주간기술동향 2014. 3. 12. 차세대인터넷전송방식 LiFi * 1. 가시광통신 (Visible Light Communication) 이란 빛에정보를실어통신하는기술로 LED( 발광다이오드 ) 가발전함에따라무선개인통신망 (Wireless Personal Area Networks: WPAN) 기술의하나로주목 일본게이오대학나카무라교수가처음제시 (1998 년 ) 하였고, 영국에든버러대해럴드하스교수가 WiFi 를꺾을새로운근거리통신기술이라는뜻으로 LiFi(Light Fidelity) 라는용어를사용 (2011 년 ) - 벨의광선전화 (1980 년 ) 는 200m 떨어진곳에태양광을이용하여음성을전달한최초의실험이었으며기본적으로빛의깜박임을이용하여디지털정보를전송 사람의눈은 1 초에 100 번이상깜빡거리면인식할수없지만컴퓨터는인식가능 가시광은파장이 380~780nm, 주파주가 385~789THz(1THz=1,000GHz) 인대역을의미하며무선통신전체주파수보다 1 만배이상넓은폭을지님 저비용, 고속통신, 안정선, 보안성등다양한장점을가지고있으며非허가대역으로주파수사용대가가무료 LTE-A 서비스를위해 20MHz 이용권을사는데 1 조원에가까운사용료를지급 조명이있는곳이면어디에서나사용이가능하며인체에무해하고짧은도달거리로 < 자료 >: encyber.com, kbench.com ( 그림 1) 가시광스펙트럼및활용시나리오 * 본내용과관련된사항은산업분석팀 ( 042-710-1126, berg76@nipa.kr) 으로문의하시기바랍니다. ** 본내용은필자의주관적인의견이며 NIPA 의공식적인입장이아님을밝힙니다. 42 www.nipa.kr
많은장점을보유하고있으나장애물이있거나어두운곳에서는통신할수없는것이기술적인걸림돌 무선주파수사용은늘어나고있지만제한된자원으로막대한사용료를지불해야하나가시광은전세계공통주파수인데다가무료인점이매력 기술개발 / 상용화는아직초기단계이나가장빠른무선랜 (802.11ac, 6.93Gbps) 보다약 1.4 배빠른속도 (10Gbps) 를자랑 옥스퍼드, 케임브리지등영국주요대학에서기존독일연구소에서구현한 3Gbps 보다 3 배이상높은 10Gbps 속도구현 (30 초안에풀 HD 영화를다운 ) 반사광이나간접조명에서도 13km 떨어진곳과 160Mbps 통신에성공하였고 (2010 년 ) 중국푸딘대학은 1 와트 LED 전구로 150Mbps 실현 (2013 년 ) 한국가시광통신기술이일본을제치고세계표준 (IEEE 802.15.7) 으로채택되어 ICT 융합 ( 조명 + 통신 ) 의중요한교두보를확보 가시광통신의활용은 지능형교통시스템, 고속통신, 음악이나영화등콘텐 츠전송, 유비쿼터스실현을위한 4 대분야로구분가능 자동차전조등과후미등에고출력 LED 가장착되는추세로이를활용해안전한자동 차운행서비스제공가능 기존스마트폰카메라를이용해저속가시광통신이가능하며, 4,000 자수준의 QR 코 드보다많은양의데이터를양방향으로동적제공가능 < 표 1> 가시광통신활용방안서비스종류 지능형교통시스템 고속통신 콘텐츠전송 유비쿼터스실현 < 자료 >: NIPA 재구성 ( 일본야노경제연구소등 ) 세부내용 - 가로등 / 신호등에서차량으로영상, 음성, 교통정보등을제공하거나자동차와자동차간에통신을통해자율주행시스템지원 - 등대 - 선박통신, 선박간통신, 충돌방지시스템등에활용가능 - 고화질영상 (HD, 4K 등 ) 전송, 백본망구성, 사용자밀집지역에서무선통신환경개선등 - 박물관전시물에대한설명, 매장안내및상품정보제공, 다국어제공, 실내내비게이션, 청소로봇등에활용 - 고객위치를활용해정보를제공하거나마케팅에활용 - 단거리홈네트워크, 센서네트워크, M2M(Machine-to-Machine), 핸드폰간파일공유등 - 전력선통신과결합해기존시설물변경없이무선통신환경제공 정보통신산업진흥원 43
주간기술동향 2014. 3. 12. 2. 가시광통신개발현황과경쟁자들 ( 유럽 ) 범국가적인활발한활동을보이지않다가 2008 년 EU 경쟁력혁신정책지원사업으로일환으로추진 전력선통신, 전자파무선통신, 적외선통신, 가시광통신을포함하여배선을새로이하지않고 1Gbps 전송속도를제공하는홈네트워크국제표준추진 (OMEGA Project) 옥스퍼드대학, 지멘스, 프라운호퍼연구소등에서고속화를위한기술을연구중에있으며 2010 년에 5 미터 500Mbps 시연 올래드컴 (OLEDCOMM) 은 CES 2014 에서스마트폰전면카메라에광센서를탑재해영상, 이미지등을전송할수있는솔루션을공개 - 광센서가없는경우기존단말기의경우이어폰단자에관련센서를장착하면동일한기능구현 < 자료 >: www.engadget.com ( 그림 2) 올래트컴 (OLEDCOMM) CES 2014 시연모델 ( 일본 ) LED 원천기술과제조기업이많아활발한연구가진행되고있으며, 총무성지원하에 2003 년부터컨소시엄을구성 광-ID 서비스, 가시광통신을지능형교통시스템 (ITS-Intelligent Transport Systems), 전력선통신과융합하는방안등추진 램프서브는야외에서가시광통신을선보였으며 LED 가로등을활용하여 200m 100Mbps 서비스지원을목표로에스토니아에서추진중 ( 한국 ) 2000 년중반부터한국전자통신연구원, 삼성전자등이개발하여앞서시작한일 본을제치고국제표준에채택 44 www.nipa.kr
<EU- 홈네트워크 > < 일본-가로등 > < 한국-쇼핑센터 > < 자료 >: 각기관발표자료 ( 그림 3) 주요국가시광통신개발현황 쇼핑센터에서쿠폰, 원하는상품, 할인정보등을기사광통신으로스마트폰에서안내 받을수있어디지털조명정보에의한쇼핑의새로운서비스를구현 빛의밝기 ( 조도 ) 를조절하는디밍 (Dimming) 과무선통신이동시에가능하도록하여전 력소모를절약 가시광통신과같은무선통신기술에는무선랜, 블루투스, Zigbee, NFC(Near Field Communication), UWB(Ultra WideBand) 등이존재 사용자입장에서는전송거리, 전송속도가주된차별요소이며가장빠르고넓은영역을커버하는무선랜이가장보편화된기술 - UWB 는빠른속도와낮은전송파워로인해고화질영상무선전송등에사용되고있으나 802.11ac 가더높은속도를제공하고하나의기기에서기존 802.11b/n 둥을같이제공할수있어서입지가약해진상황 - 블루투스는컴퓨터주변기기케이블을대체하려했지만칩셋의대부분은스마트폰, 노트북등에장착되는것으로주변기기, 악세서리등에보급은저조한상황 - NFC 는개발목적에맞게초근거리와빠른인식속도로인해결재, 도어락등보안이요구되는서비스에서경쟁력보유 이미상용화 / 대중화된기술이지만무선랜, 블루투스, NFC 등은스마트폰에정착되면서폭발적인성장을이룸 가장많이보급된무선랜은약점으로꼽히는인식속도, 전송거리등을보완한 802.11ai/af/ah 등차세대기술을준비하고있어마켓포지셔닝경쟁은더욱치열해질것으로예상 정보통신산업진흥원 45
주간기술동향 2014. 3. 12. < 표 2> 가시광통신경쟁기술 구분 개발목적 WLAN 기기간무선통신 WPAN ZigBee 블루투스 UWB NFC RFID 저전력기기제어 근거리유선케이블대체 근거기기기간고속통신 초근거리무선통신 주변정보인식 전송거리 ~ 약 120m 30m 10m 2~10m ~0.2m 1.8~100m 전송속도 주파수대역 표준 2/11/54/ 600Mbps, 6.93Gbps 2.4/5Hz IEEE 802.11 a/b/g/n/ac 20, 40, 250Kbps 868/915MHz, 2.4GHz IEEE 802.15.4 24Mbps 500Mbps 424kbit/s 1.65/26.49Kbps 2.4GHz 3.1~10,6GHz 13.56MHz IEEE 802.15.1 IEEE 802.15.3 < 자료 >: NIPA 재구성 ( 전송거리는프로파일설정, 안테나성능, 장애물등에따라차이발생 ) ISO 13157 13.56/33.92/90 8.5~915MHz, 2.45Ghz ISO/IEC 3. 가시광통신, 근거리무선통신의강자가될까? 인터넷 -무선랜(WiFi), 결재-NFC, 리모콘 ( 제어 )-적외선 /Zigbee, 주변기기-블루투스등애플리케이션별로경쟁자들이존재 전송거리, 전송속도등은기술적으로개선되어지고있지만장애물을통과할수없는빛의성질은치명적인약점 - M2M, 차량간이동통신등에서도가능성은제시되고있으나현재제공가능한서비스로는기존무선통신기술대비낮은경쟁력보유 가시광통신은무선랜과는전송속도, NFC 와는보안에서장점이겹치게되므로현재기술발전상태로는초근거리고속통신이유력한포지션 교토의정서, WEEE, RoHS 등으로가시광통신을위한 LED 보급은부가적인노력이없이도세계적인인프라구축이가능 1998 년에주변기기대체를목표로추진했던블루투스는초반에고전을겪었으나스마트폰이라는강력한인프라를만나면서헤드셋, 스피커, 키보드등다양하게활용 NFC 는 2005 년에도입되었지만이를지원하는기기가없어실효를거두지못하다가 2011 년진저브레드로인해활용이가능한기반이마련된후에야선보이기시작 사람이머무는곳에는대부분조명이존재하고인허가가필요없는공통적인대역을사용하기때문에인프라의가치는타무선통신기술보다우위 46 www.nipa.kr
- 10 년마다발광다이오드 (LED) 가격은 10 배씩하락하고성능은 20 배씩개선된다는 하이츠법칙에따라가격경쟁력또한높아지는상황 현재무선통신에비해서는무한에가까운대역폭을지니고있어장애물, 전송거리등이기술적으로해결될경우폭발적인성장잠재력을보유 국내무선통신트래픽양은통신사업자기준 2013 년 12 월 84,087TB( 테라바이트 ) 이며 2012 년 1 월대비약 2.8 배 ( 매월 4.6%) 증가 - 10 년후에는 20 배이상증가할것으로예측되며필요한주파수대역은약 1.5GHz 로기존공급된주파수외에추가로 1GHz 폭이상을확보해야하는상황 ( 가시광통신대역폭의약 40 만분의 1 수준 ) 빛의성질로인한단점이해결되지않은만큼기존기술 / 서비스와의경쟁보다는보완적인역할을통해부가가치를높이는방향으로접근필요 기존기술과충돌되거나이동통신사의수익을감소시키는경쟁적관점보다는커버리지확대, 네트워크과부하해소, 부가가치증대등을위한수단으로활용 - 카페, 패스트푸드, 서점등외부사업자와파트너쉽으로새로운비즈니스모델창출하며기존시설물변경을최소한으로할수있는장점을이용 LED 조명, 자동차헤드램프, 스마트폰 ( 디스플레이 ( 송신 )-카메라( 수신 )) 등기존제품에부가적인서비스를더해경쟁력을강화 - QR 코드와비슷하게사진또는동영상을찍으면원하는정보를얻을수있고후면플래시를이용하여인터렉티브서비스제공 ( 판플렛, 브로셔대체가능 ) - 가정, 사무실에서무선랜을대체하기보다는고화질영상전송, 신호등 / 가로등- 차량간통신, 실내네비게이터, 주자장 ( 광-Tag) 등니치마켓으로접근 정보통신산업진흥원 47