한국정보통신학회지 14 권 2 호 THE MAGAZINE OF KIICE http://www.kiice.org 김재호 *, ** 윤재석 ** 이장원 * * 연세대학교전기전자공학과 ** 전자부품연구원임베디드소프트웨어융합연구센터 Ⅰ. 서론 Ⅱ. 스마트기기의개념및현황 Ⅲ. 스마트기기의발전방향 목차 Ⅳ. 스마트폰과사물인터넷의융합 Ⅴ. 사물의스마트기기로의발전 Ⅵ. 결론 Ⅰ. 서론최근 ICT 기술의발전과스마트기기의보급은우리의삶을급속도록바꾸어가고있다. 스마트폰으로사진을찍으면집에 TV에서바로볼수있고 SNS를통하여실시간정보를주고받고온라인으로소통하는세상이활짝열리게되었다. 스마트폰으로시작되어스마트 TV, 스마트가전등스마트기기는우리가현재경험하고있고앞으로우리의생활에더욱큰변화를가지고올것이다. 특히, IBM에서는 2020년 500억개의사물들이인터넷에연결되는사물인터넷 (IoT, Internet of Things) 의시대를전망하고있다. 사물인터넷은실세계와가상세계에존재하는사물들을네트워크로상호연결하여사람과사물, 사물과사물간에언제어디서나서로소통할수있도록하는미래인터넷기술이다. 사물인터넷시대가되면사물과사람이경계를넘어서소셜네트워크가구성되고사물들간지능적인협업이가능하게되며사물들은사람들의개입없이자율적으로사람을도와줄수있고, 사람은언제어디서나원하는사물을연결하여필요한서비스를제공받을수있는사람과기기간의편리한정보제공에서소통과교감의수준으로발전할것이다. 이러한사물인터넷시대에는스마트기기는점점지능화되고사람에게제공할수있는서비스또한점점다양화될것이다. 본논문에서는현재까지의스마트기기와관련된 동향을살펴보고사물인터넷과융합을통하여발전되고있는스마트기기의모습을살펴볼것이다. Ⅱ. 스마트기기의개념및현황 2.1. 스마트기기의개념정보통신기술의발전과스마트기기의대중화로인하여스마트의개념은일반인들사이에보편화되었다. 특히, 스마트폰의보급으로인하여사람들의삶에커다란변화를가져왔다. 언제어디서나네트워크에연결할수있고, 원하는서비스와컨텐츠를장소에구애받지않고이용할수있으며소설네트워크를통하여사람들간의새로운소통의창이열리게되었다. Vasseur and Dunkels의개념정의에따르면스마트기기는센서나액추에이터, 마이크로프로세서, 통신기능과전원으로구성된기기를일컫는다. 또한, 커뮤니케이션관점에서물리적인실제세계와상호작용하고, 외부세계및다른스마트개체와통신할수있는기기로설명하고있다 [1]. 스마트기기는이러한개념적정의를넘어서최근소셜네트워크, 클라우드, 사물인터넷, 지능형서비스와의연계를통하여사용자의생활양식및정치, 문화, 산업등사회자체의변화에영향을주고있다. 17
한국정보통신학회지제 14 권 2 호 2.2. 스마트기기의분류 정보통신정책연구원의보고서에따르면스마트기기의제공기능의범위와인터넷의이용가능여부에따라 MID(Mobile Internet Device) 와 CPD (Connected Portable Device) 로분류하고있다 [2]. MID는범용플랫폼에기반하여제3의개발자가만든애플리케이션을설치할수있고, 웹브라우저를통해인터넷서비스가가능한단말기를지칭한다. 예를들어스마트폰, PMP, 태블릿 PC, 스마트 TV 등이여기에포함된다. CPD는특정기능의수행에최적화된단말로, 인터넷접속기능을기기고유기능의개선및증대를위하여사용된다, 예를들어컨넥티드네비게이션기기나, 휴대용게임기, 디지털카메라, 전자책리더, 디지털계량기등이여기에포함된다. 또한, 최근사물인터넷기술의확대에따라서다양한사물인터넷서비스단말들의개발이예상됨에따라사물인터넷단말들을스마트기기의범주에포함시킬수있을것이다. 예를들어앱다운로드가가능한냉장고나인터넷에연결된스마트화분과같은사물인터넷기기또한스마트기기의분류에따라구분이가능할것이다. 2.3. 스마트기기를위한운영체제동향최근스마트기기는하드웨어플랫폼과더불어스마트기기에탑재되는운영체제는관련시장생태계의핵심적인역할을하고있다. 스마트기기용운영체제는시스템하드웨어의관리와응용소프트웨어를위하여하드웨어의추상화를통한공통시스템서비스를제공하는것뿐만아니라컨텐츠및애플리케이션들에대한거래환경과유통체계를제공하여스마트기기산업과연관된비즈니스생태계를구성하고있다. 최근, 애플의 ios와구글의 Android 는스마트기기를위한대표적인운영체제로서 Communities Dominate Brands의보고에따르면 2012년말 Android 는 65%, ios는 20% 의시장점유율을보이고있다. 특히안드로이드의시장점유율은점차증가되는추세를보이고있다. 그림 1. 스마트폰 OS 세계시장점유율 Ⅲ. 스마트기기의발전방향 3.1. 스마트기기관련기업의전략 (1) 구글의전략스마트기기와관련한가장영향력이큰기업인구글의전략은스마트폰, 스마트TV, 웨어러블디바이스로대표할수있다. 구글은안드로이드 OS를스마트폰제조사에게개방함으로서폐쇄정책을펴온애플의 ios에대응해왔다. 그러나구글의매출이광고에편중되어있는문제를타개하고자모토로라의인수를추진하였다. 구글의모토로라인수로인하여스마트폰하드웨어업체의윈도폰 OS로의이탈과제3의 OS의확산을최소하기위한노력을전개할것으로예상된다. 또한모바일광고시장을위하여위치기반광고, NFC, 음성검색등모바일광고시장의주도권확대를위하여노력중이며, 향후구글맵스의유료화와모토로라를통한스마트폰의출시, 스마트폰벤더들의실질적인대안부재시 OS 업데이트유료화정책에대한시도가예상된다 [3]. 구글의주수입처인인터넷검색광고시장보다두배이상의규모를가지는 TV광고시장및기보유한컨텐츠의제공을위하여구글은유튜브를통해 TV 콘텐츠를제공하기위해콘텐츠사업자들과의협력을추진중이다. 또한구글TV를통해안드로이드마켓을활용할수있도록하고, 구글TV용애플리케이션개발을위한소프트웨어개발킷을공개하여구글 TV용애플리케이션생태계구축을위하여개발자들을유도하고 18
있다 [3]. 스마트 TV 뿐만아니라구글은가정내모든가전기기를안드로이드중심으로묶는 Android@ Home 프레임워크를공개하여안드로이드를가전으로확대하여생활의중심으로만들겠다는전략을구체화중이다. 세탁기, 오디오, TV, 식기세척기, 전등, 온도조절장치등가정내각종기기를모바일과연결시키는게궁극적인목표이다. 구글은개발사를위하여안드로이드오픈액세서리 API와개발도구를제공하고있다. 또한웨어러블디바이스시장을위하여구글웨어러블스마트기기인구글글라스의영역을지속적으로확장하기위하여구글글라스악세사리스토어를공개하여웨어러블스마트기기시장에대한점유율향상을추진하고있다. (2) 애플의전략애플은 ios와스마트폰, 아이튠즈, 애플TV, 스마트시계등을통하여스마트기기에대한영향력을키우기위한지속적인노력을기울이고있다. 애플은아이폰의출시로스마트폰을통한모바일스마트기기의혁신을이끌었다. 애플의스마트기기와관련된생태계는아주폐쇄적인플랫폼전략을채택하였다. 이러한폐쇄적인전략을통해아이폰출시당시경쟁사업자보다수년동안의기술력선점기간을유지할수있게하였다. 또한폐쇄적인전략을통하여범용적인제품대신에사용목적에최적화된제품및솔루션들을출시할수있었다. 애플의이러한패쇄적인생태계전략은향후에도지속될것으로예측된다. 애플은또한웨어러블기기시장진출을위하여 2010 년아이팟나노 6세대를발표한이후 2013년말스마트시계아이워치를발표할계획인것으로알려졌다. 아이워치는플렉시블디스플레이를채택할것이며문자메시지, 전화, 영상통화기능등을지원할전망이다. 애플 TV는 2007년맥월드포럼에서스티브잡스에의해서처음소개된이후 2010년저가의신형 2세대애플TV가공개되었고, 이후 2012년초 HW 성능및 UI 를업그레이드한 3세대애플 TV 셋탑박스를출시하였다. 애플TV는아이튠즈를기반으로한강력한플랫폼생태계, 아이클라우드와에어플레이기능등을이용한멀티스크린기능, 시리음성인식기술을통한혁신적인 UI 등을차세대스마트 TV에구현할것으로전망되며콘텐츠확보를위하여방송사와의협력을지속적으 로추진할것으로예상된다. 3.2. 사물인터넷기반스마트기기의발전방향 IBM 등에서 2020년 500억개이상의사물들이인터넷에연결될것으로예상하면서사물인터넷 (IoT, Internet of Things) 의시대를전망하고있다. 사물인터넷은실세계와가상세계에존재하는사물들을네트워크로상호연결하여사람과사물, 사물과사물간에언제어디서나서로소통할수있도록하는미래인터넷인프라이다. 사물인터넷시대에는사물과사람이경계를넘어서소셜네트워크가구성되고사물들간지능적인협업이가능하게된다. 또한, 사물들은사람들의개입없이자율적으로사람을도와줄수있고, 사람은언제어디서나원하는사물을연결하여필요한서비스를제공받을수있는사람과기기간의편리한정보제공에서소통과교감의수준으로발전할것으로보인다. 이러한사물인터넷시대의도래는스마트기기의플랫폼및단말에많은변화를가져올것이다. 그림 2 는사물인터넷시대에따른스마트기기의변화에대하여도식화하여설명하고있다. 그림 2. 사물인터넷기반스마트기기의발전방향사물인터넷시대의도래와함께스마트기기의서비스환경에많은변화가예상되며관련제품및기업의지도가상당수변화될수있을것이다. 스마트기기의활성화는이런사물인터넷의환경에서더욱보편화되고다양한서비스들을만들어낼수있을것으로예상된다. 19
한국정보통신학회지제 14 권 2 호 Ⅳ. 스마트폰과사물인터넷의융합 4.1. 스마트폰과주변기기들의연결스마트폰의대중화로인하여우리가일상생활에서사용하는일반주변기기들이기기자체에부착된단순한 LCD 패널로보여주던단편적인정보를스마트폰의디스플레이기능을이용해사용자가이해하기쉽도록가시적인표현이가능하고스마트폰에저장된데이터를이용하여히스토리기반의데이터변화정보를사용자에게전달하여주변기기의활용성을높일수있게되었다. 예로서 Withings 스마트혈압계는스마트폰과플러그앤플레이측정방식을통해사용자의혈압정보를손쉽게스마트폰에저장하고측정결과를사용자가확인할수있도록해준다 [4]. 스마트폰디스플레이기능을이용해사용자는편리하게자신의혈압상태를확인할수있을뿐만아니라정보공유를통해히스토리기반의건강관리를전문가와함께진행할할수있다. 4.2. 스마트폰기반사물인터넷서비스스마트폰사용이우리생활의중심이되면서스마트폰이제공하는다양한인터페이스는우리가사물인터넷에연결된사물들과정보를주고받는통로를보다다양하게만들어효율적인사물인터넷서비스사용을가능하게한다. 언제어디서나데이터접근, 명령전달이가능한스마트폰의휴대성은사물로의직접적인접근을언제든지가능하게하는사물인터넷서비스를제공할수있게되었다. 예를들어, LIFX 은 WiFi를통해인터넷에연결되어스마트폰을통해무선제어가가능한스마트 LED 전구이다 [6]. 기존의조명기기제어방식이단순한스위치임에반해, LIFX 는스마트폰의터치디스플레이인터페이스를이용하여전구를무선으로온오프, 디밍, 색조절이가능하며타이머스케줄링, 메일, 트위터연동알람기능, 음악패턴에따른색표현등오락기능을제공한다. 그림 3. Withings 스마트혈압계와스마트폰을통한모니터링 Withings 스마트체중계는사용자의체중, 체지방, 심박수등측정데이터를인터넷을통해서버로전달하고이러한측정치들을 Withings 에서제공하는스마트폰앱을통해사용자가확인할수있도록해준다 [5]. 사용자는체중, 체지방등의변동패턴을히스토리기반그래프등을통해분석하고의사나담당트레이너와해당정보를공유하여건강관리및운동의효율성을높일수있다. 그림 5. LIFX LED 전구와스마트폰을이용한무무드기반실내조명제어 ithing 서비스는스마트폰이제공하는마이크로폰기반의음성인터페이스를이용하여사물제어를할수있는사물인터넷서비스를제공한다. Google에서제공하는 Android 기반의 Speech Input API를이용하여 Android 기반스마트폰에서음성인식프로그램을개발하고제어명령을전달하는사물제어프로그램을구현하여사물인터넷에연결이된모든사물들에게음성으로사용자의명령을전달할수있게되었다. 그림 4. Withings 스마트체중계와스마트폰을통한모니터링 그림 6. 스마트폰의음성인터페이스를이용한 ithing 서비스개념도와실행예 20
마지막으로 nthing의 Planty 는스마트폰과사물인터넷기술을이용해화분과사용자간소통을가능하게하는사물인터넷서비스이다 [7]. 화분에설치된센서가측정한온습도데이터를사물인터넷을이용하여스마트폰에전달하고, 사용자는스마트폰을이용하여화분에물을주거나조명을밝힘으로서화분의자동생장및화분과의소통을가능하게한다. 그림 7. 사물인터넷기반스마트화분 Planty 4.3. 스마트폰사물인터넷게이트웨이스마트폰이갖는접근성, 휴대성, 컴퓨팅능력은사물인터넷의연결및정보전송의게이트웨이역할을할수있는가능성을가지고있다. 즉, 스마트폰의휴대성은특정위치로이동하였을때주변에있는사물들을검색하여연결하고해당사물들로부터데이터를수집및활용하고해당사물에사용자가원하는명령을내릴수있는있는사물인터넷서비스가가능하다. 또한수집및분석된데이터를스마트폰을통한클라우드데이터서버로전송하여보다다양한매쉬업서비스로의확장이가능하다. 뿐만아니라다양한디바이스및스마트폰앱들을제공하는앱스토어에스마트폰이연결이되면스마트폰을게이트웨이로활용하고있는사물인터넷에연결된사물들은해당스마트폰을통해앱을다운로드하거나업데이트를할수있는사물인터넷서비스제공이가능하게된다. Ⅴ. 사물의스마트기기로의발전사물인터넷을통하여우리주변에있는사물들은서로정보를주고받을수있는네트워크를구성하고지능을가지게되어보다스마트한기능을구현할수있게된다. 이번장에서는사물과사물인터넷이결합하여보다스마트한기능을제공하는스마트기기및관련서비스를알아본다. 5.1. 벨킨 WEMO WeMo 스위치는가정용전기기기를무선으로제어할수있도록해주는스마트폰기반홈오토메이션제어장치이다 [8]. 즉, 우리가일상생활에서사용하는전기기기에무선으로온오프제어가가능한일종의소켓을추가함으로서사용자의온오프명령을효과적으로전기기기로전달이가능하고간단한센서를추가함으로서전기기기의자율제어를가능하게할수있다. WeMo 스위치는전기기기의전원케이블을연결한상태로벽부전원소켓에연결할수있는형태를지니고있으며스위치내부에 WiFi 기능을내장하여스마트기기를통해언제어디서나 WeMo 스위치에연결하여전기기기로연결되는전원을제어할수있다. 뿐만아니라기기마다하루중특정한시간에전원을인가하는스케줄기반의기기제어기능을제공한다. WeMo Motion 센서는 WeMo 스위치와함께사용자의모션을감지하고이에따른전원을자동으로인가하거나차단하는기능을제공한다. 사용자는스마트폰에서이러한 Motion 센서와연결된스위치에관한룰을설정함으로서댁내다양한가정용전기기기들의인체감지기반자동제어를가능하게할수있다. 그림 8. WeMo 스위치와모션센서및스마트폰앱 5.2. IFTTT IFTTT 는 if this then that 의단순 1차로직을스마트앱으로구현하여간단한로직기술을사용자가추가함으로서다양한서비스를가능하게하는서비스이다 [9]. 아래그림과같이사용자가추가하는규칙은 Recipe로불리고각 Recipe는실행을일으키는조건인 Trigger와조건을만족할때실행이되는 Action을가지게된다. 각 Trigger와 Action은다양한채널을가질수있는데현재총 75개의채널을제공하며대표적인채널로는, 페이스북, 에버노트, 이메일, 인스타그램, 드랍박스등을제공한다. 예로서, 아래그림에서보이는 21
한국정보통신학회지제 14 권 2 호 바와같이 만약어떤특정한사람의인스타그램에새로운사진이올라온다면 그주소의 URL을특정드랍박스의특정디렉토리에추가해라 라는자신만의규칙을생성하고자동실행을할수있다. 그림 9. IFTTT 서비스를구성하는 Recipe의예 5.3. TTEO (Things Talk to Each Other) 위에서소개한 IFTTT 서비스는사물인터넷을위한서비스라기보다는인터넷에서사용자가이용할수있는다양한정보채널을서로연결하여자율정보제어를가능하게하는기존인터넷서비스를스마트폰인터페이스를이용하여확장한예라고볼수있다. 사물인터넷서비스를 IFTTT 개념을이용하여구현한다면다양한사물들이 1차원로직을가지고서로짝이맺어져사물간의정보를전달하고서로간자율제어가가능할수있게된다. 즉, 사물들간서로말을할수있게되는 Things Talk to Each Other (TTEO) 서비스가가능하게된다. TTEO 시스템은사물들에게 ZigBee/ 블루투스 /WiFi 연결이가능한사물인터넷센서 ( 온도, 습도, 조도, 인체감지, 전기기기소비전력등 ), 전기기기의전원인가및차단이가능한스마트소켓, 무선으로사용자의입력을전달하는스마트큐브와무선스위치, 전체조명 을제어할수있는무선벽부스위치, 모든센서와액추에이터를연결해주는사물인터넷게이트웨이로이루어진다. 이러한사물인터넷정보는 TTEO 서비스서버를포함한서버플랫폼을통해사용자가접근이가능하고사물들간의정보공유및제어규칙을설정할수있게된다. TTEO 서비스는사용자가원하는사물들을스마트폰을이용하여서로연결시키고자율제어를할수있는조건 (condition) 과실행 (action) 을설정할수있는스마트앱을다음그림과같이제공한다. 예를들어다음그림에서보이는바와같이 TTEO 서버플랫폼에연결된사물들을검색한뒤온도센서를조건에설정 ( 만약온도가 30도보다높다면 ) 하고, 실행을 ( 선풍기를켠다 ) 라고규칙을사용자가설정해논다면, 온도센서와선풍기는자율적으로정보를주고받으며해당규칙에따라자율제어를실행하게된다. 이러한규칙은일대일뿐만아니라다대다로확장을할수있으므로보다복잡하지만스마트한사물간자율제어를사용자가손쉽게구현할수있게된다. 그림 11. TTEO 규칙설정을위한스마트폰앱과규칙설정의예시화면 Ⅵ. 결론 그림 10. TTEO 서비스개념도 본논문에서는최근 ICT 기술과스마트폰의보급으로인하여관심이증대된스마트기기의동향과사물인터넷기술의발전과함께나타날사물인터넷동향에대하여살펴보았다. 최근스마트기기의대표적인예시인아이폰과안드로이드기반스마트폰에서볼수있듯이스마트기기는더이상독립적인서비스기기가아니라서비스생태계를구축하는인프라플랫폼과의연계를통하여스마트한기능을제공한다. 향후사물 22
인터넷과클라우드서비스인프라의발전은스마트기기가더욱스마트해지고점점더많은기기들이스마트한서비스를제공할수있게될것이다. 참고문헌 [1] Vasseur, J. P. and Dunkes, A., Interconnecting Smart Objects with IO-The Next Internet, Morgan Kaufmann, 2010. [2] 박유리, 김민식, 이기훈, 스마트기기이용행태실증분석보고서, 정보통신정책연구원, 2011. [3] 구글의전략방향분석과시사점, 공영일 [4] Withings Blood Pressure Monitor, www.withings.com/en/bloodpressuremonitor [5] Withings Scale, www.withings.com/en/scales [6] LIFX, lifx.co [7] Planty, www.nthing.net [8] Belkin WeMo, www.belkin.com/us/wemo [9] IFTTT, www.ifttt.com 김재호 (Jaeho Kim) 2010 년 : 연세대학교전기전자공학과 ( 박사수료 ) 2000 년 ~ 현재 : 전자부품연구원 ( 책임연구원 ) 관심분야 : 사물인터넷, 무선센서네트워크, 통신프로토콜 윤재석 (Jaeseok Yun) 2006 년 : 광주과학기술원기전공학과 ( 공학박사 ) 2006 년 ~2009 년 : Georgia Tech(PostDoc) 2009 년 ~ 현재 : 전자부품연구원 ( 선임연구원 ) 관심분야 : 유비쿼터스컴퓨팅, 웨어러블컴퓨팅, 사물인터넷 이장원 (Jang-Won Lee) 2004 년 : Electrical and Computer Engineering, Purdue University, ( 공학박사 ) 2005 년 ~ 현재 : 연세대학교전기전자공학과 ( 부교수 ) 관심분야 : 네트워크자원할당, 성능분석, 스마트그리드 23