ㅣ특집ㅣ사물인터넷으로만드는초연결창조국토 5 사물인터넷과 공간정보를융합한만물인터넷 : Geo-IoT 이용준 한국전자통신연구원책임연구원 (yjl@etri.re.kr) 사물인터넷 (IoT) 은 인터넷에연결된기기가사람의개입없이상호간에알아서정보를주고받아처리하는네트워크 다 (ETRI 2014). 현재까지의 IoT는사물간의연결성 (connectivity) 실현을주요목적으로발전되어왔는데, 예를들어가전기기 (TV, 냉장고, 세탁기 ) 간의연결을통해 냉장고가비게되면 TV로자동주문 하는스마트홈서비스가있다. 그러나일상생활에서는많은사람이거주하는실내공간 ( 직장 ) 과실외공간 ( 거리 ) 에서활동하는경우가많으므로 IoT 시대가도래하면주변공간에존재하는똑똑한사물 ( 센서가설치되고인터넷으로연결된시설, 기기 ) 들과의대화가빈번해질것이며, 이를위해서는자신의스마트폰과주변에위치한사물과의연결뿐만아니라공간정보와의연계 / 융합이필요하다. 공간정보 (geospatial information) 는현실세계에존재하는객체 ( 토지정보, 지형지물, 도로등 ) 를이해하기쉽게점 선 면으로표현하고, 이를관련속성정보 ( 위치, 명칭, 주소등 ) 와통합한정보를말하며 2D, 3D 형태의지도정보로시각화가가능하다. Geo-IoT는 IoT와공간정보를융합하여 현실사물, 지도 ( 가상사물 ), 사람을인터넷으로연결 34 하고위치 / 공간 / 센싱정보를교환 공유하여스스로일을처리하고똑똑한서비스를제공하는만물인터넷 (Internet of Everything: IoE) 으로정의할수있다 ( 이용준외 2015). IoE란글로벌 IT기업인시스코 (Cisco) 가사용하는용어로, IoT 개념을확장하여 사물뿐만아니라사람, 데이터및프로세스에이르는모든것 (everything) 들이인터넷으로연결되어새로운가치와비즈
< 그림 1> Geo-IoT 개념 사물 ( 기기, 시설물 ) 지도서비스 ( 가상사물 ) 오픈공공 DB( 가상사물 ) 태그 센서 액츄에이터 Who What Where When Control 대화 ( 통신 ) 대화 ( 통신 ) 교통데이터 기상데이터 시설물데이터 관광데이터 사람 대화 ( 통신 ) 대화 ( 통신 ) 출처 : 이용준외. 2015. 니스를창출하는세상 을의미한다 (ETRI 2014). 즉, Geo-IoT는 < 그림 1> 과같이사람 사물을식별하는태그 ( 바코드, RFID 태그 ), 주변환경을센싱하는센서, 사물을제어 동작시키는액츄에이터 ( 예 : 전등켜기 / 끄기, 출입문차단 ) 가부착된현실사물 ( 기기, 시설물 ) 중심으로연결된 IoT에서진화하여, 사이버세계에존재하는가상의공간정보를 IoT 사물化 하고현실사물과연결하여서로대화 ( 양방향통신 ) 할수있도록만듦으로써새로운가치를제공하는것을목적으로한다. 예를들어, Geo-IoT를통해현실사물과공간정보 ( 가상사물 ) 가대화를나눌수있게되면현실사물의변화 ( 위치이동 ) 가자동으로공간정보에반영되어정확하고생생한지도서비스를제공할수있으므로단순한사물간의연결이아니라사물과정보가연결되는 IoE가실현되는것이다. IoT의발전단계를정리해보면, 시설물및공장등에설치된기기 ( 센서 ) 간의통신을위해사용되던과거의 M2M(Machine-to-Machine) 기술이인터넷으로연결된 IoT로발전하고, IoT는인터넷의지능화 ( 공간정보, 빅데이터, 인공지능과의융합 ) 추세에따라 IoE로진화하는 M2M IoT IoE 단계로발전하는형태로정의하는견해가다수다 (ETRI 2014). IoT와공간정보의융합필요성 2015년현재전세계에는 100~150억개의사물이인터넷에연결되어있고, 2020년까지약 200~700 억개로그수가크게증가할것으로전망된다 ( 최민석외 2013). 따라서생활공간주변의시설물 ( 빌딩 ), 자동차, 스마트폰및웨어러블기기 ( 예 : 시계 ), 의료기기 (Automated External Defibrillator: AED, 심장제세동기 ) 등과같은수많은사물 ( 센서 ) 들이인터넷으로연결되어서로대화를나눌수있게되는것이다. IoT 시대가도래하게되면 < 그림 2> 와같이주변공간의똑똑한사물 ( 센서 ) 에대한위치와속성정보 ( 명칭, 제조사, 기능, 동작상태 ) 를공간정보化하고지도로보여주는 스마트사물지도 가필요할것이다. 예를들어, AED가긴급히필요한환자가발생할경우에환자의스마트폰과가장가까운곳에위치 ( 지도의위치정보 ) 한정상동작 ( 지도의속성정보 ) 하는 AED가서로대화를나누어신속하게조치를할수있는사물지도서비스를제공할수있다. 이와같이기존지형지물중심의지도서비스는정적인공간정보와동적 / 실시간성의 IoT가융합된사물지도서 35
ㅣ특집ㅣ사물인터넷으로만드는초연결창조국토 < 그림 2> 스마트사물지도개념 스마트시설물 Smart buildings 스마트사물지도수백억개의사물연결 ( 사물간대화 ) 시설물보수부위 / 시기, 개인별대피경로안내 개인안전보장 ( 재난예측 / 예방, 실시간대응 ) 스마트자동차 Connected vehicles 차량을신속 / 안전안내, 언제 / 어디서나건강관리 국민복지향상 ( 연료절감, 맞춤형건강 ) 웨어러블기기 스마트의료기기 Connected healthcare 스마트에너지기기 Smart grid 필요한사물위치, 실시간상황, 알아서안내 일자리창출 ( 공간정보신산업 ) 출처 : Bart. 2014. 비스로진화하게될것이며, 사물의공간정보뿐만아 1. 사물과지도가대화한다 니라실시간상황정보 ( 예 : 혼잡지역, 위험 / 대피지 역 ) 까지제공할수있다. 즉, 사물 ( 센서 ) 들은어디에나존재 (Sensors Are Everywhere) 하게되는것이다 (Bart 2014). 이러한 Geo-IoT 기반사물지도의활용을통해개인안전보장, 국민복지향상, 일자리창출을실현할수있다. 현실사물과지도 ( 가상사물 ) 가 Geo-IoT로연결되어대화를할수있게되면 < 그림 3> 과같이기존지도에서제공하기어려운새로운지도서비스가가능해진다 ( 이용준외 2015). 첫째, 실시간지도서비스를제공할수있다. 차량에설치된내비게이션기기는 < 그림 3> Geo-IoT 를활용한실시간, 증강, 지능형지도서비스 현재 사물의위치 / 모습을보여주는지도 미래 생생한상황을보여주고대처하는실시간, 증강지도 사물과지도가대화, 사물상황을실시간센싱 지도가사물과대화, 사물을직접제어 지도가사물의실시간상황제공 ( 건물오염상태 ) 지도를통해사물에게명령 ( 교량원격차단 ) 사람이지도를검색 지도가알아서사람을안내, 경로추천 36 지도가사물과대화, 사람의공간상황 ( 위험 ) 인지 지도가사람의상태 ( 건강 ), 선호도 ( 습관 ) 를이해 지도가사람의지시없이안내 / 조치 ( 재난대피 ) 지도가원하는것을예측, 추천 ( 식당, 레저 ) 출처 : 이용준외. 2015.
지도갱신을해주지않으면경로안내가부정확해지고지도갱신을하더라도실시간정보가아니므로맞지않는경우가자주발생한다. Geo-IoT를통해지도와사물 ( 도로, 교통시설물 ) 이대화를하게되면실시간으로지도갱신이가능하다. 예를들어, 교통시설물의위치, 속성 ( 명칭, 용도 ) 변경이발생하는즉시시설물은지도정보를자동으로갱신해주며시설물 ( 교량 ) 에재난사고가발생할경우에내비게이션에실시간으로정확한위치를알려주어사고를예방한다. 둘째, 생생한지도서비스를제공할수있다. 건물의예를들면, 기존지도는건물의위치및속성정보 ( 주소, 사진 ) 를보여주지만 Geo-IoT는건물에설치된센서를통해수집된데이터를분석하여건물의위치뿐만아니라현재의상황정보를보여준다. 즉, 건물내부의환경상태, 혼잡상황을알려줌으로써생생한현장정보를제공한다. 셋째, 증강지도 (Augmented Map) 서비스를제공할수있다. 시설물 ( 교량, 터널, 빌딩 ) 의예를들면, 현실사물 ( 시설물 ) 과가상사물 ( 시설물지도 ) 을혼합, 동기화하여마치하나의지도처럼움직이는증강현실기반지도서비스를제공한다. 유명한 SF영화인 마이너리티리포트 에서주인공 톰크루즈 는몸짓만으로사람 / 사물에대한 3차원실시간콘텐츠를현실공간에재현하여손동작을통해자유자재로움직이고원하는장면을확대하거나변형하는증강현실서비스를사용하였다. 영화속에서는증강현실기반의콘텐츠를사용하였으나 Geo-IoT는사물에대한콘텐츠뿐만아니라사물에대한제어까지가능하다. 예를들어시설물관리자는시설물의 3D 실시간지도를볼수있을뿐만아니라안전위험발생시에증강지도에표시된시설물에명령을내려시설물출입을차단할수있다. 2. 지도가똑똑해진다 Geo-IoT를통해사물, 지도, 사람간에대화를할수있게되면현재의지도보다똑똑한지능형지도서비스를제공할수있다. 첫째, 공간상황인지기반의지도서비스를제공할수있다. 사람이현재위치한주변사물들과지도간의대화를통해서공간상황 ( 예 : 위험, 안전지역 ) 을인지하여사람에게지도서비스를제공한다. 국외사례로서미국워싱턴포스트지에서는샷스파터 (ShotSpotter) 프로젝트를수행하여워싱턴에설치된 CCTV에음향센서를부착하고총격소리를센싱하여총격소리가자주발생하는지역의지도를제작하여일반인에게서비스하였다 ( 이성규 2015). 샷스파터에서는단순히지도서비스만을제공하지만 Geo-IoT는지도제공뿐만아니라사람의공간상황을분석 인지하여지도가알아서사람을안전한곳으로안내하는똑똑한서비스를제공할수있다. 즉, 사람이지도를검색하지않더라도지도가사람의공간상황을인지하고스스로안내하는것이가능해진다. 현재 Google에서는스마트폰등에서수집한빅데이터분석을통해상황을인지하여맞춤형지도서비스를제공하는프로젝트를진행하고있다. 둘째, 맞춤형지도서비스를제공할수있다. 사람이소유한스마트폰과웨어러블기기 ( 시계 ) 를통해수집한데이터 ( 생체데이터, 이동경로 ) 를분석함으로써사람의상태, 선호도, 행동패턴을이해하여적절한지도서비스를제공한다. 특히, 웨어러블기기를통한개인계량화 (quantified self) 는 Geo-IoT와결합되어진일보한서비스를제공할수있다. 개인계량화는건강을비롯해일상생활전반에서삶의개선을목적으로각종웨어러블기기및센서를통해개인의데이터를수집 분석하는것을의미하며, 개인 37
ㅣ특집ㅣ사물인터넷으로만드는초연결창조국토 38 데이터는심박수와혈압, 체온, 산소포화도, 수면패턴과같은신체기능의데이터다 (Mike 2015). 세계최대의전자제품전시회인 CES 2015에서는개인계량화와 IoT가결합된다양한헬스기기가출품되었는데, 공통적인특징은개인상태및패턴을이해하여맞춤형서비스를제공하는것이다. 맞춤형지도서비스의예로는 당뇨병환자의개인계량화를통해서건강상태를파악하고지도와대화하여주변의적절한식당을자동으로추천 안내하거나위급상태인경우에주변의사물 ( 앰뷸런스 ) 과대화하여조치를취하는서비스 와 관광객의선호도및이동경로를분석하고지도와대화하여맞춤형관광지도를추천하는서비스 가있다. 이러한맞춤형지도서비스는최근출시된애플워치 (Apple Watch) 와같은웨어러블기기가널리보급되면각광을받게될것이다. Geo-IoT 응용분야및시장 1. O2O 산업 O2O(Online to Offline) 산업은온라인 ( 인터넷 ) 을통해소비자를모아오프라인 ( 현장 ) 에서거래를유발하는산업으로서온라인의신속 편리함과오프라인의즉시성 현장성을결합한신산업이다. O2O 산업의예로는배달음식서비스, 우버 (Uber) 와같은택시서비스, 모바일결제서비스등의기존오프라인서비스산업을대부분포괄하는방대한시장이다 ( 류한석 2014). < 그림 4> 에서보는것과같이국내 O2O 시장은약 300조원규모로성장할전망이며, 중국 O2O 시장은 2015년 4,200억위안에달할것으로추정된다 (KT경제경영연구소 2015; 아이리서치 2014). 국내사례로서카카오톡메신저는 다음지도 와결합해다양한 O2O 서비스를제공하고있는데, 카카오톡의 플러스친구로등록된매장중에서가까운곳에있는매장의할인이벤트를알려주는모바일서비스를제공하고있다. Geo-IoT가 O2O에효과적으로활용될수있는이유는 Geo-IoT를통해오프라인의현실사물과온라인의가상사물 ( 지도서비스 ) 이밀접하게연결되어기존모바일서비스에서제공할수없는새로운가치를창출할수있기때문이다. 예를들어, 매장에설치된사물 ( 센서기기 ) 과지도간의양방향대화를통해서지능형 O2O 서비스가가능하다. 구체적으로다음과같은서비스시나리오를생각해볼수있다. 1 오래전에헤어진고향친구와만나는 A. 시내에서친구와만나식당을찾는데신용카드를깜빡잊고나와난감하다. 2 사물 ( 스마트폰, 결제단말기, 시설 ) 과지도간의대화 : 혹시나하는마음에서스마트폰으로 Geo- IoT 앱을실행하니앱이공간상황을인지 / 예측하여주변의모바일결제가가능한선호시설들의위치 / 모습, 현장상황 ( 실내환경, 손님수 ) 을인지하고개인계량화를통해자신의건강관리에적합한식당을맞춤형증강현실지도로보여준다. 3 사물 ( 스마트폰 ) 과사물 ( 단말기 ) 간의대화 : 스마트폰은 A에적합한식당을추천해주며, A가식당을선택하면식당과연결하여예약해주고, A의식사가끝나면단말기와대화하여자동결제를한다. 그리고주변의모바일결제가가능한상점과연결하여 A에게추천을해준다. 4 A는신용카드없이도친구와같이맛있는식사와즐거운쇼핑을하고, 주변의식당 / 매장은광고비를들이지않고매출을늘릴수있어모두만족한다.
< 그림 4> 국내및중국의 O2O 시장분석 온라인상거래규모약 44 조원 (2015~) O2O 커머스 + (2010~) 모바일커머스 ( 모바일약 15조원 ) (2000~) PC, WEB 기반커머스 + O2O 시장 오프라인상거래규모약 320 조원 온 오프라인공통접점의증가 = O2O 의확대 ( 억위안 ) 4,500 3,600 2,700 1,800 900 0 2011 78.9% 75.5% 55.4% 52.7% 2012E 2013E 2014E 2015E (%) 90 60 30 0 중국의 O2O 시장규모 전년동기대비증가율 국내 O2O 시장분석 중국 O2O 시장분석 출처 : KT 경제경영연구소. 2015; 아이리서치. 2014. 이와같은 O2O 서비스는기존의 LBS(Location < 그림 5> 아두이노를활용한 DIY 센서제작사례 Based Service) 와유사한면이있으나, 큰차이점은 현실사물 ( 결제단말기, 시설 ) 과가상사물 ( 지도 ) 간대화 를통해사람의개입을최소화하는자동화 / 지능화된 LBS 서비스를제공한다는점이다. 2. 시설물안전분야 중앙정부및지방자치단체가관리하는중요시설물 ( 교 량, 터널, 항만, 댐 ) 은 2015년 6만 5천여개에달하며, 이중에 30년이상된노후시설물이 2,300여개로파악되고안전등급 C등급 ( 보통 ) 이하가 800여개에달하는것으로조사되고있으며, 시설물노후는매년급속히진행되고있다. 또한, 전국지자체가관리하는소규모시설물은약 12만여개에달하나제대로관리되지못하고있다. Geo-IoT는이러한시설물안전문제를해결하는데효과적으로활용될수있다. 예를들어, 노후교량의경우에오픈소스하드웨어를활용한저가 / 소형 / 무선센서를교량에설치하고센서로부터수집한계측데이터와공간정보를 Geo-IoT로연결하여통합 분석함으로써교량의안전상태및취약부위 ( 위치좌표 ) 를정확하게파악하여안전관리를자동화할수있다. 대표적오픈소스 출처 : 이성규. 2015. 하드웨어제품인아두이노 (Arduino) 는 < 그림 5> 와같은일종의초소형컴퓨터로, 저렴한비용으로센서기기를 DIY(do-it-yourself) 방식으로제작하는데도움을준다. 예로서일산화탄소센서를아두이노에부착한뒤간단한프로그래밍작업만거치면손쉽게대기오염을측정할수있는스마트센서로만들수있다 ( 이성규 2015). 현재는이러한 DIY 센서가기존의 교량센서 와같은신뢰성과성능을제공할수는없으나과거에 PC가대형컴퓨터를대체한것처럼 IoT-IoE 시대에는 개방형 DIY 센서 가 폐쇄형전용센서 를대체하게될것이다. 국외사례로서미국에서는수작업으로관리하기 39
ㅣ특집ㅣ사물인터넷으로만드는초연결창조국토 40 어려운노후교량의안전관리를위해서 IoT 기술과드론을이용한연구를수행하고있다. 또한, 기존시설물은 비표준폐쇄형 M2M(Machine-to-Machine) 센서 사용으로시설물에설치된여러이기종센서간의통신 / 연동이어려워시설물의통합모니터링및센서관리에문제점을가지고있다. 그러므로 Geo- IoT를통해이기종센서들을연결 ( 대화 ) 함으로써정확한모니터링및센서의통합관리 ( 유지보수 ) 가용이해진다. Geo-IoT 기술의연구개발필요성 Geo-IoT 기술은이와같이새로운가치와시장을창출할수있는기술이지만전세계적으로초기연구단계다. 2000년대에 Geo-IoT와관련하여공간정보와센서네트워크를융합한센서웹 (Sensor Web) 기술등이국내외에서연구되었으나표준부재및여러문제점으로인하여널리활용되지는못하였다 (Microsoft 2008; OGC 2009; ORNL 2010). 최근 IoT 시대가도래함에따라기존기술의문제점을해결할수있는 Geo-IoT 기술개발이요구되고있으며, 필요한핵심기술을정리하면다음과같다. 첫째, 표준기반공간정보-사물연결기술개발이필요하다. IoT 시대의도래가확실시됨으로인하여글로벌기업및국내외표준화기관들간의치열한표준화전쟁이전개되고있다. 퀄컴이주도하는올씬 (Allseen), 삼성이주도하는 OIC(Open Interconnect Consortium), 국내외통신사들이주도하는 onem2m, IT 분야의국제표준화기구인 ITU-T( 국제전기통신연합 ) 등이 IoT 표준화를활발히추진하고있다. 그러나이러한표준들은주로다양한사물간의연결성을실현하는데초점을맞추고있으며, Geo-IoT의목적인사물과공간정보연결 에적용하기에는적합하지않은면이있다. 공간정보표준화기구인 OGC(Open Geospatial Consortium) 에서는공간정보와 IoT의연결을고려한표준인 SWE(Sensor Web Enablement)-IoT를제정하였으나어떤표준이시장을주도할지는아직불투명한상황이다. 따라서 OGC 표준을중심으로다른 IoT 표준도수용할수있는멀티표준기반공간정보-사물연결기술의개발이필요하다. 둘째, 공간정보-IoT 융합지능형소프트웨어기술개발이필요하다. Geo-IoT가제공하는실시간, 지능형지도서비스를구현하기위해서는공간정보-사물간의연결뿐만아니라정적인공간정보와동적인 IoT 데이터를융합하여분석하고공간상황을인지 / 예측할수있는지능형소프트웨어기술개발이필요하다. 구체적으로다양한센서데이터의융합처리를위한센서퓨전 (sensor fusion) 기술, 실시간 IoT 데이터와공간정보의통합 분석을위한 Geo-IoT 빅데이터분석기술, 공간상황예측을위한기계학습 (Machine Learning: 인공지능의한분야로프로그래밍을하지않아도컴퓨터가스스로학습하여문제를해결 ) 기술이개발되어야한다. 셋째, Geo-IoT 서비스를편리하게이용할수있는 UI(User Interface) 기술개발이필요하다. UI 는사람과컴퓨터가대화하는수단으로서스마트폰화면을터치하거나메뉴를선택하는것을말한다. Geo-IoT의실시간 / 증강 / 지능형지도서비스를제대로사용하기위해서는기존스마트폰을통한모바일지도와는다른방식의 UI가필요하다. 예를들어, 3D, 홀로그램, 동작인식기반의 UI 기술이개발되어야한다. 또한, IoT 보안및프라이버시보호기술개발이필요하다. 중요한공공시설물이 IoT로연결될경우에발생할수있는해킹에대응할수있는보안기술
이개발되어야한다. 최근원자력발전소의해킹사건에서본바와같이인터넷에연결되는사물은해킹위험에항상노출되어있다. 아울러맞춤형 / 지능형지도서비스제공을위해웨어러블기기등으로부터개인정보 ( 건강, 이동경로정보 ) 가수집될수있으므로이로인한프라이버시침해에대응할수있는기술개발이요구된다. 맺음말 IoT와공간정보가융합된 Geo-IoT는현실사물간의연결에중점을둔기존의 IoT 개념에서진화하여사물과공간정보가연결되어서로대화함으로써새로운가치와비즈니스를창출할수있는만물인터넷이다. Geo-IoT는 SF영화에서볼수있는상상속의기술이아니라센서, 빅데이터및기계학습기술, 웨어러블기기, 초고속 5G 이동통신기술등의발달로머 지않은장래에실현이가능하게되었다. Geo-IoT를활용한 지능형시설물안전망 구축으로국민안전을향상시킬수있으며, O2O 산업과같은신산업을육성하여일자리창출에기여할수있다. 따라서국가차원의연구개발이필요하며, 아울러개발된기술을검증및활용할수있는테스트베드구축과시범사업, 법 제도를포함한정책수립이병행되어야할것이다. 참고문헌 ----- 류한석. 2014. O2O 커머스트랜드및시사점. 디지에코보고서. 서울 : KT 경제경영연구소. 아이리서치. 2014. http://www.iresearch.cn 이성규. 2015. 사물인터넷 센서저널리즘 을부른다. 블로터. http://www. bloter.net/archives/219313 (2015 년 1 월 30 일검색 ). 이용준, 김호원, 이재강. 2015. 국토부 Geo-IoT 연구개발기획중간보고 서. 대전 : 한국전자통신연구원. 최민석, 하원규, 김수민. 2013. 만물지능인터넷관점으로본초연결사회 의상황진단및시나리오. IT 이슈리포트 2013-12. 대전 : 한국전 자통신연구원. Bart De Lathouwer. 2014. Where the Internet of Things touches Location/Space. ITU Workshop on the Internet of Things - Trend and Challenges in Standardization. 18 February. Geneva, Switzerland. ETRI. 2014. 사물지능통신비즈니스의전개방향. ECO 시리즈 - 이슈리 포트 2014-05. 대전 : 한국전자통신연구원. KT 경제경영연구소. 2015. 2015 년 ICT 10 대주목이슈. 서울 : KT 경제경영 연구소. Microsoft. 2008. http://research.microsoft.com/en-us/projects/ senseweb Mike Elgan. 2015. CES 2015 의빅트랜드, IoS. IT World 뉴스레터. IT World Korea. OGC. 2009. http://www.opengeospatial.org/ogc/markets-tech nologies/swe ORNL. 2010. http://www.sensorpedia.com/about.html 41