국내외 유비쿼터스 패러다임과 기술 융합 · 인텔에서 개발한 퍼스널...
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IT 기획시리즈 – 융합기술 ⑬
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국내외 유비쿼터스 패러다임과 기술 융합
1. 서 론
2000 년대 초반부터 유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅에 대한 관심이 높아지고 있으며 관련
연구, 개발활동이 활발하게 진행되고 있다. 또한 2008 년 현재 국내에서도 유비쿼터스 관련 사
업들이 공공, 민수분야에서 다양하게 펼쳐지고 있으며, 이러한 경향은 컴퓨팅 디바이스(Computing
Device)의 소형, 고성능화, 근거리 무선통신 기술, RFID, USN, 홈네트워크 등 관련 기술의 발전
에 따라 초기에는 각기 독립적으로 연구개발 및 적용되다가 각각의 독립된 기술들이 상호 융합
화되어 기술 및 각종 유비쿼터스 관련 서비스들의 발전이 가속화되고 있는 상황이다. 유비쿼터
스 컴퓨팅 기술을 구성하는 주요 요소는 센서노드, 인프라 시스템, 응용 솔루션이다. 센서노드는
정보나 데이터를 수집하는 다양한 형태의 컴퓨팅 기기와 내장 소프트웨어 컴포넌트를 말한다.
이처럼 컴퓨팅 및 통신기능을 갖고 있는 객체를 센서노드라 한다. 인프라 시스템은 각 노드를
연결하는 통신 네트워크가 서로 교신하는데 필요한 네트워크 및 하드웨어를 말한다. 응용 솔루
션은 유비쿼터스 노드와 인프라를 이용하여 연결된 각종 전자공간과 물리공간을 이어주는 서비
스를 창출해내는 응용 소프트웨어를 말한다.
본 기술분석서는 국내외 유비쿼터스 컴퓨팅 분야의 정의 및 배경, 주요 기술적 개요에 대해
설명하고, 관련 기술의 국내외 연구 동향 및 구현사례에 대해 정리하였다. 그리고 국내에서 진행
되고 있는 유비쿼터스 기술 융합의 현상과 실례를 소개하고 유비쿼터스 기술의 결정체 중의 하
나인 u-City에 대해서도 간략히 소개한다.
IT 기획시리즈 융합기술 ⑬
1. 서론
2. 해외 유비쿼터스 기술 동향
3. 국내 유비쿼터스 기술 동향
4. 유비쿼터스 기술 융합
박창수
LS산전 RFID사업부
* 본 컬럼은 LS 산전 RFID 사업부에서 작성한 내용입니다. 본 내용과 관련된 사항은 LS 산전 RFID 사업부 박창수 (☎
02-2034-4086)에게 문의하시기 바랍니다.
**본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITA의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.
주간기술동향 통권 1366호 2008. 10. 1.
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2. 해외 유비쿼터스 기술 동향
가. 이지리빙 프로젝트(Microsoft)
마이크로소프트사의 이지리빙(EasyLiving) 프로젝트는 현실세계+센싱 및 세계 모델링(Sensing
& World modeling)+분산 컴퓨팅 시스템으로 구성되어 있으며, 연구개발 목표는 지능형 환경구
축을 위한 프로토타입 아키텍처 및 기술을 개발하여, “가장 쉬운 삶의 공간 창조”라는 모티브로
진행되고 있다. 이지리빙의 주요 시나리오는 사람이 실내로 들어가 스크린 앞에 앉으면 자동으
로 사용자를 인식해 메일 검색하거나 미리 선택한 영화를 볼 수 있으며, 일어설 때 영화의 상영
이 중단되며, 사용하던 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 이동하면 자동 로그오프되고 새로운 컴퓨터에
자동 로그인 된다. 사용자가 데스크탑을 통해 작업하던 정보를 실내의 스크린에 표시되기를 명
령하면 이지리빙 시스템은 사용자가 요구한 내용을 스크린에 표시한다. 사용자는 데스크탑의 키
보드나 마우스를 통해 스크린에 인터페이스 할 수 있다.
나. 쿨타운(CoolTown) 프로젝트(Hewlett-Packard)
유/무선 통신 네트워크 기술과 웹기반의 정보통신기술을 기반으로 하는 미래 도시 모델 구현
을 위해 전자태그 및 내장형 웹서버(200KB), 근거리 무선통신이 가능한 PDA 그리고 기존의 웹
인프라를 기반으로 하는 전자공간에서 현실세계의 사람과 사물이 연동되는 시나리오와 데모를
(그림 1) 공간을 기반으로 하는 사물-컴퓨터-사람의 연결개념
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제시한 프로젝트로 싱가포르에 구현된다. 쿨타운 프로젝트는 현실세계의 사람ㆍ장소ㆍ사물이 가
상세계에서도 연동되는 환경 구축을 목표로 하고 있다. 쿨타운 응용사례는 쿨타운 미술관, 쿨타
운 회의실, 쿨타운 버스 커스터머 서비스, e-비즈니스, 원격교육 및 원격의료, 화재 및 방재에 대
(그림 3) HP사 의 쿨타운(Cooltown) 프로젝트
(그림 2) 마이크로 소프트 이지리빙 프로젝트
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응한 서비스 등이 있다.
다. 트론 프로젝트(일본 동경대)
일본 동경대의 사카무라켄 교수가 주도적으로 진행하는 유비쿼터스ㆍ네트워킹 연구실에서
개발한 트론(TRON) 칩과 T-Engine 을 이용한 유비쿼터스ㆍ커뮤니케이터기 및 다양한 형태의
지능형 분산시스템을 개발하고 있다. 모든 물건 속에 센서를 내장하여 제품 수명까지 점검할 수
있는 인텔리전트 약병 및 온도ㆍ습도ㆍ부패 센서 부착 식료품으로 전자 태그를 모든 제품에 부
착해서 회사와 업계를 초월한 밸류 체인(가치사슬)을 형성할 수 있다. 극초소형 칩에 의해 다양
한 기기들이 상호간 인터렉티브(Interactive)하게 연동되어 다양한 형태의 서비스를 제공하는 기
술이다.
라. 퍼스널 시스템 프로젝트(인텔)
퍼스널(Personal) 시스템은 특별한 장치를 운반하지 않아도 장소에 관계없이 컴퓨팅 기능의
사용이 가능하다. PDA, 핸드폰이 가장 유용한 퍼스널 시스템이다. 이런 기기들은 아직까지는 연
산능력, 다른 종류의 기기와의 연동, 인터페이스 등의 기능이 미약하다. 연산능력과 다른 종류의
기기와의 연동은 프로세서와 근거리 무선통신 기술의 발달에 따라 해결될 것이지만, 인터페이스
는 극복하기가 어려울 것으로 예상된다. 웨어러블(Wearable) 컴퓨터의 경우는 머리에 쓰는 디
스플레이와 팔에 착용하는 키보드를 이용한 경우가 있다. 이런 경우는 사용자가 컴퓨팅 기능을
어디서나 이용할 수 있는 장점을 갖지만, 인터페이스 장치의 사용법을 배워야 하는 단점도 갖고
있다. 인텔에서 개발한 퍼스널 서버(Personal Server)는 언제 어디서나 사용 가능한 연산기능과
저장기능을 제공한다. PDA 나 핸드폰을 디스플레이 장치로 이용하여 퍼스널 서버의 데이터를
출력할 수 있다. 사용자의 가방, 신발, 옷, 벨트 등에 부착할 수 있으며, 무선통신 기능을 이용하
여 주위의 소형 컴퓨터 화면이나 키오스크(Kiosk)를 디스플레이 장치로 이용할 수 있다.
(그림 4) 동경대 사카무라켄 교수팀의 TRON 프로젝트
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마. WSN 시스템(캘리포니아대학, AT&T)
이동통신시스템과 다르게 WSN(Wireless Sensor Network) 시스템은 특정지역에 설치되어
야 한다. 따라서 크기, 무게, 성능뿐 아니라 설치, 관리 등의 문제가 추가되는데 예로써, 수천 개
의 온도 센서를 방에 설치하면 센서들의 관리가 매우 힘들어진다.
위와 같은 문제를 해결하기 위해 캘리포니아 대학 Berkeley 대에서는 스마트 더스트(Smart
Dust) 프로젝트를 통해 작은 무선 센서 플랫폼을 개발하였으며 프로세서와 RF(Radio Frequency)
시스템을 통합한 싱글 칩(Single-chip)도 개발하고 있다. 스마트 더스트라는 1㎣ 크기의 실리콘
모트(Silicon mote)라는 입방체 안에 자율적인 센싱(Autonomous sensing)과 통신 플랫폼
(그림 6) 스마트 더스트(Smart Dust) 프로젝트(캘리포니아 대학)
(그림 5) 개인용 서버(Personal Server) 프로젝트(Intel)
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(Communication platforms) 능력을 갖춘 보이지 않는 컴퓨팅 시스템으로 무게가 가벼워 떠다
닐 수 있다. 이 기술의 응용분야로는 에너지 관리, 제품의 품질관리 및 제품의 유통경로 관리,
군대에서 군사작전용으로 이용(기상상태, 생화학적 오염, 병력과 장비의 이동을 감지) 등 다양한
분야에 응용 가능하다.
또한 AT&T에서는 액티브뱃지(Active Badge)시스템을 개발하였다. 이 시스템은 사무실 환
경에서 각직원의 위치 정보를 파악하여 업무를 효율화 시키려는 목적으로 개발되었다. 건물 천
장에 설치되어 있는 센서 리시버와 사람들의 액티브뱃지는 음파를 이용하여 통신을 하며, 음파
의 특성을 이용하여 천장에 설치되어 있는 센서와 뱃지(badge) 간의 거리를 계산한다. 433MHz
의 양방향 와이어레스(Wireless) 통신장치와 초음파 발생 장치에 대한 2 개의 버튼(Button), 실
내 천장에는 격자 형태의 많은 초음파 센서가 내장되어 구성되어 있으며, 정확한 3차원 위치 측
량 기능을 제공한다.
3. 국내 유비쿼터스 기술 동향
실생활에서 체감할 수 있는 관점에서의 유비쿼터스 환경 구현은 유비쿼터스 네트워크에서
유비쿼터스 컴퓨팅의 단계로 진행될 것으로 보인다. 이러한 것은 유비쿼터스 전략이 LG전자나
삼성전자와 같은 제조업체보다는 SK텔레콤, KT, SKCC, LG CNS, SDS 등의 통신 및 SI업체를
중심으로 추진되고 있다라는 점에서도 잘 알 수 있다. 당분간 유비쿼터스에 대한 사업은 통신업
체들이 주도적으로 이끌다가 차츰 제조업체쪽으로 확대될 것으로 보인다. u-Korea의 일원으로
정부에서 주도로 다양한 유비쿼터스 관련 프로젝트들이 건설, 의료, 물류, 해운, 항만, 교통 등
다양한 분야에서 진행되고 있다. 그중 모든 기술들을 집약적으로 반영된 부문이 바로 u-City 이
며, 이 분야는 RFID, USN, 홈네트워크, ITS, Mobile 등 다양한 기술들이 융합되어 펼쳐지고 있
(그림 7) 액티브뱃지(Active Badge) System(AT&T)
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다. 다음은 국내에서 현재 진행되고 있는 사회 각분야의 유비쿼터스 분야에 대해 소개하겠다.
가. 의료
의료와 관련하여서는 관점에 따라 헬스케어와 병원으로 나눌 수 있다. u-헬스케어는 개인사
용자들이 병원 이외의 곳에서 쉽게 의료서비스를 받을 수 있는 원격진료 개념에 기반하는 것이
며 병원은 병원내에서의 의료진 및 환자정보관리에 대한 시스템을 다룬다. 병원에서는 무선통신
을 통해 24시간 내내 어디서나 의료 서비스를 받을 수 있다. 의사와 간호사는 종이서류와 필름
대신에 디지털 진료차트를 사용하게 되며 폰과 노트북, PDA를 통해 환자 상태를 언제든 체크할
수 있고 손목에 차는 RFID 태그로 환자의 위치파악, 의사의 위치파악, 주요 의료 기자재들의 위
치파악 등의 서비스를 하며, 병원내에서는 물론 외래 진료시에도 무인안내 시스템을 통해 예약
접수 수납까지 자동으로 처리할 수 있다.
나. 교육
u-러닝은 학생들에게 언제 어디에서나 내용에 상관없이 어떤 단말기로도 학습할 수 있는 u-
교육환경을 조성함으로써 보다 창의적인 학습이 가능하게 한다. 교사 학부모 학습자 상호간 적
극적인 커뮤니케이션이 이루어지며 센서나 칩 형태의 컴퓨터를 내장한 모든 현실 세계가 학습
공간이 될 수 있다 u-러닝은 단말기나 네트워크 인프라 외에도 RFID태그와 센서리더가 핵심적
(그림 8) 병원 실시간 위치추적 시스템
Tag Receiver
RTLS
Engine
Portable
Viewer
Map App.
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역할을 담당한다. 대학교에서는 u-캠퍼스라는 내용으로 캠퍼스의 유비쿼터스화를 꾀하고 있다.
RFID 학생증 및 모바일 디바이스 등를 중심으로 구축하고 있으며 학생증 출입증 현금카드 및
출석체크, 도서관이용 등을 RFID로 통합하고 수강정보 학사행정 등을 교내 어디에서나 편리하
게 제공하는 형태로 만들고 있다.
다. 주택
유비쿼터스 홈은 홈네트워크 시스템을 기반으로 하여 구성되고 있으며 가전과 가구가 융합
된 미래의 사물들이 집안을 채울 것으로 보인다. 휴대폰으로 가스 밸브를 잠그거나 전기밥솥에
조리를 지시를 할 수 있다. 또한 집안 곳곳에 센서가 내장이 되어 집안의 상황이나 사용자의 움
직임을 감지하여 편리한 서비스를 제공할 수 있다. 실제로 국내의 1군 건설사 중심으로 기술 최
적 디자인 서비스(u-Tech, u-Quality, u-Design, u-Service)를 통합한 유비쿼터스 아파트 개념
을 제시하고 있다. (그림 10)은 u-Home에서 다양한 기술들이 융합된 서비스들이다.
(그림 9) u-Campus 구성도
휴대형 RF리더 & 학생증 Tag
Control Unit
출입관리 복장관리
RF안테나 & 학생증 Tag
식수관리
TCP/IP
Server DataBase 프린터
발급리더
Web기반 통합관리System
경고등
ControlUnit
자산관리 교육관리
출입 RF Gate & 학생증Tag
휴대형 RF리더 & 학생증 Tag
자율학습 관리시스템 매점/식당관리시스템 자산관리시스템복장관리시스템교문 출입관리시스템
RF카드 발급시스템
WLAN AP WLAN AP WLAN AP
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4. 유비쿼터스 기술 융합
유비쿼터스 컴퓨팅 기술은 작업을 하기 위해 기기의 사용법을 익혀야 했던 기기 중심의 작업
환경을 사용자가 기기를 익히거나, 작업 외의 일에 신경을 쓰지 않게 하여 작업에 집중할 수 있
게 하는 기술이다. 관련 하드웨어 기술이 발전함에 따라, 지체되었던 유비쿼터스 컴퓨팅 기술에
대한 연구가 더욱 활발히 진행되고 있으며, 국내외 각지의 산업분야에서 응용이 활발하게 이루
어 지고 있다. 가장 대표적인 유비쿼터스 기술의 융합분야가 바로 u-City 부문이라고 할 수 있
겠다. 90년대 후반부터 진행되어 온 국내외의 홈네트워크 기술은 초기에 이론적인 실험과 단순
한 모델 룸 시연단계에서 1차 고급주상복합에 적용되었고, 현재는 대규모 일반APT에 전격 설
치 운용되는 단계에 와 있다. 그리고 가까운 미래에 펼쳐질 도시의 가장 기본이 되는 Cell인 홈
네트워크에서 시작하여, 도시전체 공공서비스와의 연동을 통한 Pervasive 환경의 도시에 적용
된 도시전체를 유비쿼터스 환경으로 아우르는 u-City/u-Eco City 등의 기술/서비스 집약형 사
업으로의 진화가 현재 활발하게 진행되고 있다. 21세기에 펼쳐지고 있는 그리고 가까운 미래에
(그림 10) 다양한 기술이 적용된 u-Home 구성도
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펼쳐질 도시는 유비쿼터스를 기반으로 물리적인 도시공간과 전자적 도시공간을 연계함으로서
새로운 u- IT 서비스가 구현되는 공간이다. 도시에서는 지금까지 구축해 온 도시관리 시스템 및
서비스가 통합되고 시민 및 기업에게 맞춤형 서비스를 제공한다. 또한 기술적으로는 지리정보시
스템, 지능형교통시스템, RFID 시설물 관리시스템, 스마트카드, GIS, ITS, USN, 광대역통합망
(BcN) 등의 기술이 융합되어 구현된다. 국내에서는 현재 최신의 기술을 총망라하여, 융합된 기
술의 도시에 적용한 u-City 가 부산, 대전, 광주, 수원, 경북, 제주 등의 수 많은 지자체에서 구
현 진행되고 있다.
가. U-City의 핵심-홈네트워크 기술 융합
홈네트워크와 u-City기술은 현재 국내에서 가장 활발하게 추진되고 있는 산업분야 중의 하
나이다. 단순한 단지내의 댁내 가전기기 컨트롤의 개념에서 단지 밖의 공공 서비스 부분까지 연
동하여 교통, 의료, 다양한 공공 서비스 부문까지 총망라 되어 연동시켜 주는 u-City 서비스가
머지않아 진행될 예정이다. (그림 11)은 u-Home 에서 다양한 기술들이 융합된 서비스들이다.
RFID기술과 미디어 기술이 융합된 요술거울(매직미러), 미디어 테이블, Active RFID기술과 홈
네트워크 서버가 연동되는 단지내 입주민 위치추적 및 비상콜 시스템 등 다양한 유비쿼터스 기
술이 융합되어 다양한 입주민 서비스가 진행되고 있다.
(그림 11) 홈 네트워크와 다양한 기술의 융합
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나. u-City 개념도
<참 고 문 헌>
[1] 유비쿼터스 프로젝트와 IT 메가 트랜드 김완석 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― 그 실현을 위해 사카무라켄 – 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&T의 Active BAT Project - http://www.att.com/gen/landing-pages?pid=3308
[9] WPAN기술개요. WPAN Alliance 발표자료 박창수 2007. 11.
[10] 건설기술연구원 u-eco city 사업단 사전기획연구, 2007. 12.
(그림 12) u-City 구현 모델