Matter에 대한 모든 것! (매터 표준)
새로운 스마트홈 연동 표준
스마트홈 이야기가 나온지는 어느덧 20년이 되어가는 것 같습니다. 그러나, 스마트홈은 아직까지는 요원한 이야기처럼 들립니다. 최근 5년 사이에 건설사들이 열심히 사물인터넷 아파트를 짓고 있고 가전사들도 스마트 제품들을 출시하고 있지만, 시장은 생각만큼 빠르게 움직이는 것 같지 않습니다.
스마트 디바이스의 가격도 비싸고 일반인들이 이용하기에는 다소 복잡하기도 하는 등 여러 가지 이유가 있겠지만, 무엇보다 서로 다른 브랜드의 디바이스들을 하나로 연동해서 쓰는 것이 쉽지 않다는 것입니다. 건설사, 디바이스 제조사, 통신사, 인터넷 서비스 사업자들이 제각각의 스마트홈 프로토콜을 이용하고 있기 때문입니다.
그런데, 뭔가 변화의 조짐이 보이기 시작합니다. 2019년 12월에 CHIP(Connected Home over IP) 라는 이름으로 시작된 프로젝트(Project CHIP)이 올해 5월 Matter로 이름을 바꾸며 스마트홈 연동 표준과 인증 프로그램을 공식화 했기 때문입니다. 이 글에서는 여러분들이 새로운 스마트홈 연동 표준인 매터 표준(Matter Standard)에 대해 기본적으로 알아두면 좋을 것들을 말씀드리겠습니다.
매터 표준의 등장 배경
사물인터넷 디바이스가 본격적으로 출시되기 시작했던 2012~2013년 이후로 이런 디바이스를 서로 연동시키기 위한 니즈는 존재했습니다. 그래서 AllSeen Alliance나 Open InterConnect, Thread Group 같은 다양한 연동 표준들이 등장했었죠. 그리고 나중에 OCF 같은 표준도 등장했었구요. 그런데, 이들과 유사한 또 다른 표준이 등장한 것입니다. 그 이유는 무엇일까요?
여러 가지 이유가 있겠지만, 서비스 사업자들이 애플의 홈킷처럼 인증된 디바이스만 붙이고 로컬 컨트롤을 하면 좋겠다고 생각했기 때문입니다. 그리고 그렇게 되면, 디바이스 제조사들은 하나의 표준만 만족시키는 제품을 만들면 되어서 개발 부담과 노력과 시간을 절약할 수 있게 되구요, 고객들은 아무 제품이나 사다 쓰면 되니까 너무 편리해지기 때문입니다. 그리고 결국에는 스마트홈 생태계가 확대되어서 자신들의 비즈니스 기회도 많아질 것이기 때문이죠. (이 부분은 더 구체적으로 설명드릴 수 있지만, 회사의 전략과 관련이 있는 부분이라서 여기까지만 설명드립니다.)
매터 표준에 대한 개요
매터는 개방한 스마트홈 연결 표준(Open Smarthome Connectivity Standard) 혹은 개방형 스마트홈 연동 표준(Open Smarthome Interoperability Standard)으로 이야기됩니다. 2021년 5월에 공식 발표되기 전까지는 Project CHIP이라 불렸구요, 아마존, 애플, 구글을 포함한 Zigbee Alliance 내의 주요 기업들에 의해 추진되어 왔습니다. 그러다 Matter로 이름을 바꾸게 되었구요, 이를 추진하던 지그비 얼라이언스도 CSA(Connectivity Standards Alliance)로 이름을 바꾸었습니다.
개방형 스마트홈 연동 표준이라고 하는 것은 가정 내에서 사용하는 스마트 기기들 간의 연결 혹은 상호연동성을 개선하기 위해 누구나 사용할 수 있다는 것을 의미합니다. 즉, 기존에 서로 연동되지 않아서 함께 사용할 수 없었던 제품들을 함께 사용할 수 있게 하겠다는 것입니다.
예를 들면, 그동안은 삼성전자 제품들은 스마트싱스에만 연동이 되었고 LG전자 제품들은 ThinQ 플랫폼에만 연동이 되었는데, 이제는 삼성 제품들을 ThinQ에도 연결해서 쓸 수 있고 LG 제품들을 SmartThings에도 연결해서 쓸 수 있게 된다는 것을 말합니다. 대부분의 가정에서 삼성 제품과 LG 제품, 그리고 다른 브랜드의 제품들을 혼용해서 사용하고 있으니 사용자 관점에서는 매우 바람직한 표준이라 할 수 있을 것입니다.
매터 표준의 동작 방식
매터의 이전 이름이 Project Connected Home over IP 였던 것처럼, 매터는 IP 프로토콜을 기반으로 동작합니다. IP를 기반으로 동작한다는 것은 스마트홈을 구성하는 개별 디바이스가 IP 주소를 갖는다는 것을 의미하며, 디바이스와 디바이스들 사이에 IP를 기반으로 통신을 하게 된다는 것을 의미합니다.
이 의미를 모르시는 분들을 위해 조금 더 설명을 드리면, 현재도 와이파이를 이용하는 장치들은 IP를 이용해서 통신을 합니다. 즉, 우리가 스마트폰으로 와이파이 공유기에 연결된 스마트 램프를 제어한다고 했을 때, 스마트폰과 공유기와 램프는 모두 IP 주소를 기반으로 통신을 하게 되는 것입니다. 스마트폰이 집 밖에 있는 경우에도 스마트폰은 자신에게 할당된 IP 주소를 바탕으로 이동통신사 망을 거쳐 인터넷 망을 거쳐 가정의 와이파이 공유기를 통해 램프를 제어하게 되는거죠.
반면에, ZigBee나 Z-Wave 같은 통신 방식들은 자신들만의 고유한 주소체계를 이용해서 통신을 합니다. 즉,지그비 네트워크에 연결된 스마트 램프는 IP 주소를 사용하지 않습니다. 따라서, 앞의 예에서처럼 처음부터 끝까지 IP를 기반으로 통신을 하는 것이 불가능합니다. 대신 스마트 램프의 정보와 함께 지그비 허브(코디네이터) 장치의 IP 주소를 이용해서 통신을 하게 됩니다. 처음부터 IP 기반으로 동작하는 위 방식보다는 복잡한 구조를 띠게 되는 거죠.
따라서, 매터는 IP를 기본으로 지원하는 와이파이나 쓰레드(Thread) 같은 통신 프로토콜을 기본으로 지원합니다. 물론, 시간이 지나면서 지그비나 블루투스 혹은 그외 다른 통신 프로토콜들도 수용할 것으로 보입니다. 실제로 지그비 3.0이나 블루투스 4.1 이후 버전은 IP를 지원할 수는 있습니다. 또한, 필립스의 휴처럼 지그비를 이용하는 솔루션의 경우, 지그비 허브에 IP 주소를 갖는 가상의 램프를 설정하는 식으로 매터를 지원할 수도 있을 것입니다.
매터는 응용계층(Application Layer) 표준
앞에서도 말씀드린 것처럼, 매터가 네트워크 게층(Network Layer) 프로토콜인 IP를 기반으로 한다는 것은 IP만 지원한다면 그 아래 통신 프로토콜들은 상관하지 않겠다는 것을 의미합니다. 또한, IP를 기반으로 한다는 것은 결국 모든 처리를 어플리케이션 계층에서 하겠다는 것을 의미합니다. 어플리케이션이 무엇이냐에 따라서 전송 방식(Transport Layer)은 달라질 수 있겠지만, 이들 역시 IP를 이용하는 한 중요하지는 않습니다.
IP를 이용한다는 것이 중요한 이유는 IP 프로토콜은 이미 시장에서 검증된 프로토콜이라는 것입니다. 상호연동성은 말할 것도 없고 보안 측면에서도 매우 안전한 프로토콜이죠. 즉, 전송, 네트워크, 그리고 그 아래의 연결 프로토콜들이 모두 정해진다면, 남는 부분은 가장 윗단인 응용계층 뿐이라는 이야기가 됩니다. 즉, 매터는 서비스 플랫폼 사업자들을 위한 표준이라고 이해할 수 있습니다.
서비스 플랫폼 사업자를 위한 표준이라는 것은 누구든(어떤 디바이스 제조사든) 표준화된 방법으로 자신들의 디바이스를 어떤 서비스 플랫폼에라도 붙일 수 있게 한다는 것을 의미합니다. 이는 서비스 사업자들로 하여금 디바이스 연동의 문제에서 자유롭게 해 줍니다. 그리고 서비스에 집중하게끔 만듭니다. 결국 서비스 사업자들은 매터를 통해 새로운 비즈니스 기회를 만들어 낼 수 있게 된다는 의미입니다. 그래서, 매터의 전신인 Project CHIP에 아마존, 애플, 구글 같은 플랫폼 사업자들이 적극적으로 참여했던 것입니다.
반면에, 이렇게 된다면 디바이스 사업자들은 주도권을 잃게 됩니다. 그래서, 가전 제조사들은 아직까지는 매터에 소극적인 것입니다. 하지만, 매터 표준이 다양한 형태의 모든 가전제품과 그 제품들이 제공하는 더 다양한 기능들을 모두 수용하지는 못하리라 생각합니다. 따라서, 가전 제조사들도 매터를 기반으로 다른 중소형 디바이스들을 수용하게 된다면 기존의 플랫폼 사업자들보다 더 강력한 서비스 사업자가 될 수 있으리라 생각합니다.
매터 인증 제품 출시 시점은
CSA의 발표에 따르면 첫번째 매터 인증 제품은 매터 표준과 함께 2021년 12월에 발표될 것으로 보입니다. 이런 제품들은 주로 필립스의 휴나 나노리프 같은 조명 제품, Assa Abloy, Yole 같은 도어락, Siemens의 전기 제어 장치 및 HVAC 컨트롤러 등이 될 것으로 보입니다. 일단은 CSA 멤버들 중심이 될 것 같구요, 표준이 공개되면 2022년부터 본격적으로 쏟아지지 않을까 싶습니다.
2022년에 상당수의 매터 지원 제품들이 출시될 것으로 보는 이유는 매터 표준이 매우 심플한 것으로 알려져 있기 때문입니다. 제가 개발자가 아니라서 얼마나 쉽다라고 말씀드릴 수는 없지만, 대부분은 서비스 플랫폼 사업자들의 일이 될 것이고, 디바이스 사업자들은 그 플랫폼에 디바이스를 등록하고 인증하고 표준 데이터 모델 및 통신 방식을 기반으로 디바이스의 동작을 제어하는 정도의 펌웨어 업데이트만 해주면 된다고 합니다.
따라서, 디바이스 제조사들보다는 이들을 연결해서 쓰기 위한 일종의 허브 장치가 더 중요할 것 같습니다. 실제로 아마존, 애플, 구글은 모두 올해 말까지는 매터 환경에 대응하겠다고 밝힌 상태구요 (아마존은 일정 미공개), 일부 스마트 스피커 제품들은 쓰레드를 수용하기 위해 작년부터 지그비 혹은 쓰레드 칩셋까지 탑재되어 출시하고 있는 상태입니다. 아마 올해 말에 출시되는 신제품들에는 다 지그비/쓰레드 칩셋을 포함하고 있지 않을까 싶습니다.
이 부분은 스마트 스피커뿐만 아니라 허브 역할을 할 수 있는 냉장고나 TV 같은 가전제품들은 물론 와이파이 공유기에도 적용될 것 같습니다. 하지만, 국내 기업들은 어떤 준비를 하고 있는지 알려진 게 없습니다.
매터를 지원하게 되면 사진처럼 제품에 매터 인증 로고가 들어가게 됩니다. 따라서, 사용자들은 해당 로고가 있는 제품을 구매한 후 매터를 지원하는 플랫폼에 등록해서 사용하면 됩니다. 매터에서 주목할 부분은 하나의 장치를 여러 플랫폼에 동시에 등록해서 사용하는 것이 가능하다는 것입니다. 이를 멀티 어드민(Multi-Admin) 특성이라고 하는데요, 이로 인해 플랫폼들 사이의 연동이 필요없어지기 때문에 플랫폼 사업자들이 매터에 적극적이라고 생각합니다.
매터는 구형 제품과도 함께 쓸 수 있나?
기존에 사용하던 스마트홈 제품들이 매터를 지원할 지의 여부는 아직 불분명합니다. 일부는 기술적인 이슈도 있겠지만, 대부분은 디바이스 제조사의 의지와 관련이 있을 것 같습니다. 예를 들면, 지웨이브 제품들은 매터에서는 완전히 논외입니다. 반면에 초기 지원 대상 프로토콜이 아닌 지그비의 경우 허브(코디네이터)까지만 매터를 지원하는 식으로 하거나 혹은 쓰레드로 통신 프로토콜을 완전히 바꾸는 식으로도 지원을 할 수 있을 것 같습니다.
여기서 문제는 기존 제품들의 하드웨어 사양이 매터 표준을 수용할 수 있는 수준이 되느냐일 것입니다. 그래서 Signify라는 스마트 램프 제조사는 자신들이 위탁 생산하는 필립스의 휴 램프는 펌웨어 업데이트를 하지만, 자신들 브랜드인 WiZ는 신제품부터 매터를 지원할 예정이라고 합니다.
또 다른 측면은 사업적인 측면인데요, 디바이스 제조사들이 매터를 지원하는 새로운 제품들을 판매하기 위해서 일부러 기존 제품들의 펌업을 지원하지 않을 수도 있을 것 같습니다. 어떤 형태가 됐든 매터가 확산되는 2-3년 후에는 매터를 지원하는 새로운 제품으로 교체를 하는 것이 일반적인 모습이 되지 않을까 싶습니다.
사용자 관점에서는 뭐가 편해지나?
매터는 플랫폼 사업자들이 주도를 하지만, 기본적으로는 사용자 친화적인 프로토콜입니다. 즉, 사용자들이 스마트홈 디바이스를 더 쉽고 편리하게 쓸 수 있게 만들어줍니다. 단적인 예가, 플랫폼들이 매터를 지원하면 아무 데나 붙일 수 있기 때문에, 제품을 구입할 때 플랫폼 연동 문제를 고민하지 않아도 됩니다. 지금처럼, 아마존을 사용하는 사람들은 스마트홈 디바이스가 아마존 연동인지, 애플 홈킷을 사용하는 사람들은 해당 디바이스가 홈킷을 지원하는지 체크하지 않아도 된다는 것입니다.
또 다른 부분은 디바이스의 등록과 설정이 매우 편리해집니다. 기존에 사물인터넷 디바이스를 사용해 보신 분들은 아시겠지만, 어떤 디바이스를 사용하기 위해서는 일단 해당 디바이스 앱을 이용해서 디바이스 플랫폼에 등록을 해야 하고, 그 다음에 연동해야 할 플랫폼에 연동을 시켜야 합니다. 그리고 이 과정이 생각보다 번거롭습니다.
디바이스를 등록하기 위해서는 스마트폰에 해당 앱을 깔아야 하고 회원 가입을 해야 하고 복잡한 제품 추가 절차를 거쳐야 합니다. 일단 스마트폰을 와이파이에 연결한 후 디바이스에 있는 버튼을 5초 혹은 10초 이상 눌러서 LED가 점멸하기를 기다린다음에 스마트폰을 디바이스가 제공하는 와이파이에 연결해야 합니다. 뭐 이런 식으로 복잡한데요, 매터에서는 애플이나 아마존의 심플한 등록 방식을 그대로 수용하고 있습니다.
즉, 플랫폼 앱(아마존 알렉사, 구글홈, 애플홈)으로 디바이스에 인쇄된 QR 코드를 찍으면 그것으로 끝납니다. 혹은 제품에 NFC 태그가 부착되어 있는 경우 스마트폰을 태그에 가져다 대기만 하면 됩니다. 혹은 아마존의 Frustration-Free Setup처럼 BLE를 이용하는 경우 전원만 켜면 자동으로 연결되도록 할 수도 있습니다. 디바이스를 사다가 전원만 켜면 누구나 스마트홈 디바이스를 편리하게 이용할 수 있게 되는 것입니다.
매터가 활성화될까?
이 질문에 대해서는 시장에서도 의견이 갈립니다. 저같은 경우에는 통신사업자나 디바이스 제조사들이 주도했던 기존의 스마트홈 연동 표준들과 달리, 매터는 서비스 사업자들이 주도하기 때문에 성공 가능성이 높다고 봅니다. 게다가 앞서 보신 것처럼 사용자들도 좋고, 디바이스 제조사들도 개발 부담이 매우 줄어들기 때문에 성공 가능성이 크다고 봅니다.
반면, 기존에 OCF나 다른 연동 표준을 이용해 본 분들은 매터도 잘 안 될 것으로 봅니다. 얼마나 많은 제조사들이 매터를 지원할지도 미지수고, 설령 지원한다 하더라도 과연 플랫폼 사업자들이 이들을 자신들의 플랫폼에 붙여주려 하겠느냐는 것입니다. 기존의 OCF 같은 경우에도 표준을 만들어 놓고도 결국은 더 안전하게 디바이스 제조사의 플랫폼으로 연동하는 식으로 바꾸었기 때문입니다.
하지만, 구글이나 애플의 움직임을 보면 예사롭지 않습니다. 그동안 디바이스 연동 때문에 할 수 없었던 일을 매터로 인해 할 수 있게 되리라 생각하는 것 같습니다. 따라서, 저는 내년부터는 스마트홈 시장에 파란이 일 것으로 기대하고 있습니다. 시장을 이끄는 것은 표준이 아니라 돈이기 때문이죠.
매터 이후, 세상은 어떻게 바뀔까?
매터가 보편화 되면 스마트홈은 매우 편리해질 것입니다. 자신이 선호하는 플랫폼에 모든 디바이스를 연결해서 사용할 수 있게 될 테니 말입니다. 그러면 사용자들은 기존의 단순 제어나 모니터링을 넘어 자동화된 스마트홈을 만들어서 사용할 것입니다. 다양한 상황에 맞는 자동화 루틴을 만들어서 사용하게 되는 거죠. 이런 세상, 즉 가만히 있어도 필요할 때 필요한 것을 알아서 해 주는 세상을 앰비언트(Ambient) 혹은 캄테크(Calm Tech)라고 합니다.
실제로 아마존의 경우 스마트폰을 이용해서 스마트 디바이스를 제어하는 비율은 고작 10% 밖에 되지 않는다고 합니다. 30%는 인공지능 스피커를 통해서, 그리고 나머지 60%는 자동화 루틴에 의해서 알아서 동작하는 거죠. 즉, 점점 더 스마트폰의 필요성이 줄어드는 시대, 스마트폰의 종말이 다가오는 거죠. 이때 매터가 중요한 역할을 하게 되는 것입니다.
그런 스마트폰 이후의 시대(Post Smartphone)의 모습은 어떨까요? 아마존이나 구글, 삼성전자가 준비하고 있는 모습들을 살펴 보면 조금은 알 수 있는데요, 그런 내용을 담은 책을 출간했습니다. <앰비언트>구요 부제는 <포스트 스마트폰 시대를 대비하라>입니다. 매터 기술이 왜 중요한지를 다른 기술 트렌드와 함께 소개한 책이니 많은 관심 및 구매 부탁드립니다.
http://www.yes24.com/product/goods/116475354
===== 2022년 1월 추가 =====
CES 2022에서 확인된 Matter의 인기
CES를 개최한 CTA도 언급한 것처럼 CES 2022의 주인공은 단연코 매터였습니다. 실제로 20여개 기업들이 매터 관련 제품이나 서비스를 전시했고, 매터 표준을 지원하겠다는 선언을 하기도 했습니다. 이런 내용들을 포함해서 왜 매터가 필요한지를 설명하는 동영상을 공유합니다.
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2022년 4월 5입 업데이트
주간기술동향 2040호에 매터 표준 기술 동향 및 시장 전망에 대해 기고한 글의 링크도 공유합니다. 원래 19페이지 분량이었는데, 15페이지가 최대라고 해서 분량을 줄인 것입니다.
https://brunch.co.kr/@iotstlabs/246
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2022년 5월 29입 업데이트
CES 2022 이후의 매터 관련 뉴스들만 모아봤습니다. 가장 큰 이슈는 표준 발표 일정이 6월에서 가을(10월)로 연기되었다는 것일 테구요, 삼성전자와 구글이 적극적으로 매터에 대한 준비를 하고 있다는 것입니다. 그 외에 가구 제조사인 이케아(IKEA)가 매터를 지원하는 허브를 출시하겠다는 내요, 그리고 실리콘 랩스가 매터 지원 칩셋을 발표했다는 등의 소식과 인사이트를 담고 있습니다.
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2022년 6월 5일 업데이트
매터 표준의 보안에 대한 내용입니다. 매터 지원 장치는 별도의 Identifier를 갖게 되며 디바이스 유형과 제조사 브랜드를 확인할 수 있는 인증서(certificate)을 이용해서 동작을 하게 된다고 합니다.
또한, 인증서 관리는 PKI를 통해 이루어지고 디바이스 내부에 인클레이브(enclave)라는 칩셋에 인증서를 저장하게 된다고 합니다. 그리고 디바이스에 저장되거나 디바이스가 전송하는 모든 데이터는 암호화됩니다.
기존 디바이스들 중에서도 인클레이브 같은 별도의 칩셋을 탑재한 제품들은 펌업을 통해 매터를 지원할 수 있지만, 이런 칩셋을 사용하지 않는 제품들은 매터를 지원할 수 없다고 합니다
https://blog.naver.com/honest72/222760530052
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2023년 3월 3일 업데이트
매터 보안 모델에 대해 ESP Journal에 올라온 글을 번역한 것입니다. 자세한 내용은 아래 링크를 참조해 주세요.
https://cafe.naver.com/iotioe/9462
