새로운 세상을 여는 IoT(사물인터넷)
심재우의 4차산업혁명 따라잡기
사물인터넷은 사물들 간에 무선 인터넷을 이용하여 데이터를 주고 받아 데이터를 분석하고 처리하여 인간에게 도움을주거나 유용하게 이용하는 도구를 제공하는 기술이다.
여기서 사물은 장비, 전자기기, 시계, 안경, 자동차, 드론, 로봇 등 모든 사물이 해당된다. 이와 같은 모든 사물에 센서와 무선통신용모듈을 내장화 하여 서로 통신하고 연결시켜 보다 나은 서비스를 얻는 기술이다.
IoT 기능을 하는 사물들은 인간이 개발하여 내재화 시킨 프로그램된 순서와 절차에 따라 기능을 수행하면서, 동시에 사물 안에 내장된 센서를 통해 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 무선 네트워크(인터넷)을 통해 다른 사물들과 연결되어 데이터를 주고 받아 분석하고 처리하여 새로운 기능이나 부가가치를 만들어 활용하게 된다.
전세계적으로 사용하고 있는 IoT의 숫자에 대한 통계자료를 보면 2013년 30억 개, 2014년37억 개, 2015년 49억개, 2020년 250억 개로 기하급수적으로 증가할 전망이다.
신업연구원의 자료에 따르면, IoT 시장 규모는 국내의 경우는 2016년 5조원, 2019년11조원, 2022년 23조원이고, 세계 시장은 각각 208조원,375조원, 678조원, 1,225조원으로 전망했다. 국내보다 세계 시장의 확장 속도가 훨씬 빠르고 넓다.
1. IoT를 구성하는 여섯 가지 요소
사물인터넷은 여섯 가지 요소로 구성되는데, 가장 기본이 되는 데이터 수집용 센서와 센서가 수집한 데이터를 송신하는 무선 네트워크, 무선 네트워크를 통해 받은 데이터를 저장하는클라우드, 클라우드에 저장된 빅데이터, 빅데이터를 분석하고 처리하는 인공지능이나 프로그램, 그리고 인공지능이나 프로그램을 통해 만들어진 부가가치서비스다.
이 중에서 센서, 무선통신, 클라우드는하드웨어이고, 빅데이터, 인공지능/프로그램, 부가가치서비스는 소프트웨어다.
부가가치서비스는 사용자와 인간에게 유용하고 편익을 주는 새로운 가치와 기능의 서비스다.
각각의 요소가 제공하는 가치는 피라미드의 아래에서 위로 올라갈수록 커진다.
2. IoT의종류와 분류
IoT는 다양한 종류가 있는데, 데이터를 송수신 하는 방법, 동적인 움직임 여부, 그리고 인공지능 기능 유무에 따라 분류할 수 있다.
여기서는 우리가 알고 있는 IoT를 보다 체계적으로 이해하기 위해서 몇 가지 방법으로 구분하여 설명한다.
1) 데이터 송수신 기준에 따른 분류
IoT가 센서를 통해 수집된 데이터를 보내고 받는 방법에 따라 세 가지로 구분된다.
데이터를 수집하여 내보내기만 하는 데이터 송신용 사물, 데이터를외부에서 받기만 하는 데이터 수신용 사물, 그리고 데이터를 내보내고 받기도 하는 데이터 송수신용 사물이다.
2) 사물들의 행동 방식에 따른 분류
사물이 움직이는지 아니면 한 자리에 고정된 것인지에 따라 세 가지로 구분된다.
프로그래밍에 따라 스스로 움직이면서 행동하는 것으로, 청소로봇, 택배용 드론처럼 위치를 이동하는 기능을 갖는 사물, 스스로 움직이는기능은 없이 고정된 상태로 작동하는 것으로, 스마트 냉장고, 음성비서알렉사와 같은 사물, 사람이 사물을 휴대하여 사용하는 것으로 스마트워치, 웨어러블 헬맷과 같은 사물이다.
3) 인공지능 여부에 따른 분류
사물에인공지능 같은 기능이 잇는 것인지 아니면 단순히 프로그래밍된 순서와 절차에 따라 기능하는지에 따른 분류다.
사물에 AI(인공지능)가함께 내장된 것으로, 인간이 프로그래밍한대로 사물이 행동하는 게 아니고, 사물 스스로 수집하는 데이터에 따라 분석하고 처리하여 새로운 임무를 결정하고 행동하는 것으로 영화에 나오는터미네이터 같은 것으로 이것을 ‘강한 IoT’라고 부른다.
두 번째는 사물에 AI는 없고, 인간이 프로그래밍 한 지시 사항에 따라 수행하는 것으로 공장에서 부품을 생산하는 자동화된 로봇으로, 이것을 ‘약한 IoT’라고부른다.
사물의 지능화
ICT 기술이 발달할수록 사물은 점점 더 지능화 되어 간다. 과거에는 단순한 부품이나 장비였던 사물에 AI가 접목되어 고도로 지능화된 사물들이 증가하여, 미래의 IoT는 지금의 IoT와는 전혀 다른 기능과 힘을 가질 것이다.
인간은 다른 인간과 연결되고 협업할 수 있는 범위와 수준이 한정적이라 생산성이나 부가가치 창출에 한계가 있지만, 사물은 다른 사물들과 무한대로 연결되고 확장이 가능하다. 24시간 계속 일해도 쉬지도 지치지도 않는다.
지능 수준 측면에서도 인간의 두뇌는 저장 능력이나 정보 처리 속도에서 한계가 있지만, AI를 가진 사물들은 인간과 달리 무제한의 지적 능력을 가질 것이다.
미래는 지능을 가진 사물들이 무선 네트워크를 통해 무한대로 연결되는 ‘초연결시대(Ultra-Connected Era)’가 될 것이다.
작업자 안전관리 시스템
제조공장 안에서는 장비와 작업자들이 수시로 이동하므로 다양한 종류의 안전사고가 발생한다. 예를 들어, 무거운 부품이나 물건을 이동하는 지게차와 앞쪽의 시야를 가릴 정도로 커다란 물건을 들고 이동 중인 근로자가 모서리가 있는 교차 지점에서 만나는 경우, 서로가 상대방을 인지하지 못해 충돌 사고가 일어나고 이것은 자칫 커다란 인명사고로 이어진다.
이런 사고를 방지하려면 서로가 상대방의 존재와 위치를 실시간으로 인식하여 일정 거리 이내로 가까워지는 경우, 경고음을 주거나 멈추도록 하는 작업안전 관리 시스템 같은 기능을 필요로 한다.
이와 같이 안전사고 방지 기능을 구현하려면 지게차와 작업자가 사용하는 안전모에 위치를 확인하는 GPS와 무선 네트워크 기능을 부착하고 양쪽에서 전송되는 데이터를 분석하고 모니터링하여 서로 간의 거리를 측정하여일정 거리 이내로 접근되면 양쪽에 경고음이나 신호를 전달하여 사고를 방지하면 된다. 이것은 비교적 단순하게IoT를 활용하는 기술의 예다.
[IoT 안전장치가 부착된 헬맷]
스마트홈 제어 시스템
스마트홈 제어 시스템이란 집안의 조명, 냉난방, 환기 등을 자동으로 조절하고 무단 침입자를 감지하고 경고음을 알려 준다.
예를 들어, 집을 비우고 외출 중인데, 지방에 사시는 부모님이 자식에게 놀라움을 주려고 사전 연락도 없이 불쑥 집을 방문하는 경우, 문 앞에서 초인종을 누르면 집에 사람이 없어 문을 열어 줄 수 없다. 하지만 방문자가 초인종을 누르거나 문에 설치된 동작 감지 센서가 작동하면서 외출 중인 집주인의 스마트폰에 자동으로 연결되어 비디오를 통해 방문자를 식별하고 인사말과 같은 대화도 할 수 있고, 잠긴 문의 자물쇠를 스마트폰에서 원격으로 해제하여 부모님이 집안으로 들어갈 수 있다.
[스마트홈과컨넥티드 카]
스마트 버스 및 주차관리 시스템
공공버스를 이용하기 위해 버스정류장에서 기다려 본 경험이 있을 것이다. 과거에는 탑승하려는 버스의 현재 위치나 정류장에 도착하는 시간에 대한 정보가 없어 정류장에서 버스가 올 때까지 그냥 무작정 기다릴 수 밖에 없었다. 일정한 배차 간격으로 운행되지만 교통 사정으로 지체되는 경우에도 왜 도착이 지연되는지 얼마나 더 기다려야 하는지 어떤 정보도 얻을 수 없었다.
하지만 모든 공용 버스에 IoT 기기가 설치되어 차량의 현재 위치와 버스의 고유식별번호가 무선인터넷을 통해 각 정류장의 버스 운행 상황판으로 전달되어, 어느 버스가 몇 분 후에 도착하는지 정확한 시간을 보여주어 이용자들이 편리하게 이동할 수 있다.
[공영버스운행정보 시스템]
유명 도시 중심가는 항상 교통량이 많아 교통체증이 심하다. 그런데 교통체증보다 더 심각한 것은 주차문제다. 공용주차장이 있지만 항상 만원이고, 가끔 공간이 비는 경우에도 어느 주차장이나 노상주차장의 어디에 주차가 가능한 지에 대한 정보를 모르기에 이러저리 돌거나 배회해야 한다. 이는 배기가스 배출 문제와 연료 낭비, 그리고 교통 체증 유발 요인이 된다.
이런 문제를 해결하기 위해서 IoT 기술이 활용된다. 주차장의 바닥에 센서를 설치하면 차량이 주차된 상태인지 비어있는 상태인지 실시간으로 감지되어 빈 공간에 대한 정보를 얻어 주차 가능 대수와 위치 정보를 운전자들에게 공유한다. 운전자는 스마트폰에 앱을 설치하여 해당 지역에서 주차 가능한 공간과 위치를 확인하고 주차할 수 있어 빈 공간이 낭비되는 것을 막고 효율적인 주차관리 시스템 운영으로 국가나, 정부, 운전자, 주차장운영자 등이 다양한 이점을 얻을 수 있다.
[주차를 도와 주는 앱]
지금까지 IoT가 무엇이고 이것의 미래가 어떻게 전개되 것이고 적용 사례들에 대해 설명했다.
IoT가 범람하고 지배하는 세상이 오고 있다.
새로운 기술이 나타나는 것을 막연히 두려워 하지 말고, 그것들을 제대로 이해하고 잘 활용할 수 있다면 인간은 훨씬 편리하고 윤택하게 살 수 있을 것이다.
