IT 기획시리즈 융합기술 13 IT 기획시리즈 융합기술 13 국내외유비쿼터스패러다임과기술융합 박창수 LS 산전 RFID 사업부 Cspark1@lsis.biz 1. 서론 2. 해외유비쿼터스기술동향 3. 국내유비쿼터스기술동향 4. 유비쿼터스기술융합 1. 서론 2000 년대초반부터유비쿼터스 (Ubiquitous) 컴퓨팅에대한관심이높아지고있으며관련연구, 개발활동이활발하게진행되고있다. 또한 2008 년현재국내에서도유비쿼터스관련사업들이공공, 민수분야에서다양하게펼쳐지고있으며, 이러한경향은컴퓨팅디바이스 (Computing Device) 의소형, 고성능화, 근거리무선통신기술, RFID, USN, 홈네트워크등관련기술의발전에따라초기에는각기독립적으로연구개발및적용되다가각각의독립된기술들이상호융합화되어기술및각종유비쿼터스관련서비스들의발전이가속화되고있는상황이다. 유비쿼터스컴퓨팅기술을구성하는주요요소는센서노드, 인프라시스템, 응용솔루션이다. 센서노드는정보나데이터를수집하는다양한형태의컴퓨팅기기와내장소프트웨어컴포넌트를말한다. 이처럼컴퓨팅및통신기능을갖고있는객체를센서노드라한다. 인프라시스템은각노드를연결하는통신네트워크가서로교신하는데필요한네트워크및하드웨어를말한다. 응용솔루션은유비쿼터스노드와인프라를이용하여연결된각종전자공간과물리공간을이어주는서비스를창출해내는응용소프트웨어를말한다. 본기술분석서는국내외유비쿼터스컴퓨팅분야의정의및배경, 주요기술적개요에대해설명하고, 관련기술의국내외연구동향및구현사례에대해정리하였다. 그리고국내에서진행되고있는유비쿼터스기술융합의현상과실례를소개하고유비쿼터스기술의결정체중의하나인 u-city 에대해서도간략히소개한다. * 본컬럼은 LS 산전 RFID 사업부에서작성한내용입니다. 본내용과관련된사항은 LS 산전 RFID 사업부박창수 ( 02-2034-4086) 에게문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 IITA 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 21
주간기술동향통권 1366 호 2008. 10. 1. ( 그림 1) 공간을기반으로하는사물 - 컴퓨터 - 사람의연결개념 2. 해외유비쿼터스기술동향 가. 이지리빙프로젝트 (Microsoft) 마이크로소프트사의이지리빙 (EasyLiving) 프로젝트는현실세계 + 센싱및세계모델링 (Sensing & World modeling)+ 분산컴퓨팅시스템으로구성되어있으며, 연구개발목표는지능형환경구축을위한프로토타입아키텍처및기술을개발하여, 가장쉬운삶의공간창조 라는모티브로진행되고있다. 이지리빙의주요시나리오는사람이실내로들어가스크린앞에앉으면자동으로사용자를인식해메일검색하거나미리선택한영화를볼수있으며, 일어설때영화의상영이중단되며, 사용하던컴퓨터에서다른컴퓨터로이동하면자동로그오프되고새로운컴퓨터에자동로그인된다. 사용자가데스크탑을통해작업하던정보를실내의스크린에표시되기를명령하면이지리빙시스템은사용자가요구한내용을스크린에표시한다. 사용자는데스크탑의키보드나마우스를통해스크린에인터페이스할수있다. 나. 쿨타운 (CoolTown) 프로젝트 (Hewlett-Packard) 유 / 무선통신네트워크기술과웹기반의정보통신기술을기반으로하는미래도시모델구현을위해전자태그및내장형웹서버 (200KB), 근거리무선통신이가능한 PDA 그리고기존의웹인프라를기반으로하는전자공간에서현실세계의사람과사물이연동되는시나리오와데모를 22
IT 기획시리즈 융합기술 13 ( 그림 2) 마이크로소프트이지리빙프로젝트 제시한프로젝트로싱가포르에구현된다. 쿨타운프로젝트는현실세계의사람ㆍ장소ㆍ사물이가 상세계에서도연동되는환경구축을목표로하고있다. 쿨타운응용사례는쿨타운미술관, 쿨타 운회의실, 쿨타운버스커스터머서비스, e- 비즈니스, 원격교육및원격의료, 화재및방재에대 ( 그림 3) HP 사의쿨타운 (Cooltown) 프로젝트 23
주간기술동향통권 1366 호 2008. 10. 1. 응한서비스등이있다. 다. 트론프로젝트 ( 일본동경대 ) 일본동경대의사카무라켄교수가주도적으로진행하는유비쿼터스ㆍ네트워킹연구실에서개발한트론 (TRON) 칩과 T-Engine 을이용한유비쿼터스ㆍ커뮤니케이터기및다양한형태의지능형분산시스템을개발하고있다. 모든물건속에센서를내장하여제품수명까지점검할수있는인텔리전트약병및온도ㆍ습도ㆍ부패센서부착식료품으로전자태그를모든제품에부착해서회사와업계를초월한밸류체인 ( 가치사슬 ) 을형성할수있다. 극초소형칩에의해다양한기기들이상호간인터렉티브 (Interactive) 하게연동되어다양한형태의서비스를제공하는기술이다. ( 그림 4) 동경대사카무라켄교수팀의 TRON 프로젝트 라. 퍼스널시스템프로젝트 ( 인텔 ) 퍼스널 (Personal) 시스템은특별한장치를운반하지않아도장소에관계없이컴퓨팅기능의사용이가능하다. PDA, 핸드폰이가장유용한퍼스널시스템이다. 이런기기들은아직까지는연산능력, 다른종류의기기와의연동, 인터페이스등의기능이미약하다. 연산능력과다른종류의기기와의연동은프로세서와근거리무선통신기술의발달에따라해결될것이지만, 인터페이스는극복하기가어려울것으로예상된다. 웨어러블 (Wearable) 컴퓨터의경우는머리에쓰는디스플레이와팔에착용하는키보드를이용한경우가있다. 이런경우는사용자가컴퓨팅기능을어디서나이용할수있는장점을갖지만, 인터페이스장치의사용법을배워야하는단점도갖고있다. 인텔에서개발한퍼스널서버 (Personal Server) 는언제어디서나사용가능한연산기능과저장기능을제공한다. PDA 나핸드폰을디스플레이장치로이용하여퍼스널서버의데이터를출력할수있다. 사용자의가방, 신발, 옷, 벨트등에부착할수있으며, 무선통신기능을이용하여주위의소형컴퓨터화면이나키오스크 (Kiosk) 를디스플레이장치로이용할수있다. 24
IT 기획시리즈 융합기술 13 ( 그림 5) 개인용서버 (Personal Server) 프로젝트 (Intel) 마. WSN 시스템 ( 캘리포니아대학, AT&T) 이동통신시스템과다르게 WSN(Wireless Sensor Network) 시스템은특정지역에설치되어야한다. 따라서크기, 무게, 성능뿐아니라설치, 관리등의문제가추가되는데예로써, 수천개의온도센서를방에설치하면센서들의관리가매우힘들어진다. 위와같은문제를해결하기위해캘리포니아대학 Berkeley 대에서는스마트더스트 (Smart Dust) 프로젝트를통해작은무선센서플랫폼을개발하였으며프로세서와 RF(Radio Frequency) 시스템을통합한싱글칩 (Single-chip) 도개발하고있다. 스마트더스트라는 1 mm3크기의실리콘모트 (Silicon mote) 라는입방체안에자율적인센싱 (Autonomous sensing) 과통신플랫폼 ( 그림 6) 스마트더스트 (Smart Dust) 프로젝트 ( 캘리포니아대학 ) 25
주간기술동향통권 1366 호 2008. 10. 1. (Communication platforms) 능력을갖춘보이지않는컴퓨팅시스템으로무게가가벼워떠다닐수있다. 이기술의응용분야로는에너지관리, 제품의품질관리및제품의유통경로관리, 군대에서군사작전용으로이용 ( 기상상태, 생화학적오염, 병력과장비의이동을감지 ) 등다양한분야에응용가능하다. 또한 AT&T 에서는액티브뱃지 (Active Badge) 시스템을개발하였다. 이시스템은사무실환경에서각직원의위치정보를파악하여업무를효율화시키려는목적으로개발되었다. 건물천장에설치되어있는센서리시버와사람들의액티브뱃지는음파를이용하여통신을하며, 음파의특성을이용하여천장에설치되어있는센서와뱃지 (badge) 간의거리를계산한다. 433MHz 의양방향와이어레스 (Wireless) 통신장치와초음파발생장치에대한 2 개의버튼 (Button), 실내천장에는격자형태의많은초음파센서가내장되어구성되어있으며, 정확한 3 차원위치측량기능을제공한다. ( 그림 7) 액티브뱃지 (Active Badge) System(AT&T) 3. 국내유비쿼터스기술동향실생활에서체감할수있는관점에서의유비쿼터스환경구현은유비쿼터스네트워크에서유비쿼터스컴퓨팅의단계로진행될것으로보인다. 이러한것은유비쿼터스전략이 LG 전자나삼성전자와같은제조업체보다는 SK 텔레콤, KT, SKCC, LG CNS, SDS 등의통신및 SI 업체를중심으로추진되고있다라는점에서도잘알수있다. 당분간유비쿼터스에대한사업은통신업체들이주도적으로이끌다가차츰제조업체쪽으로확대될것으로보인다. u-korea 의일원으로정부에서주도로다양한유비쿼터스관련프로젝트들이건설, 의료, 물류, 해운, 항만, 교통등다양한분야에서진행되고있다. 그중모든기술들을집약적으로반영된부문이바로 u-city 이며, 이분야는 RFID, USN, 홈네트워크, ITS, Mobile 등다양한기술들이융합되어펼쳐지고있 26
IT 기획시리즈 융합기술 13 다. 다음은국내에서현재진행되고있는사회각분야의유비쿼터스분야에대해소개하겠다. 가. 의료의료와관련하여서는관점에따라헬스케어와병원으로나눌수있다. u-헬스케어는개인사용자들이병원이외의곳에서쉽게의료서비스를받을수있는원격진료개념에기반하는것이며병원은병원내에서의의료진및환자정보관리에대한시스템을다룬다. 병원에서는무선통신을통해 24 시간내내어디서나의료서비스를받을수있다. 의사와간호사는종이서류와필름대신에디지털진료차트를사용하게되며폰과노트북, PDA 를통해환자상태를언제든체크할수있고손목에차는 RFID 태그로환자의위치파악, 의사의위치파악, 주요의료기자재들의위치파악등의서비스를하며, 병원내에서는물론외래진료시에도무인안내시스템을통해예약접수수납까지자동으로처리할수있다. Map App. RTLS Engine Tag Receiver Portable Viewer ( 그림 8) 병원실시간위치추적시스템 나. 교육 u-러닝은학생들에게언제어디에서나내용에상관없이어떤단말기로도학습할수있는 u- 교육환경을조성함으로써보다창의적인학습이가능하게한다. 교사학부모학습자상호간적극적인커뮤니케이션이이루어지며센서나칩형태의컴퓨터를내장한모든현실세계가학습공간이될수있다 u-러닝은단말기나네트워크인프라외에도 RFID 태그와센서리더가핵심적 27
주간기술동향통권 1366 호 2008. 10. 1. RF 카드발급시스템 발급리더 DataBase Server Web 기반통합관리 System 프린터 TCP/IP 출입관리 식수관리 복장관리 자산관리 교육관리 Control Unit Control Unit WLAN AP WLAN AP WLAN AP 교문출입관리시스템 매점 / 식당관리시스템 복장관리시스템 자산관리시스템 자율학습관리시스템 출입 RF Gate & 학생증 Tag RF 안테나 & 학생증 Tag 경고등 휴대형 RF 리더 & 학생증 Tag 휴대형 RF 리더 & 학생증 Tag ( 그림 9) u-campus 구성도 역할을담당한다. 대학교에서는 u-캠퍼스라는내용으로캠퍼스의유비쿼터스화를꾀하고있다. RFID 학생증및모바일디바이스등를중심으로구축하고있으며학생증출입증현금카드및출석체크, 도서관이용등을 RFID 로통합하고수강정보학사행정등을교내어디에서나편리하게제공하는형태로만들고있다. 다. 주택유비쿼터스홈은홈네트워크시스템을기반으로하여구성되고있으며가전과가구가융합된미래의사물들이집안을채울것으로보인다. 휴대폰으로가스밸브를잠그거나전기밥솥에조리를지시를할수있다. 또한집안곳곳에센서가내장이되어집안의상황이나사용자의움직임을감지하여편리한서비스를제공할수있다. 실제로국내의 1 군건설사중심으로기술최적디자인서비스 (u-tech, u-quality, u-design, u-service) 를통합한유비쿼터스아파트개념을제시하고있다. ( 그림 10) 은 u-home 에서다양한기술들이융합된서비스들이다. 28
IT 기획시리즈 융합기술 13 ( 그림 10) 다양한기술이적용된 u-home 구성도 4. 유비쿼터스기술융합유비쿼터스컴퓨팅기술은작업을하기위해기기의사용법을익혀야했던기기중심의작업환경을사용자가기기를익히거나, 작업외의일에신경을쓰지않게하여작업에집중할수있게하는기술이다. 관련하드웨어기술이발전함에따라, 지체되었던유비쿼터스컴퓨팅기술에대한연구가더욱활발히진행되고있으며, 국내외각지의산업분야에서응용이활발하게이루어지고있다. 가장대표적인유비쿼터스기술의융합분야가바로 u-city 부문이라고할수있겠다. 90 년대후반부터진행되어온국내외의홈네트워크기술은초기에이론적인실험과단순한모델룸시연단계에서 1 차고급주상복합에적용되었고, 현재는대규모일반 APT 에전격설치운용되는단계에와있다. 그리고가까운미래에펼쳐질도시의가장기본이되는 Cell 인홈네트워크에서시작하여, 도시전체공공서비스와의연동을통한 Pervasive 환경의도시에적용된도시전체를유비쿼터스환경으로아우르는 u-city/u-eco City 등의기술 / 서비스집약형사업으로의진화가현재활발하게진행되고있다. 21 세기에펼쳐지고있는그리고가까운미래에 29
주간기술동향통권 1366 호 2008. 10. 1. 펼쳐질도시는유비쿼터스를기반으로물리적인도시공간과전자적도시공간을연계함으로서새로운 u- IT 서비스가구현되는공간이다. 도시에서는지금까지구축해온도시관리시스템및서비스가통합되고시민및기업에게맞춤형서비스를제공한다. 또한기술적으로는지리정보시스템, 지능형교통시스템, RFID 시설물관리시스템, 스마트카드, GIS, ITS, USN, 광대역통합망 (BcN) 등의기술이융합되어구현된다. 국내에서는현재최신의기술을총망라하여, 융합된기술의도시에적용한 u-city 가부산, 대전, 광주, 수원, 경북, 제주등의수많은지자체에서구현진행되고있다. 가. U-City 의핵심- 홈네트워크기술융합홈네트워크와 u-city 기술은현재국내에서가장활발하게추진되고있는산업분야중의하나이다. 단순한단지내의댁내가전기기컨트롤의개념에서단지밖의공공서비스부분까지연동하여교통, 의료, 다양한공공서비스부문까지총망라되어연동시켜주는 u-city 서비스가머지않아진행될예정이다. ( 그림 11) 은 u-home 에서다양한기술들이융합된서비스들이다. RFID 기술과미디어기술이융합된요술거울 ( 매직미러 ), 미디어테이블, Active RFID 기술과홈네트워크서버가연동되는단지내입주민위치추적및비상콜시스템등다양한유비쿼터스기술이융합되어다양한입주민서비스가진행되고있다. ( 그림 11) 홈네트워크와다양한기술의융합 30
IT 기획시리즈 융합기술 13 나. u-city 개념도 ( 그림 12) u-city 구현모델 < 참고문헌 > [1] 유비쿼터스프로젝트와 IT 메가트랜드김완석 ETRI - 9P [2] Xerox PARC Mark Weiser, Computer Science Challenges for the Next Ten Years, http:// sandbox. xerox.com/weiser/10year/sld001.htm [3] Microsoft Easy Living Project -http://research.microsoft.com/easyliving/ [4] HP Cool Town Project =http://www.hpl.hp.com/techreports/2000/hpl-2000-110.pdf?jumpid=reg_r1002_usen [5] 유비쿼터스 컴퓨팅 그실현을위해사카무라켄 2.5.7.9P [6] Intel personal Server Project http://www.intel.com/technology/techresearch/research/rs08031.htm [7] Smart Dust Project - http://robotics.eecs.berkeley.edu/~pister/smartdust/ [8] AT&T 의 Active BAT Project - http://www.att.com/gen/landing-pages?pid=3308 [9] WPAN 기술개요. WPAN Alliance 발표자료박창수 2007. 11. [10] 건설기술연구원 u-eco city 사업단사전기획연구, 2007. 12. 31