 원하는 장소에 옮겨놓는 무인 자동주차 기술 소개	캘리포니아 팔로알토에서 라스베가스까지 550마일 자동 운행

○ 기후변화는 에너지 효율화를 위한 스마트그리드, 식량문제 해결을 위한 농업․ICT융합 서비스에 사물인터넷이 이용되고 있음

- CES 2015에서 LG, GE 등의 가전제품 제조사는 Zigbee, Wi-Fi를 통해 스마트미터와 서로 통신하고, 스마트미터는 발전소와 연결되어 전력소모시점을 결정할 수 있는 시나리오를 소개

- 농식품 분야에서도 생산, 유통, 소비 전단계에 걸처 사물인터넷 활용이 증가하고 있으며, 시설원예(비닐하우스) 뿐만 아니라 일반 경작에서도 농업용 로봇, 드론 등을 이용한 사례가 증가

http://www.technologyreview.com/featuredstory/526491/agricultural-drones/

③ 표준화

사물인터넷은 기본적으로 사물들 간의 통신 기능이 요구되기 때문에 이들이 상호 운용되기 위한 표준화가 중점적으로 진행되고 있음

○ 사물인터넷 산업은 발전 초기단계로 기술 표준화에 대해 사업자들간 경쟁이 치열히 전개되고 있음

○ 사물인터넷 표준개발에는 많은 비용이 소요되지만, 표준으로 선정될 경우 시장 선점이 가능하므로 주요 사업자들이 전략적으로 접근

사물인터넷과 관련된 국제표준단체와 주요내용은 아래 표와 같음

국제 표준 단체	주요내용
IETF	○ 사물인터넷에 사용되는 다양한 인터넷 프로토콜 표준 개발 - CoAP, 6LoWPAN, HTTP 등의 프로토콜 개발 및 확장 ○ DTLS(Datagram Transport Layer Security) 보안인증시험 등 개발 ○ 블록전송 및 Obseve, 링크 포맷 확장 프로토콜 개발
oneM2M	○ 사물인터넷의 실질적 국제 공통 표준 개발을 권역별 표준개발기구 7개가 2012년 7월 설립 ○ 다양한 M2M/IoT 서비스 지원을 통하여 공통 서비스 지원 계층 표준 개발 - Reqirement, Architecture, Protocols, Security, Management ○ 2014년 9월 1‘st candidate release 발표
ITU-T	○ 통신사업자 관점에서 사물인터넷 요구사항, 네트워크 기능, 서비스 표준 개발 - 개념 정의, 요구사항, 아키텍처, 프로토콜, 참조모델, 유즈케이스 등 개발 ○ 별도의 IoT-GSI, JCA-IoT 그룹 운영
ISO/IEC JTC1	○ 사물인터넷 개념, 시장 요구사항 분석 및 사물인터넷 표준화 갭 분석 작업 추진 ○ JTC1 SWG5에서 ISO내 IoT 표준 협력 및 타 표준화 기구와 상호협력 수행
IEEE	○ 2014년 7월 IEEE P2413 프로젝트 그룹을 결성하고 IoT/M2M의 전반적 구조 프레임워크 표준 개발 시작 ○ IEEE 802.x계열의 무선기술을 M2M/IoT 서비스에 적합한 수정 표준 개발 ○ 스마트미터링 등의 서비스에 적합한 IEEE 802.11모 표준 개발
3GPP	○ MTC(Machine Type Communication) 서비스 지원을 위하여 기존의 이동통신기술을 확장하는 표준 개발 - 수면모드에 있는 3GPP 단말기가 IoT/M2M 통신을 하기 위해 활성화시키는 MTC Triggering 분야 표준화 - oneM2M 서비스 공통플랫폼과 상호정보교환을 위한 표준 개발
OMA	○ SWoT(Social Web of Things)에서는 소셜 사물웹 접속된 단말과 사용자의 연계를 달성하기 위한 소셜 네트워킹 표준의 사물인터넷 장치 사용 방안 연구 진행 - 시나리오, 참조 모델 개발

④ 특허

국내 사물인터넷 관련 특허 출원은 2009년 33건에서 2013년 229건으로 급증하고 있으며 이는 산업체의 활발한 연구개발과 정부의 사물인터넷 산업 육성 정책 추진이 맞물린 결과로 분석됨

출처 : “사물인터넷, 기술혁신의 모태로 거듭나다”, 특허청, 2014.10.22.

○ 최근 특허 출원은 실시간 영상분석과 스마트 홈 분야를 중심으로 급증

- 고화질 감시 카메라에서 촬영되는 영상을 실시간 분석하여 실종자, 수배 차량, 범죄자를 판별하여 경찰 및 관련 기관에 전달

- 스마트폰을 통해 보일러, 에어콘, 냉장고, 세탁기, 청소기, 오븐 등을 원격에서 제어하는 기술

○ 2009년부터 2014년 8월까지 사물인터넷 특허를 기술별로 나누어 보면 네트워크 제어 및 관리 기술이 68%, 서비스 기술이 16.5%, 보안․인증 기술이 9.4%, 기타 기술이 6.2%임

- 산업현장의 원격 제어․관리에서 스마트 홈, 스마트 카, 헬스케어 등으로 확산되고 있으나 수익성 높은 서비스 분야의 특허는 상대적으로 저조함

○ 출원인 기준으로 통신사 및 가전 제조사가 59.6%로 스마트폰 서비스 시장의 신규 수익 창출 방안으로 접근하는 것으로 분석됨

- 국내 연구기관이 22.3%, 외국 기업이 15.1%, 개인이 3.0%의 비율임

⑤ 시사점

글로벌 사물인터넷 시장선점을 위한 맞춤형 정책 지원

○ 스타트업․중소기업의 사물인터넷 시장 진입을 위한 디자인․기능개선 원스톱 정부지원으로 개편․확대가 필요함

- 사물인터넷은 제품이 필요하며, 웨어러블 기기와 같이 물리적 크기의 제약에 의해 수용할 수 있는 센서와 배터리가 제한되어 기능과 성능이 유사하게 됨

- 스타트업과 중소기업이 부족한 디자인 개선, 기능․성능 안정화의 투자를 지원하는 정부 프로그램 개편․확대가 필요

○ 제조사 중심의 사물인터넷 초기시대를 제조․통신․서비스 각 산업간 협력을 강화하여 생태계 전반의 기업들이 참여할 수 있도록 정책적 지원이 필요

목적지향적 사물인터넷 실증단지 조성 및 지원

○ 향후 사물인터넷 확산이 우리의 삶에 어떤 영향을 주는가에 대한 관찰이 가능해야 함

- Google Fiber 사업의 첫 대상지가 美 지방도시인 캔사스 시티였고, 사업시작 전 주민의 연령, 인종, 성별, 소득, 학력, 인터넷 사용 목적 등을 조사한 것으로부터 교훈을 받아야 함

○ 자동차 자율주행의 사례와 같이 실증단지만을 통해 검증 가능한 신기술들의 테스트베드 적극 활용 모색이 필요

사물인터넷 제품․서비스 보급 및 확산을 위한 법․규제 정비 필요

○ 사물인터넷 제품․서비스 확산에 대한 장애요소로 작용하는 법․규제에 대한 확인과 해소여부 결정 및 대안 마련이 필요함

○ 초연결 사회로 발전을 위해서는 실효성 있는 법․규제 정비가 시급