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서론
4차산업혁명과 디지털 전환에 따라 다양한 분야의 산업과 시장이 영향을 받고 있으며 특히 무선 통신, 네트워킹 분야에서 IoT(사물인터넷, Internet Of Things) 기술이 많은 주목을 받고 있다.
마켓앤마켓이 최근 발표한 ‘IoT 솔루션 및 서비스 시장(IoT Solutions and Services Market by - Global Forecast to 2024)’ 보고서는 전 세계 IoT 솔루션과 서비스 시장이 2024년까지 연평균 14.9%의 성장률,
2,789억 달러의 시장규모가 될 것으로 예측했다.
세계 인구수의 지속적 증가와 더불어 인터넷에 연결되는 기기들 또한 가파르게 증가하고 있다. 현재 세계 인구수는 72억 명이며, 연결된 기기의 수는 250억 기기가 넘는다.
2025년도 인구수를 78억 명으로 추산할 경우, 인터넷에 연결되는 기기는 인구수의 6.5배인 500억 개 이상이 될 것으로 추정하고 있다.
IoT(사물인터넷, Internet Of Things)는 가전제품, 모바일 장비, 웨어러블 디바이스 등 다양한 임베디드 시스템을 일컫는 사물(Things)에 센서와 통신 기능을
내장하여 인터넷에 연결하는 무선 통신 기술을 활용해 각종 사물을 연결하는 기술을 의미한다.
IoT는 사용자의 행위를 포함해 일상생활 속 여러 방면에 엄청난 영향을 끼친다. 이미 개인적 측면에서 스마트 홈, 사무실, 스마트헬스 등 생활을 보조하는 다양한 분야에서 응용되고 있으며
산업적 측면에서 자동화 및 산업 제조와 물류, 상품, 운송 등에서 더 큰 활용도를 보이고 있다.
IoT의 목적
IoT의 목적은 “떨어진 것이나 현장에서 일어나는 일들을 디지털화”하는 것이라고 할 수 있다.
이에 따라 연결되는 기기의 관리 및 모니터링 외에도 데이터 수집, 사물의 상태 파악, 전체 시스템 최적화 등을 진행한다.
대규모 물류 및 생산 공정 관리 등의 사업 용도는 물론, 예를 들면 일조와 온도에 따라 에어컨이 자동 조정되거나 일정한 범위에 들어가면 스마트 가전이 일제히 집안일을
시작하는 등 일상생활 속에서도 활용되고 있다.
또한, IoT에 의해 축적된 데이터(빅데이터)를 분석하고 AI를 통해 지금까지 가시화되지 않았던 다양한 지식을 획득하여 새로운 솔루션을 개발 및 제공할 수 있다.
예를 들어 판매 단계에서 “어떤 고객이·무엇을·얼마나 구입했는지”를 데이터로 축적하고 분석함으로써 더 나은 PDCA를 구축하는 것이 가능하게 된다.
IoT의 구조
IoT의 구조는 다양한 사물에 센서를 달아 네트워크를 통해 센서가 보내는 데이터를 집적(빅데이터화)하는 것이다.
그러나, 광의로 확장할 경우 IoT는 빅데이터를 AI와 기계 학습 등으로 분석하고 정보의 시각화 및 업무의 효율화를 실시할 수 있는 피드백까지 포함한다.
IoT는 흔히 M2M (Machine to Machine)과 혼동되기도 하지만, M2M은 인간의 개입이 없는 기계 간의 정보를 교환을 의미하며, 폐쇄된 네트워크 내에서 운영되며
정보 활용 목적이 IoT와 달리 기계 제어를 목적으로 한다는 점에서 다르다고 할 수 있다.
IoT의 활용 사례
운송분야
최근에 물류공정을 구성하는 요소인 보관, 분류, 피킹, 포장, 상하차, 배달 등에 인공지능, 사물인터넷 기술이 결합되어 기술개발이 이어지고 있으며
초기 설비시설 자동화(M2M) 집중에서 벗어나, 이제는 물류 전 과정에서 자동화 기술이 결합되고 있다.
특허청에 따르면 최근 10년간 특허출원된 물류 운송 분야의 특허 925건 중에서 물류 공정을 자동화하기 위한 특허는 총 339건으로 약 37%를 차지하는 등 물류 공정을 자동화하는
특허 출원이 전체 물류운송분야 출원을 주도하고 있음을 알 수 있다.
코로나 사태로 비대면 트렌드가 자리 잡으며 운송분야의 기술개발 수요가 폭발적으로 증가하고 있으며 배송을 위한 물류 센터, 분류 작업, 물류 입출고 또는 하역을
자동화하는 기술에 대한 관심이 높아지면서 인공지능, 사물인터넷 기술과 결합된 스마트 물류, 스마트 분류와 피킹 시스템, 배송트럭 내 자동 하역장치 관련 기술이 가속화되고 있다.
의료 분야
의료분야에서 IoT는 의료사물인터넷(IoMT, Internet of Medical Things)으로 명명되며, 도입이 활발히 이루어지고 있다.
의료사물인터넷(IoMT)이란 개인의 생활습관, 질병 이력, 의료이용정보, 유전체 정보 등을 데이터화해 정보, 기기, 시스템이 하나로 연결되는 기술을 말한다.
Deloitte가 2018년 7월 발표한 ‘Medtech and the Internet of Medical Things’ 자료에 따르면, 글로벌 의료사물인터넷 시장의 규모는 2017년 기준 412억 달러를 기록했으며
2022년에는 1천581억 달러로 시장이 확장될 것으로 예상하고 있다.
IoMT의 디바이스는 크게 X-ray, MRI 스캐너 등 고정식 의료 기계, 맥박 조정기와 같은 체내 이식 기기, 웨어러블 워치와 같이 착용 가능한 기기 등 으로구분할 수 있으며,
전체 의료기기에서 IoMT가 사용되는 비율이 2025년 이후에는 전체 의료기기의 68%까지 상승할 것으로 예상된다. 또한 IoMT 관련 의료기기 R&D 투자 또한 지속적으로 증가하고 있다.
그러나 개인 의료 정보의 보안 문제, 안전 문제는 과제로 남아있다.
인간의 생명과 연결되는 제품인 만큼 편리함과 안전성이 동시에 확보돼야 하며, 데이터 분석 혹은 기기 오류로 환자 또는 이용자가 잘못된 정보를 전달받아 의료 사고가 발생할 경우,
과실에 대한 명확한 규정 등에 대한 대책도 함께 마련되어야 할 것이다.
농업 분야
식량 수요가 증가하지만 농업 노동자의 비율이 감소하는 시점에서 스마트 농업은 식량과 농업 생산성 수준을 개선하고 유지하기 위한 가장 좋은 방법으로 각광 받고 있다.
넓은 개념의 스마트 농업(Smart farming)은 특정 스마트 기술들로 구성되어 있으며 이 기술들은 계속해서 진화하고 있다.
적절한 양의 자원에 대해 적시에, 적절한 문제에 집중하는 것은 다양한 농산물의 생산성을 높일 수 있고 농작물 생산의 증가는 식량 수요의 증가에 대처할 수 있는 해결책이 될 것이다.
IIoT(Industrial Internet of Thing)는 정밀농업, 가축 모니터링, 스마트 관개 등 다양한 농업 분야에서 활용 가능성을 넓히고 있다.
예를 들어 IIoT를 통해 이뤄낸 물 사용 관리와 토지 단위 수확량 증가와 같은 성과는 토양과 환경의 보존에 긍정적인 영향을 미치며 궁극적으로 환경 오염 감소,
작물의 생산과 가축에 대한 모니터링을 자동으로 수행하여 실시간으로 관리하는 것은 IIoT의 대표적인 장점일 수 있다.
이 같은 자동화를 통해 농업 종사자들은 씨앗의 조달과 같은 기타 중요한 활동에 힘을 쏟는 것이 가능해진다.
IIoT는 농업 장비의 유지보수를 미리 예측하여 관리하는데 도움이 되며 농업 장비의 상태를 지속적으로 평가하고 농부와 농업 장비 제조업자들에게 기계의 변화에 대한 것을
미리 예측하고 대응할 수 있게 해줄 수 있다.
스마트 홈
스마트 홈이란 ICT 기술이 접목되어 각종 경제적 편익과 안전한 생활이 가능하며, ICT 기술을 이용해 기존 공동주택, 다가구, 단독주택 등에 ICT 서비스 제공이 가능한 주택을 말한다.
IoT 스마트 홈에서 IoT 디바이스는 단독으로 사용하기 보다는 ICBM 플랫폼을 기반으로 서비스를 연계하여 활용할 때 사용 가치가 높아진다.
ICBM 플랫폼이란 사물인터넷(IoT) 기기가 인터넷 클라우드(Cloud) 서버와 연동되고 서버에서 빅 데이터(Big Data)를 수집·분석하며,
모바일(Mobile)에서 모니터링, 조절, 동작 설정에 따라 스스로 자율 운전이 가능하게 하는 것을 말한다.
세대 내 IoT 디바이스는 다양한 표준화된 무선통신 기술로 스마트 허브에 접속되어, 클라우드 서버의 플랫폼에서 빅 데이터 분석과 모바일 연동으로 인공지능(딥 러닝) 학습기능 등은
효율을 높이며 발전하게 될 것이다.
글로벌 스마트 홈 시장(’14년 480억 달러 약 49조 원)이 연평균 19%씩 급성장 중이며 우리 정부 또한 스마트 홈을 2022년까지 300만 가구로 보급·확대하려는 정책을 추진하고 있다.
(스마트홈)
IoT의 도전과 미래
IoT가 폭넓게 활용되고 발전하는 한편, 몇 가지 과제도 제기되고 있다.
첫째, 보안 문제일 것이다. 네트워크에 연결하여 양방향으로 데이터를 교환하는 특성상 사이버 공격의 위험을 피할 수 없으며, 이러한 IoT의 취약점을 파고드는 공격의 수는 계속 증가하고 있다.
점점 더 많은 사물 인터넷 기기가 증가됨에 따라 온디바이스 스토리지, 통신 하드웨어 및 프로토콜, 노드 및 게이트웨이 구현, 디바이스 관리 시스템, 클라우드 컴퓨팅 등을 포함하여 임베디드 설계의
모든 계층에서 보안 조치를 고려해야 한다.
이에 필요한 기술이 보안 내재화(Embedded Security)이다. 한국인터넷진흥원(KISA)에서는 기획 단계부터 보안을 고려해야 한다고 강조한다.
보안 내재화를 통한 종단 간 암호솔루션을 설계단계부터 도입하여, 전 구간 암호화 제공을 위한 Edge 디바이스 환경을 고려한 경량화된 알고리즘의 채택 및 compacted code size, 하드웨어 모듈을
통한 빠른 속도와 퍼포먼스로 민감 정보와 개인 프라이버시를 보호할 수 있도록 해야 한다.
둘째, IoT를 위한 네트워크 인프라의 구축이다. IoT 장치는 급격히 그 수가 증가하고 있다. 2025년에는 500억 개 이상의 IoT 장치들이 네트워크에 연결될 것으로 예측되고 있다.
이러한 IoT의 보급은 기존의 네트워크에 큰 영향을 미치며 원활한 서비스의 장애 요인이 될 수 있다.
이런 상황을 고려해 현재 5G 네트워크가 구축되고 있다.
차세대 이동 통신 방식인 5G는 Connectivity 특성을 네트워크 Slicing 기술을 통하여 하나의 네트워크에서 서비스별 자원분산에 쉬운 구조적 특성을 지니고 있으며 Massive IoT를 구현하기 위한
핵심요소로 인식되고 있다.
셋째, 전력도 중요한 문제이다. LPWA(Low Power Wide Area)는 소비 전력을 억제하여 장거리 통신을 제공하는 통신 방식으로 전력 절감이 필요한 IoT 디바이스의 폭발적 증가를 견인했다.
LPWA의 등장으로 장시간, 효율적, 저비용, 대량의 IoT 장치를 가동할 수 있게 되었다.
이렇듯 기술 발전에 비추어 볼 때, IoT가 어떤 방향, 어떤 방식으로 구현될지에 대한 논의가 필요하다.
엄청난 양의 IoT 기기들이 IP 기반 네트워크에 연결될 것이며 수월한 네트워크 액세스를 보장하기 위한 방안을 마련해야 한다.
수백억 개의 물체들이 IP 네트워크에 연결되는 시스템을 구현하기 위한 안정성을 확보해야 한다.
또한 인증, 암호화, 음성, 비디오 신호를 효과적으로 전달하기 위한 멀티캐스트 기능 같은 다른 ICT 기술들도 지속적으로 함께 기술개발이 이루어져야 할 것이다.
마지막으로 다른 매우 중요한 측면은 입법과 관련된 것이다. 다양한 단체들이 IoT 기술의 오용 여지에 대해 강한 우려를 표명하고 있다.
따라서 모든 사용자에 대한 프라이버시와 보안 수준의 권리를 보장하는 명확한 입법 틀이 마련되어야 할 것이다.
IoT 기반 시스템은 엄청난 잠재력이 있으며, 이는 이미 구현된 또는 구현되고 있는 다양한 응용 프로그램에서 명백히 알 수 있다.
여전히 많은 분야에서 개발과 분석이 필요한 애플리케이션도 많이 있다. IoT의 미래는 매우 밝다.
앞으로 몇 년 안에, 우리의 일생활 즉, 모닝 커피에서부터 자동 운전, 스마트 홈 등에 이르기까지 모든 것이 IoT에 의해 관리될 수도 있을 것이다.
현재의 사회경제적 조건들로 인해 사람들의 일상생활에서 IoT는 다양한 기회를 얻고 있다. IoT 기반 애플리케이션은 또한 인류의 생태학적 영향을 줄이는 데 도움이 된다.
게다가, IoT는 더 이상 환상이 아니다. IoT는 현재 시행 중이며 앞으로 몇 년 안에 전 세계적으로 시행될 것이다.
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