KOREA ENERGY ECONOMICS INSTITUTE

www.keei.re.kr

심 성 희

이 성 인

ICT 융복합 기술과 연계한 에너지수요관리 추진전략 연구(1차년도)

기본연구 보고서

15-29

KOREA ENERGY ECONOMICS INSTITUTE

www.keei.re.kr

심 성 희

이 성 인

ICT 융복합 기술과 연계한 에너지수요관리 추진전략 연구(1차년도)

기본연구 보고서

15-29

참여연구진

연구책임자 : 연구위원 심성희

연구위원 이성인

연구참여자 : 미래에너지전략연구 협동조합

이성근

요약 i

1. 연구 필요성 및 목적

최근 우리나라의 에너지 정책 환경은 과거와 매우 다른 양상으로

전개되고 있다. 일본 후쿠시마 원전 사고와 원전을 둘러싼 납품비리

등으로 인해 국민들의 원전에 대한 수용성이 급격히 저하되었다. 또한

밀양 송전탑 건설을 둘러싼 갈등에서 드러났듯이 국민들의 환경에 대

한 인식이 강화되면서 과거와 같이 정부 주도의 대규모 에너지 공급

설비 건설이 앞으로도 용이치 않을 것으로 전망된다.

이처럼 에너지를 둘러싼 정책 환경은 과거와 같이 에너지 수급의

안정성 확보뿐만 아니라 에너지 공급의 안전성과 친환경성이라는 다

원적인 가치를 동시에 담아내야 하는 상황으로 급변하고 있다. 정부

또한 이러한 정책 환경의 변화를 인식하고 2014년 1월에 발표한 제2

차 에너지기본계획에서 ‘수요관리 중심의 정책 전환’과 ‘분산형 전원

의 확충’을 핵심 과제로 천명하였다.

한편 에너지와 관련한 기술적 환경도 급격히 변화하고 있는 추세이

다. 규모의 경제를 실현하기 위해 대규모 발전설비를 건설하고 여기에

서 생산된 에너지를 소비자들에게 일방향으로 제공하는데 유용한 대

규모 중앙집중식 설비 에너지 설비 기술 중심에서 소비자가 생산의

주체로 기능할 수 있도록 하는 소규모 에너지 설비 기술이 나날이 발

전하고 있다. 또한 수용가들의 에너지 소비 패턴을 분석하고 이를 시

각화함으로써 소비자들의 행태 변화를 이끌어 내고 자동화된 형태로

에너지 소비를 실시간으로 최적화시켜 주는 ICT-에너지 융복합 기술

ii

들이 급격하게 발전하고 있다.

안정성이 중심이 되던 기존의 화석연료 중심의 대규모 공급 중심

에너지시스템이 앞으로 지속가능하지 않다는 점을 감안할 때 안정적

이면서도 친환경적이고 안전한 에너지 수급시스템이야말로 미래의 지

속가능한 에너지시스템이 추구해야 할 지향점일 것이다. 이러한 관점

에서 ICT 융복합 기술 인프라를 바탕으로 한 새로운 에너지 수급 시

스템은 지속가능한 미래 에너지시스템을 구현하는 좋은 솔루션이 될

수 있다.

이상과 같은 정책적, 기술적 환경 변화를 반영하여 정부도 2013년

｢ICT 기반 에너지수요관리 新시장 창출방안｣, 2014년 ｢기후변화 대응 에너지新산업 창출 방안｣ 등을 통해 ICT 융복합 기술을 활용하여 다양한 비즈니스 기회를 창출하는 에너지新산업을 적극 육성 중에 있다. 그러나 지금까지 발표된 에너지新산업 육성 정책은 개별 비즈니스 모델 중심으로 추진되고 있어 에너지수요관리 정책 추진 기반 조성의

차원에서 ICT 융복합 기술을 어떻게 활용하고 확산시켜 나갈지에 관

한 통합적인 체계를 제시하는데 있어서 다소 미흡한 측면이 있다.

이에 본 연구에서는 ICT 융복합 에너지수요관리 기술에 방점을 맞

추어 사물인터넷이나 에너지관리시스템과 같은 ICT 융복합 기술들을

활용한 에너지 수요관리 추진 전략을 제시하는 것을 목적으로 한다.

본 연구는 3개년에 걸쳐 수행되며 금년도에는 ICT 융복합 기술 활용

사례를 분석하고 관련 기술 도입 및 확산을 가로막는 현실적 장애요

인 분석을 통해 향후 ICT 융복합 에너지수요관리 기술의 보급 확산을

위해 필요한 추진 과제를 제시하고자 한다.

요약 iii

2. 주요 연구결과

ICT 융복합 기술을 에너지 수요관리 분야에 활용하는 핵심 기술로

서 사물인터넷과 에너지관리시스템이 주목받고 있는 추세이다. 이에

본 연구에서는 효율적인 에너지 수요관리를 가능하게 하는 사물인터

넷과 에너지관리시스템의 기술적 특성과 기능을 소개한 후 이들 기술

이 어떻게 활용되고 있는가를 해외 주요 선진국의 사례를 통해 살펴

보았다.

사물인터넷의 개념을 산업의 영역에 접목시켜 제조 혁신을 도모하

는 대표적인 사례로 독일의 Industrie 4.0을 꼽을 수 있다. Industrie

4.0은 제조업과 ICT의 결합으로 생산시설들의 네트워크화, 지능형 생

산시스템으로 전환하여 스마트 공장(Smart Factory)으로의 진화를 추

구한다는 개념이다. 독일은 2020년까지 최적화된 제조 플랫폼인 사이

버물리시스템(Cyber Physical System)을 구축하여 선도적 공급국을

실현하고, 2025년까지 중점 활용 분야로 ① 에너지, ② 수송, ③ 의료

(원격진료), ④ 산업분야로 설정하고 있다. 이를 통해 독일은 생산시스

템의 효율화를 통해 기계 및 설비 등 제조 산업에서 제조업의 경쟁력

을 강화함과 동시에 생산 거점으로서 독일의 지위를 유지･확대할 계획이다.

한편, GE는 Industrial Internet을 가동 중이다. Industrial Internet은

자사의 생산 제품에 센서와 통신 기능을 탑재하고 인터넷을 통해 가

동 데이터를 수집･분석하여 고객 기기의 점검･유지･관리 및 가동을 최적화함으로써 고객들이 연료비와 전력비 등의 에너지 비용 절감이라는

경제적 이익을 얻을 수 있게 하는 솔루션을 말한다. 현재 Industrial

Internet은 GE의 생산 제품 매출에 기여할 뿐만 아니라 고객과의 기기

iv

유지보수서비스 계약을 통한 또 다른 거대한 수익원으로 자리매김하

고 있는 것으로 나타났다.

사물인터넷 기술이 에너지 관리 분야에 접목되어 구현되는 에너지

관리시스템의 경우 IBM과 히타치의 사례가 주목할 만하였다. IBM은

공장의 에너지 수급 상황을 분 단위로 수집･관리하고 공장 안팎의 공급망 최적화를 도모하는 “GIView FEMS” 솔루션을 적용･운영 중이다. 이와 유사하게 히타치는 업종이나 규모에 의존하지 않고 복수 거

점의 에너지 소비를 통합･관리하는 솔루션인 “EMilia”를 개발･보급하고 있다.

사물인터넷과 에너지관리시스템과 관련한 해외 주요국 사례 검토와

더불어 본 연구에서는 기존 문헌들에 나타난 ICT 융복합 기술의 확산

을 저해하는 요인들에 대해 검토하였다. 여기에 따르면 (i) 높은 초기

투자비용과 금융 제약, (ii) 수용가의 위험기피적인 성향과 내부 혁신

유인 부족, (iii) 제도적 불확실성, (iv) 기술 인프라 및 표준화의 어려

움, (v) 정보 보안, (vi) 낮은 대중 인지도 등이 대표적인 장애요인으로

나타났다.

3. 정책 제언

이상의 연구 결과를 바탕으로 본 연구에서는 ICT 융복합 에너지수

요관리기술의 보급 확산을 위한 몇 가지 정책적 시사점을 제시하였다.

첫째, 정부의 적극적인 재정 보조금 정책을 통해 ICT 융복합 기술

도입에 따른 높은 초기 투자비 부담을 덜어줄 필요가 있다. 현재 우리

나라 정부도 에너지관리시스템 설치에 대해 일정 부분 재정 지원을

해주고는 있으나 대부분 융자 중심의 지원인 관계로 보급이 더딘 편

요약 v

이다. 이에 반해 일본의 경우 연간 100만 엔에서 최대 50억 엔까지 설

치 보조금을 지급하고 있으며 독일의 경우에도 최대 2만 유로의 지원

금을 지급하고 있는 것으로 나타났다. 아울러 중소기업 및 중소규모

건물에도 도입할 수 있는 경제형 EMS를 개발･보급할 필요가 있다. 단기 성과도출이 가능한 “에너지 다소비 설비+EMS” 패키지 보급 방

식도 고려해봄 직하다. 복잡한 기능을 제거하고 필수 기능만 탑재,

MES(생산관리시스템) 등 스마트공장 핵심 SW와 통합한 중소기업 보

급형 FEMS 모듈 등 중소기업도 쉽게 도입할 수 있는 경제형 FEMS

시스템을 개발하여 보급하는 방안을 검토해볼 필요가 있다.

둘째, 수용가들의 낮은 인지도를 제고하고 혁신적인 투자를 견인하

기 위해 ICT 융복합 에너지 수요관리 기술 도입 우수사례를 발굴･전파하고 각종 인증제도를 통해 위험기피적인 수용가들이 안심하고 혁

신적인 기술에 투자할 수 있는 환경을 조성해야 한다. 업종별 BEST

PRACTICE 발굴을 통하여 동종 업종의 IoT･EMS와 같은 ICT 융복합 에너지 수요관리 기술 도입 확산을 유도하고, 대기업 노하우/고효율

설비의 중소기업으로 확산을 장려, 지원하는 정책도 필요하다. 아울러

설치한 제품의 오작동에 따른 피해 등을 우려하여 수용가들이 신기술

도입을 꺼리는 문제를 해결하기 위한 방편의 하나로 정부의 인증제도

를 활용하는 것도 좋은 대안이다. 예를 들어 FEMS 설치확인 제도와

연계한 스마트 공장 품질 인증제를 운영할 경우 수용가들의 신기술

도입에 대한 거부감을 상당 부분 불식시킬 수 있을 것으로 판단된다.

셋째, ICT 융복합 기술의 특성이 시스템 기반 기술임을 감안하여

전체 시스템을 구성하는 제반 요소기술들을 점검하여 전체 시스템 기

술에 Bottleneck을 가져오는 요소기술을 선별해내고 동 분야에 대한

기술 개발에 중점을 기울일 필요가 있다. 사물인터넷 제품의 확대 및

vi

EMS의 기능 고도화･통합화 흐름을 고려할 때 현재 우리나라의 기술 인프라를 강화하기 위해서는 (i) IoT 기술 적용 에너지 측정 기기 표

준화/국산화 개발 보급, (ii) 빅 데이터 기술 응용을 통한 에너지 패턴

분석 기술 개발, (ii) CPS(Cyber Physical System) 기반으로 자율 판단

기능을 수행하는 고도화된 에너지관리시스템 기술 개발 등에 집중할

필요가 있다.

제품 간 상호호환성을 확보하는 것도 선결해야 할 과제이다. 예를

들어 공장자동화 솔루션의 경우 공급업체와 기기 간 상호 호환이 되

지 않아 설치투자 비용을 과도하게 상승시키는 요인으로 작용하고 있

다. 따라서 기술 발전 및 보급 확산 초기 단계에는 정부가 에너지 분

야 융복합 ICT 기술 간 상호호환성을 확보할 수 있도록 유도해 나가

는 것이 바람직할 것으로 보인다. 이와 더불어 ICT 융복합 에너지 수

요관리기술 숙련 인력이 매우 부족한 실정이므로 ICT 기반 에너지 융

복합 전문가 육성과 중소기업 에너지 진단 및 컨설팅/유지관리 지원

서비스 전문 인력의 육성에도 힘을 기울여야 할 것이다.

넷째, ICT 융복합 기술이 발전하고 관련 기술을 활용하여 새로운

비즈니스 모델을 창출할 수 있는 제도적 틀을 마련하는 것도 중요하

다. IoT･EMS와 같은 ICT 융복합 에너지 수요관리 기술이 본격적으로 확산되기 위해서는 이러한 기술을 통해 수용가들이 경제적 편익을 얻

을 뿐만 아니라 신규 사업자들이 그러한 기술을 활용하여 새로운 비

즈니스 기회를 포착해내는 토양을 만들어 주는 것이 중요하다. 그러나

현재 우리나라의 에너지 시장은 사실상 공기업이 독점하고 있는 구조

로서 신규 사업자가 시장에 진입하여 에너지 공기업과 공정하게 경쟁

할 수 있도록 하는 제도적 여건이 미흡한 편이다. 따라서 과금 체계에

서부터 공정한 필수설비 이용 조건 등 다각적인 측면에서 현행 제도

요약 vii

를 재검토하여 ICT 융복합 에너지 수요관리 기술이 확산될 수 있는

제도적 토양을 마련해 줄 필요가 있다.

마지막으로 향후 IoT･EMS와 같은 ICT 융복합 에너지 수요관리 기술이 비약적으로 발전해감에 따라 새로운 사이버 공격의 위기에 노출

될 가능성이 높아진다. 아울러 개인적인 정보나 기업의 영업비밀 누출

과 같은 심각한 개인정보 누출 사고의 위험성 또한 높아지게 된다. 정

보 보안의 문제는 ICT 융복합 에너지 기술에 대한 수용가들의 거부감

을 일으키는 주요 요인 중 하나로 지목되고 있다. 따라서 법적･제도적 규제를 통해 소비자들의 에너지 소비 정보를 취급하는 수요관리서비

스 업체나 ICT 융복합 기기 제조업체들로 하여금 물리적인 차원의 사

이버 보안 기능을 강화하도록 규제함과 동시에 개인 정보 보호에 대

한 책임과 의무를 강화함으로써 소비자들의 보안에 대한 우려를 불식

시키는 데 주력해야 한다.

Abstract i

ABSTRACT

1. The purpose of research

Recently, the energy policy environment in Korea has been developed

in a different aspect unlike the past. The public acceptance about the

nuclear power in Korea has been dramatically reduced due to Japan's

Fukushima nuclear accident and the relevant corrupt system of

subcontracting, which does not favor the hiring of competent specialized

personnel. As people's awareness of the environmental protection is

being strengthened, it will not be easy to construct government-led

large-scale facilities for energy supply.

The policy environment surrounding energy is changing into the

new face that reflects pluralistic values containing not only conventional

energy policy such as security of the energy demand-supply but also

environment friendly policies. The Korean government also started to

be aware of these changes in the policy environment, and clarified

‘expansion of distributed generation system’ and ‘policy shift centered

around demand’ as key tasks in the second energy basic plan announced

in January 2014.

Meanwhile, the shift of energy technology development has been

done in a fast speed. In the past, to realize economies of scale, energy

produced from large-scale power facilities has been provided to

consumers in one way. On the other hands, the technology for

ii

small-scale energy systems, which enables consumers to function as

energy suppliers, is growing day by day. Nowadays, ICT (Information

and Communications Technology)-based Convergence Technology

started to be developed. It enables optimization of energy use by

visualizing and analyzing the energy consumption patterns.

Considering the fact that the supply-driven large-scale energy systems

with fossil fuels are no longer sustainable, the stable, environment-

friendly, and safe energy demand-supply system is the direction that

a future sustainable energy system should be pursuing. In this respect,

the energy demand-supply system based on ICT-based Convergence

Technology infrastructure will be an appropriate solution that realizes

a sustainable future energy system.

Reflecting the changing trend in policy and technology of energy

system above, the Korean government is fostering new energy industries

by way of applying ICT-based convergence technology, which has been

prompted by ‘Creation measures of new markets for ICT-based energy

demand management’ in 2013 and ‘Creation measures of new markets

responding to climate change’ in 2014.

The existing policies for fostering new energy industries have been

conducted based on individual business model. Consequently, those

policies are not good enough to provide a useful guideline about

integrated system as for how to apply and diffuse ICT-based convergence

technology. This paper suggests the pursuing policy strategies using

ICT-based convergence technology such as IOT (Internet of things) and

Abstract iii

energy demand management, from the aspect of ICT-based energy

demand management technology

2. Main Results

ICT-based convergence technology is the core technology, which is

being applied in energy management system. IOT (Internet of things)

and energy management system are in the spotlight.

First of all, this paper describes technological features and functions

of IOT and energy management system, and introduces overseas

examples how those technologies are being applied.

The best example of combining the concept of IOT into the industry

is ‘Industrie 4.0’ in Germany. Industrie 4.0 is the German vision for

the future of manufacturing, one where smart factories use information

and communications technologies to digitize their processes and reap

huge benefits in the form of improved quality, lower costs, and

increased efficiency. INDUSTRIE 4.0 is set to revolutionize

manufacturing and production. INDUSTRIE 4.0 represents a paradigm

shift from “centralized” to “decentralized” smart manufacturing and

production.

Germany plans to establish ‘cyber-physical systems’ (CPS) by 2020.

Intangibles (software and processing) and tangibles (production assets)

combine to form “cyber-physical systems” (CPS). CPS is a

German-coined concept of software that is embedded in hardware and

the two use adaptive logic transmitted through the internet. Industrial

iv

Internet systems suggested by the Germany government cover energy,

healthcare, manufacturing, public sector, transportation and related

industrial systems.”

General Electric (GE) turns to the industrial Internet to protect

lucrative business servicing machines. The industrial network of

connected machines with data analytics is creating a new frontier of

competitiveness for information-centric modern organizations. According

to GE, orchestration of digital machines plays a role in leading to

unprecedented change in the way companies perform, compete in the

industries, and unlock new value from their data and business models.

In the case of energy management system, in which IOT technology

is embedded in the area of energy management, the examples of IBM

and Hitachi are noticeable.

IBM operates ‘The Global Integrated View’ solution. The Global

Integrated View supports end-to-end global supply chain planning

operations with high-speed collaborative simulation to help reduce

planning cycles. The asset also enables collaboration between offices,

suppliers and partners for try-for-fit planning. It provides increased

visibility into market dynamics and supply chain status; offers

end-to-end production control; integrates manufacturing lines and

streamlines planning operations through simulation and near-real-time

scheduling.

The Hitachi Group has been providing solutions to promote energy

conservation in buildings, factories, stores, and other facilities. Based

on such experience, the Group has developed a new integrated energy

Abstract v

and facility management service called ”EMilia.”

In addition to overseas examples related to IOT and energy

management system, this paper reviews impediments in diffusing of

ICT-based energy demand management technology. As a result, main

impediments turn out to be 1) high initial investment expenditure and

financial constraints, 2) consumers’ risk-averse tendency and lack of

internal innovative incentive, 3) uncertainty of system, 4) difficulties

of infrastructure-building and standardization of technology, 5)

information security, and 6) consumers’ low awareness about

technology.

3. Policy Implication

Based on the research results, this paper suggests the following

policy implication of research for expansion of diffusing ICT-based

convergence energy demand management technology.

Firstly, through subsidy, the Korean government should relieve

investors’ financial burden, which is caused by high initial investments

in the process of adopting ICT-based convergence Technology.

Currently, it partly gives financial supports to agents who install

energy management systems. But, this support taking the form of loan

tends to make distribution of energy management slow

On the contrary, the Japanese government subsidize from 1 million

to 5 billion yens for installing energy management systems, and

German’s also does 20 thousand Euros as well. In addition, it is

vi

necessary to develop and distribute low-priced EMS, which can be

adapted to small&medium-sized firms and buildings. It is considerable

to distribute a short-term achievable package, which is ‘high energy-

consuming facilities plus EMS’.

Secondly, in order to enhance consumers’ awareness and attract

investment, the Korean government should explore and disseminate

exemplary cases of ICT-based convergence Technology adoption. The

environment where risk-averse consumers can safely invest their

money to innovative technology should be established by way of

various certificate systems. Through discovering the best-practice by

industry, it is necessary to derive diffusion of ICT convergence energy

demand management technology such IOT-EMS. In addition, to avoid

the problem that consumers might be reluctant to adapt new technology

because the damage caused by malfunction of the installed products

occurs, the government’s certificate systems should be widely applied.

Thirdly, when considering the trend of both expansion of IOT

products and upgrading and integration of EMS function, to strengthen

the current technology infrastructure, 1) standardization and

localization of energy measurement equipments that IOT technology is

applied, and 2) development of energy pattern analysis technology

applying big data, and 3) development of energy management system

technology conducting an automatic judge function based on CPS

(Cyber Physical System) are necessary. Mutual compatibility among

products should be guaranteed. For example, mutual compatibility

among equipments does not sometimes hold in the case of factory

Abstract vii

automation solutions. This leads to increase the expenses of equipment

installation excessively.

Fourthly, It is also important to prepare a systematic framework,

which can create new business model combined with application of

ICT-based convergence related Technology. In order ICT-based

convergence energy demand management technology such as IOT

EMS to be spread out, a systematic framework is essential for consumers’

economic benefits and new business starters’ business opportunities.

However, it is not easy for new entrants to compete fairly with

government owned companies in the energy market of Korea because

government owned companies have monopoly power in the energy

market. To accomplish this, current system should be reviewed from

the various aspects from a billing system to a fair necessary facility

sage condition.

Finally, as ICT-based convergence energy demand management

technology such as IOT EMS has been developed in a quick speed,

it is highly likely to be exposed to new cyber attacks. In addition, a

serious leak of personal information and of personal information might

occur. The issue about information security is being raised up as one

of factors that cause consumers’ reluctance to adopt ICT-based

convergence technology.

Accordingly, through legal and systematic regulation information, the

Korean government should force both demand management service

companies and manufacturers of ICT-based convergence equipments to

strengthen the function of cyber security in their products. Additionally,

viii

it should try to ease the security concerns of consumers through

strengthening duties and responsibilities of the protection of personal

information.

차례 i

제목 차례

제1장 서 론 ················································································· 1

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 ································· 5

1. ICT 융복합 기술의 개념 및 정의 ················································ 6

2. IoT 실현을 가져온 3개 분야 이노베이션 ·································· 10

3. IoT의 계층구조 및 생태계 ·························································· 13

4. 사물인터넷 시장 규모 및 전망 ··················································· 21

5. IoT에 의한 가치 창조 및 에너지 수요관리 ······························ 23

제3장 ICT 융복합 기술 활용정책 및 적용사례 ························· 29

1. ICT 융복합 기술 기반 새로운 산업 혁명 ································· 29

2. 독일의 Industrie 4.0 정책 추진 ·················································· 35

3. GE의 Industrial Internet 추진 ···················································· 42

4. 일본의 IoT에 대한 대응정책 ······················································ 56

5. ICT 융복합 기술의 활용사례 ····················································· 59

제4장 에너지관리시스템 정책동향 및 사례분석 ························· 65

1. 에너지관리시스템의 진화 ···························································· 65

2. 에너지관리시스템의 고도화 및 통합화 사례 ····························· 70

3. 주요국의 에너지관리시스템 지원정책 ········································ 76

4. 일본의 EMS 적용사례의 에너지절감 효과 ······························· 84

ii

제5장 ICT 융복합 기술 도입의 장애요인 ·································· 89

1. 에너지효율격차(Energy Efficiency Gap)와 주요 요인들 ········· 89

2. ICT-에너지 융복합 기술 도입의 장애요인 ································ 99

제6장 ICT 융복합 기술의 보급 확산 추진과제 및 정책제언 ······ 105

1. ICT 융복합 기반 기술의 발전 및 보급 확산 ························· 105

2. 기업 차원의 추진과제 ······························································· 114

3. EMS 기술발전 및 보급 확산 추진방안 ··································· 125

제7장 요약 및 결론 ································································· 137

참고문헌 ··················································································· 143

차례 iii

표 차례

IoT의 기술적 계층에 대한 이해 ·········································· 8

IoT 기술을 적용한 제품의 기능 고도화 ····························· 8

IoT의 실현을 가져온 3개 이노베이션 ······························ 11

IoT의 계층 구조(기능별 분류)(예) ···································· 13

통신 네트워크 종류 및 특성 ············································ 15

IoT 관련 주요 플레이어 구성 ··········································· 17

사물인터넷(IoT) 장치(디바이스) 보급 전망 ······················ 22

사물인터넷(IoT) 시장규모 전망 ········································· 22

1 ~ 4세대 산업생산시스템의 특성 비교 ························ 32

사이버물리시스템의 산업생산시스템 적용사례(예시) ···· 33

제조업의 ICT 기반 융합 기술의 활용 유형 ···················· 35

독일 INDUSTRIE 4.0 추진경위 ······································ 35

Industrie 4.0 기술개발 지원프로그램 ································ 42

GE Future of Work 개요 ·················································· 45

GE의 Industrial Internet 특징(요약) ·································· 46

GE의 2014년 산업부문 영업실적 ······································ 48

GE의 Predictivity 솔루션 도입 사례 ································ 49

GE의 Industrial Internet의 주요 활동 ····························· 51

일본의 ICT 융복합 대응 주요시책 ································· 58

산업별 ICT 기반 융합기술(IoT) 활용사례 ··················· 60

BEMS의 서브시스템, 제어대상 및 용도 ·························· 67

설치 보조금지원 대상 BEMS의 기능요건 ························ 77

iv

제로에너지빌딩 BEMS의 제어 기술 ································· 80

일본 BEMS 보급현황 및 보급 잠재력 ····························· 85

BEMS의 에너지절감 효과 사례 ········································ 86

전형적 대규모 빌딩의 에너지소비특성 및 BEMS 효과 ···· 87

전형적 중소규모 빌딩 에너지소비 특성 및 BEMS 효과 ··· 88

IoT의 보급을 위한 과제 장벽 ········································· 106

IoT관련 주요 컨소시엄 표준화 단체 ······························ 113

기업의 IoT화 대응 방향(공통 항목) ······························· 123

차례 v

그림 차례

[그림 2-1] 사물인터넷의 개념 및 구성요소 ········································ 7

[그림 2-2] 사물인터넷(IoT) 유사 개념 ·············································· 10

[그림 2-3] ICT와 융합(IoT화)에 의한 가치 창조의 유형 ················ 24

[그림 3-1] 사이버물리시스템 개념도(Concept Map) ························ 30

[그림 3-2] 제1차∼제4차 산업혁명 과정 ··········································· 31

[그림 3-3] Industrie 4.0과 Industrial Internet 대상 영역 비교 ······· 34

[그림 3-4] 독일 Industrie 4.0의 개요 ·············································· 37

[그림 3-5] Industrie 4.0 수직 수평통합 연계체계 ···························· 39

[그림 3-6] GE의 Industrial Internet 플랫폼 Predix ·························· 52

[그림 4-1] EMS의 서브시스템과 기능 ··············································· 65

[그림 4-2] 에너지관리시스템(EMS)의 진화 ······································ 66

[그림 4-3] BEMS의 구성범위 ····························································· 68

[그림 4-4] 대규모 건물의 BEMS 사례 ············································ 69

[그림 4-5] 중소규모 건물의 BEMS 사례 ········································ 70

[그림 4-6] 통합설비관리서비스(클라우드) ········································· 75

[그림 4-7] 계약전력 규모별 EMS 설치 보조금 활용(2014년 기준) · ·· 81

[그림 4-8] 업종별 EMS 설치 보조금 활용(2014년 기준) ··············· 82

[그림 6-1] EMS의 기능과 에너지절감 효과 ··································· 129

[그림 6-2] 에너지다소비 설비+EMS 특화 패키지(사례) ················ 132

제1장 서론 1

제1장 서 론

최근 우리나라의 에너지 정책 환경은 과거와 매우 다른 양상으로

전개되고 있다. 일본 후쿠시마 원전 사고와 원전을 둘러싼 납품비리

등으로 인해 국민들의 원전에 대한 수용성이 급격히 저하되었다. 또한

밀양 송전탑 건설을 둘러싼 갈등에서 드러났듯이 국민들의 환경에 대

한 인식이 강화되면서 과거와 같이 정부 주도의 대규모 에너지 공급

설비 건설이 앞으로도 용이치 않을 것으로 전망된다. 그럼에도 불구하

고 우리나라는 전 지구적인 기후변화 대응 노력에 적극 동참해야 하

는 숙제까지 짊어지고 있는 상황이다.

이처럼 에너지를 둘러싼 정책 환경은 과거와 같이 에너지 수급의

안정성 확보뿐만 아니라 에너지 공급의 안전성과 친환경성이라는 다

원적인 가치를 동시에 담아내야 하는 상황으로 급변하고 있다. 정부

또한 이러한 정책 환경의 변화를 인식하고 2014년 1월에 발표한 제2

차 에너지기본계획에서 ‘수요관리 중심의 정책 전환’과 ‘분산형 전원

의 확충’을 핵심 과제로 천명하였다.

한편 에너지와 관련한 기술적 환경도 급격히 변화하고 있는 추세이

다. 규모의 경제를 실현하기 위해 대규모 발전설비를 건설하고 여기에

서 생산된 에너지를 소비자들에게 일방향으로 제공하는 데 유용한 대

규모 중앙집중식 설비 에너지 설비 기술 중심에서 소비자가 생산의

주체로 기능할 수 있도록 하는 소규모 에너지 설비 기술이 나날이 발

전하고 있다. 또한 수용가들의 에너지 소비 패턴을 분석하고 이를 시

각화함으로써 소비자들의 행태 변화를 이끌어 내고 자동화된 형태로

2

에너지 소비를 실시간으로 최적화시켜 주는 ICT-에너지 융복합 기술

들이 급격하게 발전하고 있다. 이들 기술은 소규모 분산형 발전설비와

최종소비자들의 에너지 소비를 하나의 일관된 시스템으로 통합하여

전체적인 에너지 수급 흐름을 최적화하는 데 기여한다. 이처럼 ICT

융복합 기술은 기존의 에너지 수급 인프라와 통합되어 에너지 소비를

최적화하고 필요시 소비자들이 에너지를 스스로 생산･소비하는 분산형 에너지 수급체계를 구현하는 데 핵심 역할을 담당할 것으로 판단

된다.

안정성이 중심이 되던 기존의 화석연료 중심의 대규모 공급 중심

에너지시스템이 앞으로 지속가능하지 않다는 점을 감안할 때 안정적

이면서도 친환경적이고 안전한 에너지 수급시스템이야말로 미래의 지

속가능한 에너지시스템이 추구해야 할 지향점일 것이다. 이러한 관점

에서 ICT 융복합 기술 인프라를 바탕으로 한 새로운 에너지 수급 시

스템은 지속가능한 미래 에너지시스템을 구현하는 좋은 솔루션이 될

것으로 보인다. 실제로 ICT 융복합 기술 적용에 따른 정량적 효과를

추정한 한 연구에 따르면 2035년까지 평균 12%에 달하는 에너지 소

비를 절감할 것으로 기대된다(WWF, 2008).1)

이상과 같은 정책적, 기술적 환경 변화를 반영하여 정부도 2013년

｢ICT 기반 에너지 수요관리 新시장 창출방안｣, 2014년 ｢기후변화 대응 에너지新산업 창출 방안｣ 등을 통해 ICT 융복합 기술을 활용하여 다양한 비즈니스 기회를 창출하는 에너지新산업을 적극 육성 중에 있다. 그러나 지금까지 발표된 에너지新산업 육성 정책은 개별 비즈니스

1) ICT 융복합 에너지 기술 적용에 따른 부문별 에너지 절감 효과를 추정한 또 다른 연구에서는 산업부문에서 20%, 건물부문에서 41%까지 에너지 소비를 절감할 것으로 추정하였다(ACEEE, 2013).

제1장 서론 3

모델 중심으로 추진되고 있어 에너지 수요관리 정책 추진 기반 조성

의 차원에서 ICT 융복합 기술을 어떻게 활용하고 확산시켜 나갈지에

관한 통합적인 체계를 제시하는 데 있어서 다소 미흡한 측면이 있다.

이에 본 연구에서는 ICT 융복합 에너지 수요관리 기술에 방점을 맞

추어 사물인터넷이나 에너지관리시스템과 같은 ICT 융복합 기술들을

활용한 에너지 수요관리 추진 전략을 제시하는 것을 목적으로 한다.

본 연구는 3개년에 걸쳐 수행되며 금년도에는 ICT 융복합 기술 활용

사례를 분석하고 관련 기술 도입 및 확산을 가로막는 현실적 장애요

인 분석을 통해 향후 ICT 융복합 에너지 수요관리 기술의 보급 확산

을 위해 필요한 추진 과제를 제시하고자 한다.

본 연구는 다음과 같이 구성된다. 제2장에서는 ICT 융복합 에너지

수요관리기술의 핵심 요체인 사물인터넷의 기술적 구조와 시장 전망

에 대해 살펴본다. 제3장에서는 ICT 융복합 기술의 활용 및 정책 추

진 사례를 검토하고 제4장은 사물인터넷 기술을 포섭하여 수용가의

에너지 소비를 관리하고 최적화하는 에너지관리시스템에 대해 알아본

다. 제5장에서는 ICT 융복합 에너지 수요관리 기술의 보급 확산을 가

로막는 현실적 장애요인에 대해 분석하고 제6장은 ICT 융복합 기술의

보급 확산 추진과제 및 정책적 시사점을 제시한다. 제7장은 앞선 논의

를 종합 정리하면서 보고서를 끝맺기로 한다.

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 5

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리

ICT 기반 융복합 기술이 빠르게 발전함에 따라 다양한 분야에서 본

격적으로 활용되기 시작하고 있다. ICT 기반 융복합 기술은 사물인터

넷(IoT: Internet of Things)으로 집약될 수 있다. 최근 많은 학자와 전

문 기관들은 ICT 기술 중에서 IoT(Internet of things)화 추세가 기존

컴퓨팅을 통한 자동화, 인터넷처럼 새로운 혁신을 가져올 것으로 분석

하고 있다. 최근에는 ICT 기반의 IoT 기술을 적용한 스마트 연결 제

품(Smart, Connected Products)이 증가되고 있다. 기존 제품에 센서,

통신, 프로세서 기능 등이 내장되고, 제품에서 발생하는 데이터가 클

라우드를 통해 수집･분석되는 제품의 스마트화 및 지능화가 확대되는 경향을 보이고 있다.

ICT 융복합 기술의 발전 및 활용은 IoT화로 나타나고 있다. 에너지

수요관리 수단으로 최근 주목을 받고 있는 에너지관리시스템(Energy

Management System: EMS)도 일종의 ICT 기반의 융복합 기술인 사

물인터넷(IoT: Internet of Things)의 하나이다. 사물인터넷과 EMS 기

술은 ① 에너지사용 설비 및 기기 등 사물(thing)에 내재되는 센서, 통

신모듈, 마이크로프로세서, 운영체제 등을 포함하는 제품(Device), ②

이러한 제품(Device)을 유무선 네트워크로 연결하는 통신(Connectivity),

③ 통신을 통해 데이터를 수집･축적･분석･활용할 수 있도록 다양한 기반적인 기술들을 제공하는 플랫폼(Platform)부문 등 3가지 영역으로

구성된다(정보통신정책연구원, 2015). 최근 IoT화가 빠르게 진행됨에

따라 EMS의 기능과 제어대상 설비 및 기기도 확대되고 생산관리 및

6

환경관리 등 다양한 관리 분야와 통합되는 경향을 보이고 있다. 다음

에서 사물인터넷(IoT) 개념, IoT 실현을 가져온 3개 분야 이노베이션,

계층구조 및 생태계, 시장전망, 사물인터넷에 따른 수요관리 가능성에

대해 자세히 살펴본다.

1. ICT 융복합 기술의 개념 및 정의

가. 사물인터넷(IoT)의 정의 및 유사개념

1) 사물인터넷의 개념 및 기능

ICT 기술과 엔지니어링 기술이 빠르게 융합되면서 장비 및 설비에

통신 기능, 센서 기능, 제어 기능이 추가되는 추세를 보이고 있다. 즉

사물인터넷(Internet of Things: IoT)이 빠르게 진화하고 있다. IoT는

컴퓨터 등 정보 통신 기기만 아니라 세상에 존재하는 여러 물건에 통

신기능 및 센서 기능을 부가하고 물건의 자동 인식, 원격 계측, 자동

제어 등을 행하는 것을 말한다. 사물인터넷(IoT)이라는 문구는 RFID2)

의 표준화를 추진한 영국의 Kevin Ashton가 1999년에 처음 사용했다.

우리나라에서는 일반적으로 사물인터넷으로 직역되고 있다. 통신 수

단으로서 널리 이용하고 있는 컴퓨터나 스마트폰뿐만 아니라 모든 사

물이 인터넷에 연결되는 것을 말했다. 최근에는 인터넷에 연결되는 대

상이 사물, 사람, 서비스로 확대되고 연결뿐만 아니라 그것에 의해 만

들어진 가치까지 포함하는 것으로 진화되고 있다. 그리고 IoT화로 어

떻게 가치를 창출할지에 대한 다양한 노력들이 이루어지고 있다. 새로

2) Radio Frequency Identification(주파수 이용 ID를 식별하는 시스템. 일명 전자태그로 불림)

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 7

운 가치 창출이 IoT가 주목받고 있는 이유이다. 따라서 IoT는 ”사물,

사람, 서비스의 모두 포괄한 인터넷화에 의한 가치 창조”라고 정의할

수 있다.

[그림 2-1] 사물인터넷의 개념 및 구성요소

자료: 각종 자료 활용 정리

IoT의 기능과 구성 요소는 디바이스, 네트워크, 클라우드3)의 3개 계

층으로 나뉜다. 우선, 인터넷에 연결되는 사물(=IoT 기기)은 센서와

통신 모듈을 가지고 있다. 센서가 사물의 상태에 대해 디지털화･데이터화하고 통신 모듈의 인터넷 접속 기능을 통해 클라우드에 데이터를

송신함으로써 원격에서 사물 상황의 관측･감시(Monitoring)가 가능하게 된다. 동시에 수신한 데이터를 분석･처리한 결과를 토대로 클라우드에서 원격으로 사물의 상태의 제어(Control)도 가능하다. 따라서 사

물인터넷에서는 사물에 대한 모니터링(Monitoring), 제어(Control)기

3) 클라우드 컴퓨팅뿐만 아니라 자사 서버, 스토리지 등을 운용하는 프로세스도 포함하는 계층 구조로, 플랫폼, 어플리케이션으로 나뉨. 본 보고서에서는 IoT플랫폼, 어플리케이션을 모두 “클라우드”로 표기함

8

능, 클라우드에서 데이터 분석 기능의 조합으로 사물의 가동 상황의

최적화(Optimization)와 자동화(Automation)도 가능하다.

구분 기능

Device∙사물을 구성하는 하드웨어 및 소프트웨어 - sensors, Embedded processors, connectivity module, memory, secure

element, operating system, software applications, user interface 등

Connectivity

∙사람, 디바이스, 프로세스 등을 연결하고 데이터를 교환 및 전달할 수 있는 모든 유 무선 통신 및 네트워크 인프라 기술

- WPAN, WiFi, 3G/4G/LTE, Bluetooth, Ethernet, BcN, 위성통신, Microware, 시리얼 통신, PLC 등

- 네트워크 가상화, 이기종 네트워크, 자가 구성 네트워크 등

Platform

∙디바이스를 연결 제어 관리하는 애플리케이션에서부터 데이터를 수집 축적 분석 활용하는 기술, 수직적인 산업의 비즈니스 시스템과의 통합 서비스 등을 제공하는 기술

- 빅 데이터, 클라우드, 보안/프라이버시 보호, 인증/인가, 가상화, 디바이스 네트워크 애플리케이션 프로세스 관리, 오픈 플랫폼 기술, 미들웨어 기술, 비즈니스 시스템 통합 등

IoT의 기술적 계층에 대한 이해

자료: 미래창조과학부/한국과학기술기획평가원, “과학기술&ICT 정책 및 기술동향”, 제50호(2015.7.1.)

AutonomyOptimization

ControlMonitoring

Sensor 및 외부 데이터를 통해

모니터링

제품 상태 외부 환경 제품 이용

제품 내장된 SW 또는 클라우드의

SW를 통해

제품기능 제어이용자 경험의 개인화 가능

(Personalization)

모니터링과 제어 기능으로

최적화

제품성능 향상예방적인 진단서비스 수리

모니터링, 제어, 최적화 등의 조합으로

자율적 제품운영다른제품 시스템과 조화 자체 조정자동 제품개선/개인화자체진단 서비스

IoT 기술을 적용한 제품의 기능 고도화

자료: 미래창조과학부/한국과학기술기획평가원, “과학기술&ICT 정책 및 기술동향”, 제50호(2015.7.1.)

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 9

2) IoT의 유사 개념

모든 사물이 인터넷에 연결되는 개념 자체는 새로운 것이 아니다. IoT

비슷한 개념은 이전부터 제창되어 왔다. 미국 Xerox사의 팰로앨토연

구소(Palo Alto Research Center)의 Mark Weiser가 1988년에 제창한

“유비쿼터스 컴퓨팅”이 대표적인 사례로 꼽힌다. 모든 기기나 사물에

컴퓨팅 기능과 통신기능을 추가하여 언제 어디서나 컴퓨팅 환경을 이

용할 수 있는 환경을 의미한다. 또한 미국 IBM가 2008년에 제창한

“Smarter Planet”과 미국의 NSF4)(미국 국립과학재단)가 2009년에 연

구지원 프로그램을 만든 CPS(Cyber Physical System5)가 꼽힌다. 일

본에서도 정부가 2001년에 내건 e-Japan전략과 후속 u-Japan전략에서

제창된 유비쿼터스 네트워크 사회6)의 구상 아래 센서 네트워크와 다

양한 관련 기술의 연구가 이뤄졌다. 또한 IoT의 사물(Things)에 없는

서비스를 포함한 포괄적인 개념으로서 미국 Cisco Systems가 2012년

에 “Internet of Everything(IoE)”을 제창하는 등 IoT에서 파생된 개념

도 생겨나고 있다. 이것들은 각각의 제창자에 따라 대상 영역의 폭에

미세한 차이는 있지만, 본질적으로는 전술한 정의대로 “물건, 사람, 서

비스의 모든 것을 포괄한 인터넷화에 의한 가치 창조”라고 해석되고

있다. 또 GE의 Industrial Internet과 독일의 Industrie 4.0은 제조업에

초점을 둔 개념이며 M2M7)은 기기 간의 통신을 대상으로 하고 있으며,

특정 영역에 특화된 IoT으로 정리할 수 있다. 최근 에너지 분야에서

4) National Science Foundation5) Cyber Physical System: 실제 세계와 가상 세계의 융합6) 언제, 어디서나, 무엇이든, 누구나가 네트워크에 연결됨으로써 여러 서비스가 제공

되어 사람들의 생활을 풍요롭게 만드는 사회7) Machine to Machine(기계간의 통신)

10

관심을 받고 있는 에너지관리시스템(EMS)의 사물인터넷의 하나이다.

사물인터넷이 진화에 따라 EMS도 진화하고 있다.

[그림 2-2] 사물인터넷(IoT) 유사 개념

자료: 미래창조과학부/한국과학기술기획평가원, “과학기술&ICT 정책 및 기술동향” 등 각종 자료 활용 작성

2. IoT 실현을 가져온 3개 분야 이노베이션

과거부터 제창된 개념이 IoT라는 이름으로 바꾸어 새삼 주목을 끄

는 것은 다양한 노력의 결과로 개념이 실현되는 단계로 이행되고 있

기 때문이다. 이러한 IoT 시대의 시작 배경에는 센서, 통신 네트워크,

컴퓨팅 등 3개 분야에서 이노베이션이 주요 요인으로 지적된다. 이들

분야의 기술발전 결과, 합리적인 경제적 부담으로 다양한 대량 데이터

를 실시간으로 수집하고 동시에 고도의 대량 데이터 분석 처리에 의

한 새로운 경제 가치의 창출이 가능해져 새로운 비즈니스 모델들이

나타나기 시작하고 있다.

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 11

항목 개요

센서 이노베이션∙ 센서의 소형화∙ 센서의 전력 효율화∙ 센서의 저 가격화

네트워크 이노베이션

∙ 통신 속도 향상(ISDN → FTTH, 3G → LTE 등)∙ 통신 코스트의 저감∙ 통신 지역 확대∙ 할당 가능한 IP주소 수의 비약적 확대 - (IPv4:232≒ 43억 개 → IPv6:2128≒ 약 3.4×1038개)

컴퓨팅 이노베이션

∙ 데이터 처리 기술의 향상(빅 데이터 분석) - CPU의 고속화 멀티 코어화 - 분산 처리 - 인메모리 컴퓨팅(IMC) 등∙ 클라우드 컴퓨팅의 발전

IoT의 실현을 가져온 3개 이노베이션

자료: 미래창조과학부/한국과학기술기획평가원, “과학기술&ICT 정책 및 기술동향” 등 각종 자료 활용 작성

가. 센서 이노베이션

직접 피측정 대상에 접촉하거나 그 가까이서 데이터를 알아내어 필

요한 정보(情報)를 신호로 전달하는 장치를 총칭해서 센서(감지기)라 한다(기계공학용어사전). 최근에는 인텔리전트 센서 등 정보나 수치를

스스로 계산, 판단, 처리하는 보다 높은 기능의 센서들도 개발되어 실

용화되고 있다. 하나의 예로 조명기구의 조도 센서, 냉난방 기구의 온

도 센서, 방범용 센서 등을 들 수 있다. 센서는 화상, 위치, 온도, 진

동, 에너지 사용량 등 여러 가지 사물의 안팎의 상태를 파악하기 위한

디바이스이다. 최근 반도체 미세 가공 기술을 응용한 MEMS8) 기술의

고도화 등으로 센서의 소형화, 에너지 효율화(소비 전력 저감), 저가화

가 이루어졌다. 이에 따라 산업 기기나 가전용 기기(스마트폰, 웨어러

블 기기 등) 등 여러 가지 사물에 센서를 탑재할 수 있게 되고 있다.

8) Micro Electro Mechanical Systems

12

나. 통신네트워크 이노베이션

ISDN 회선에서 ADSL(수 10Mbps), FTTH(수 10Mbps~수 Gbps)

등 통신 속도의 비약적 향상, 3G/4G 회선 등의 무선 네트워크 통신지

역의 확대, 통신비용의 감소 등으로 데이터 통신을 고속으로 저렴하게

이용할 수 있는 환경이 확립되었다. 또한 새로운 인터넷 프로토콜인

IPv6의 등장으로 사용 가능한 IP 주소9) 수가 비약적으로 늘어났다.

기존의 IPv4에서는 32bit 주소 수(232=약 43억 개)의 제약으로 IP 주

소의 고갈 우려가 있었지만 IPv6 주소 수는 128bit(2128=약 3.4×1038개)

으로 거의 무한대로 확장되어 전 세계의 모든 것에 IP 주소를 할당하는

것이 가능해졌다.

다. 컴퓨팅 이노베이션

CPU의 고속화나 CPU 코어의 증가에 의한 계산 처리속도 향상, 인

메모리 컴퓨팅10)에 의한 데이터의 접근 속도의 향상, 하둡(Hadoop)

등의 분산처리 기술의 도입 등 이른바 빅 데이터 관련 기술의 진화가

이루어졌다. 동시에 이들 컴퓨팅 인프라를 빨리, 저렴하게, 누구나 이

용 가능한 클라우드 컴퓨팅이 진전되었다.

다음은 계산처리 속도의 비약적 향상을 실감할 수 있는 사례이다.

IBM이 개발한 슈퍼 컴퓨터 “Deep Blue”는 1997년에 당시 체스 챔피

언에 승리를 거두며 세계적인 주목을 받았다. 오늘날에는 Apple의

9) 인터넷과 인트라넷 등 IP 네트워크에 접속된 컴퓨터나 통신기기 1대에 배정된 식별 번호

10) 하드 디스크에 비해서 데이터의 읽기 속도가 압도적으로 빠른(약 10만배) 메인 메모리에서 모든 데이터 및 프로그램 운영. 기존 보다 비약적인 고속처리 실현

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 13

iPhone 4S(2011년 발매)에 탑재된 칩셋 Apple A5의 연산 속도가

Deep Blue를 능가하고 있다. 막대한 소비전력을 필요로 하는 대형 슈

퍼 컴퓨터가 수십 년 세월을 거치면서 한 손에 들어가는 스마트 폰의

연산 성능에 못 미치는 것이다. 이것이 바로 기술 혁신의 본질이다.

3. IoT의 계층구조 및 생태계

가. IoT의 계층 및 기능 구조

IoT는 디바이스, 통신네트워크, 클라우드 등 크게 3개의 계층 구조

로 분류되지만, 주요 기능별로는 ① 센서, ② 통신 네트워크, ③ IoT

플랫폼, ④ 어플리케이션의 4개로 나누어 볼 수 있다.

클라우드

어플리케이션

< 산업 용도에 따른 어플리케이션 >

∙ 산업기기제조, 의료 헬스 케어, 에너지, 자동차, 금융, 소매, 가전, 물류, 농업 축산업, 공공인프라 (도로 수도 등)

IoT플랫폼

서비스 플랫폼

∙ 데이터 수집, 데이터 처리, 어플리케이션 관리, 인증, 보안관리, 어플리케이션 수익 산정

코넥티비티 플랫폼

∙ SIM 프로비저닝, 디바이스 접속관리, 위치 정보관리, 데이터 사용량 관리, 회선 사용료 관리

네트워크 통신네트워크

∙ WPAN(RFID, Zibee, Z-Wave, Bluetooth, IrDA, UWB)∙ WLAN(Wi-Fi)∙ WWAN(2G/3G/4G)∙ 고정회선(FTTH, PLC)

디바이스 센스∙ 온도, 습도, 전압/전류/전력, 위치(GPS), 압력, 유량

/유속, 영상, 가속도, 각속도, 진동, 중량, 자기, 소리, 토양(수분/PH), 맥박 혈압 혈당치 등

IoT의 계층 구조(기능별 분류)(예)

자료: 각종 자료를 활용하여 작성

14

1) 센서

IoT의 센서는 IoT 기기의 내부나 주위의 여러 물리적, 화학적 특성

(온도, 습도, 가속도, 위치, pH 등)을 디지털화･데이터화하기 위한 장치이다. 계측 대상 상태나 필요한 정보에 따라서 다양한 센서가 이용

된다. 예를 들면, 산업 기기의 원격 감시에서 가스 터빈의 가동 상황

을 파악하기 위해서는 다수의 온도, 압력 센서, 유량 센서 등이 설치

된다. 웨어러블 기기에서는 혈압 센서, 맥박 수 센서, 보수를 계측하는

가속도 센서 등이 사용된다. 농업 분야에서는 기온, 조도, 우량, CO2

농도, 토양의 수분, pH 등의 농작물의 생육에 관련된 여러 상태를 계

측하기 위한 각종 센서가 사용된다.

2) 통신 네트워크

센서가 수집한 데이터를 인터넷에 송신 기능을 제공하는 것이 통신

네트워크이다. 통신 네트워크는 무선, 고정(유선) 2가지로 분류된다.

무선 네트워크로는 RFID(수 mm~수 m), Zigbee(30m 정도), Bluetooth

(수 m~100m) 등 단거리용 WPAN11), Wi-Fi가 사실상 표준이 되고 있

는 중거리용 WLAN12), 통신사의 2G/3G/4G 회선을 이용한 장거리용

WWAN13) 등이 있다. 고정 네트워크로는 ADSL, FTTH와 전력선을

이용한 PLC14) 등이 이용된다. 이들은 통신 거리, 통신 속도, 소비 전

력 등 통신 규격의 특성에 따라 사용 용도의 구분이 이루어지고 있다.

전원 공급에 제약이 있는 웨어러블 기기, HEMS15), BEMS16)는 일반

11) Wireless Private Area Network 12) Wireless Local Area Network13) Wireless Wide Area Network14) Power Line Communication

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 15

적으로 단거리･중거리 통신인 WPAN, WLAN으로 일단 IoT 게이트웨이17)에 연결하고 IoT 게이트웨이를 통해 인터넷에 접속된다. 한편,

이들 제약이 적은 비즈니스 모델에서는 통신비용의 부담도 가능한 산

업 기기의 원격 감시, 자동차용 인포테인먼트(Infortainment)18) 시스

템, 자판기 재고관리 시스템 등은 통신사가 제공하는 3G/4G 등의

M2M 회선을 통해 인터넷에 직접 접속된다.

WPAN WLAN WWAN

Zigbee Z-Wave Bluetooth Wi-Fi 3G

주파수2.4㎓

902∼928㎒868∼870㎒

900㎒ 2.4㎓ 2.4㎓/5㎓

800㎒대900㎒대1.5㎓대1.7㎓대2.1㎓대

통신거리 약 30m 약 30m 수 m∼100m 약 100m 수 100Km

통신속도20kbps,40kbps,250kbps,

100kbps 1Mbps/0.2∼0.4Mbps

11Mbps,54Mbps,300Mbps

14Mbps/5.7Mbps

소비전력 小 小 小 大 大

주요접속용도

센서 네트워크, HEMS, BEMS

센서 네트워크, HEMS

PC,스마트폰, 태블릿, 웨어러블,

센서 네트워크,HEMS, BEMS

PC, 스마트폰, 태블릿, 카메라,

디지털 가전

스마트폰,태블릿, 노트북, 자판기, 자동차,

산업 기기 등

통신 네트워크 종류 및 특성

자료: 일본, 미즈호은행 산업조사부 작성

15) Home Energy Management System16) Building Energy Management System17) 프로토콜이 다른 네트워크 간 통신을 중계하는 기기18) 인포테인먼트(Infortainment) 정보를 의미하는 Information과 오락을 의미하는 Entertainment의 합성어

16

3) IoT 플랫폼

IoT 플랫폼은 ① IoT 기기의 네트워크 접속 등에 관련된 코넥티비

티 플랫폼, ② 데이터 수집･처리 등에 관련된 서비스 플랫폼 등 크게 2가지로 나뉜다. 비즈니스 모델에서 데이터 분석이 중요한 역할을 담

당하고 있어 서비스 플랫폼이 IoT의 핵이다. 새로운 비즈니스에 모델

을 개발하려는 플레이어의 대부분이 이 영역의 진출을 모색하고 있다

는 점에서 주목된다.

코넥티비티 플랫폼은 IoT 기기의 네트워크 접속에 관련된 기능을 제

공하는 플랫폼이다. 대표적인 기능으로 SIM19) 프로비저닝(provisioning)

을 들 수 있다. 통신사의 M2M 통신 기능이 내장된 산업 기기를 판매

하는 경우, 회선 사용료의 산정 시에는 회선을 정지 상태로 하고, 유저

측에서 사용을 할 때에는 회선을 이용 가능하게 해야 한다. SIM 프로

비저닝이란 이렇게 M2M 회선의 이용 개시 또는 이용 정지 등의 운

영을 원격으로 실현하는 기능이다.

서비스 플랫폼은 IoT 기기에서의 ① 데이터 수집･축적, ② 데이터 분석 처리 기능, ③ 분석 결과의 시각화, ④ 개별 어플리케이션의 관

리, ⑤ IoT 기기의 보안 인증 등의 기능을 제공하는 플랫폼이다. IoT

의 빅 데이터 분석 및 어플리케이션 제공에 관한 공통 기반으로서의

중요한 역할을 수행하고 있다.

4) 어플리케이션

IoT의 시스템 구성에 있어서 어플리케이션은 제조업, 헬스 케어, 에

너지, 자동차, 금융, 소매 등 각 산업 및 용도에 따른 고유의 기능을

19) Subscriber Identity Module

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 17

디바이스 네트워크 클라우드

제품 기기 전자부품 모듈통신

네트워크

IoT플랫폼 어플리케이션

코넥티비티 플랫폼

서비스 플랫폼

시스템 통합

∙GE∙Siemens∙Hitachi∙Toshiba∙Komatsu

∙Apple∙Google∙Panasonic∙Samsung∙ Sony

∙Bosch∙Freescale∙Renesas∙Murata

∙Qualcomm∙ARM∙Intel∙Freescale∙Texas Instruments∙ Renesas

∙Verizon∙AT&T∙Vodafone∙Telefonica∙Telenor∙KPN∙NTTdocomo∙Softbank∙KDDI

∙IBM∙Accenture∙Microsoft∙Oracle∙SAP∙AtosOrigin∙Fujitsu∙Hitachi∙NEC∙NTT Data

IoT 관련 주요 플레이어 구성

제공하는 것이다. 산업 기기(설비)의 가동 데이터를 원격으로 수집하

고 기기의 가동 상황을 파악하는 원격 감시와 수집된 데이터의 분석

에 의한 기기의 이상 징후 사전 감지, 가동 상황의 최적화 등의 기능

을 제공하는 어플리케이션이 대표적이다. 이외에 가정 내의 전력 소비

량의 시각화(시각화), 가전제품 등 에너지 사용기기의 제어를 실현하

는 HEMS 등 다양한 어플리케이션이 개발되어 상용화되고 있다. 에너

지관리분야 어플리케이션으로 HEMS, BEMS, FEMS 등이 대표적이다.

나. IoT 관련 주요 플레이어 구성

IoT는 디바이스, 통신 네트워크, 플랫폼, 어플리케이션으로 구성되

는 거대한 생태계이다. 생태계의 각 계층구조에는 더욱 세분화되는 분

야, 또는 여러 계층구조에 걸쳐 활동하는 다수의 플레이어가 있다.

18

디바이스 네트워크 클라우드

∙Toyota∙Volkswagen∙General Motors∙BMW∙Tesla Motors

∙Cerevo∙GoPro∙Jawbone∙Cyberdyne

∙Gemalto∙Oberthur

Technologies∙Giesecke&Devr

∙Digi International∙Sierra Wireless∙Telit/ILS∙Qualcomm∙Texas Instruments

∙Cisco∙Ericsson∙Huawei

< IoT플랫폼 >∙Axeda(PTC)∙Jasper technologies∙Wyless∙Aeris∙KORE∙nPHASE(Verizon/Qualcomm)∙Omnitracs∙Transatel(FR)

자료: 일본, 미즈호은행 산업조사부 작성

1) 제품 기기

제품･기기 관련 플레이어는 기본적으로는 기존의 제품･기기에 센서 및 통신 기능을 부가하고, 가동 데이터의 수집, 데이터 분석 결과에

의거 고도의 제어 등에 의한 제품･기기의 성능 향상이나 새로운 기능의 부가를 실현하는 어플리케이션을 제공하고 있다. 또한 새로운 가치

창조를 노리는 완제품 업체로 구성되어 있다. 제품･기기분야의 주요 플레이어로는 GE, Siemens 등 터빈 발전기, 의료 기기, 건기 등의 산

업용 제품 업체, Apple, Samsung, Google 등 가전 웨어러블 기기 등

의 소비자용 제품 업체와 BMW, Volvo 등 자동차 제조 업체 등이 꼽

힌다. 한편, 기존의 완성품 업체 이외에 IoT의 활용을 목적으로 제품

개발에 참여하는 플레이어들도 나타나고 있다. 가전 벤처의 Cerevo,

GoPro, Jawbone 등이 대표적으로 꼽힌다.

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 19

2) 전자 부품 모듈

전자 부품･모듈 분야 플레이어로는 Bosch, Freescale 등의 센서 업체, Qualcomm, Intel, ARM 등 MCU20)/MPU21) 업체, Gemalto, Oberthur

Technologies 등의 SIM업체, Digi international, Sierra Wireless 등 통

신 모듈 제조사 등이 대표적이다. 전자 부품･모듈 분야 플레이어들은 IoT 대응에 필요한 전자 부품과 모듈을 제조･판매하는 업체로 구성된다.

3) 통신 네트워크

통신 네트워크 관련의 플레이어는 IoT의 주요 통신수단인 M2M서

비스를 제공하는 Vodafone, AT&T 등 통신 캐리어, Cisco Systems,

Ericsson 등 통신사에 통신･네트워크 기기를 제공하는 업체로 구성되어 있다. 통신사들은 자사 단독 서비스 제공 지역을 넘어 세계로 서비

스를 확대하기 위해 Alliance를 형성해 나가고 있다. 각 제휴 통신사

들은 로밍 비용의 절감뿐만 아니라 M2M 통신 모듈과 eSIM22) 등의

규격 공통화 등을 추진해 왔다. 이에 따른 결과로 각 통신사들은 자사

의 고객(유저)에게 글로벌 원스톱 M2M 서비스를 제공하고 있다.

국제 통신사들의 제휴관계를 살펴보면, M2M World Alliance,

Global M2M Association, Bridge Alliance 등 3개의 Alliance가 형성

되어 있다. M2M World Alliance는 Jasper Technologies(미국)가 제공

하는 M2M 플랫폼을 채용하는 NTT Docomo(일본), SingTel(싱가포

르), Telefonica(스페인) 등의 8개사, Global M2M Association은 소프

트 뱅크(일본), 유럽 통신사 Orange(프랑스), Deutsche Telekom(독일),

20) Micro Controller Unit21) Micro Processing Unit22) Embedded SIM

20

Telecom Italia(이탈리아) 등의 6개사, Bridge Alliance는 M2M World

Alliance에 참여하고 있는 SingTel과 Global M2M Association에 참여

하고 있는 소프트 뱅크를 포함, 아시아･태평양 지역 통신사 14개사로 구성되어 있다. 어느 Alliance에도 참가하지 않고 있는 통신사들은 상

기 Alliance에 참여하고 있는 통신사들과 제휴관계를 맺어 서비스 지

역 확대를 추진하고 있다. 한편, M2M World Allliance와 제휴관계에

있는 Jasper Technologies(미국)와 Global M2M Association, Bridge

Alliance와 제휴관계에 있는 Ericsson(스웨덴)이 M2M 플랫폼의 영역

에서 경쟁을 벌이고 있는 상황이다.

4) IoT 플랫폼/어플리케이션

IoT 플랫폼은 기기의 접속 관리와 데이터 수집･분석 등 공통 기반적인 기능을 담당하는 중요한 위치에 있다. 그 성장성에 주목하여 벤

처기업들이 많이 출현하고 있는 영역이다. IoT 플랫폼과 어플리케이

션 모두 제공하고 있는 IBM, Microsoft, Oracle, SAP 등 대형 SI/소프

트웨어 업체가 대표적인 플레이어로 꼽힌다. GE처럼 제품･기기뿐만 아니라 IoT 플랫폼, 어플리케이션을 수직 통합적으로 제공하는 경우

도 있다. 또한 각 산업 용도별로 개별 어플리케이션을 개발･제공하는 소프트웨어 벤더는 다수 존재한다. Jasper technologies, Wyless, Aeris

등과 같은 IoT 플랫폼 전문 업체들도 다수 존재한다. 이들 IoT 플랫폼

전문 업체들 대부분이 이미 높은 기업 가치 평가를 받고 있다.

수직 통합형의 사업 전개를 목표로 다른 플레이어를 M&A 대상으

로 주목도가 높아질 것으로 예상된다. 예로는 미국의 소프트웨어 벤더

의 PTC에 의한 ThingWorx 및 Axeda의 인수, Samsung Electronics에

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 21

의한 스마트가전 분야의 IoT 플랫폼 벤더 SmartThings 인수 등이 수

직 통합형 비즈니스의 전개를 지향한 인수이다. 한편, Sierra Wireless

와 Kore와 같이 규모 확대를 목적으로 동일 업종 업체의 인수도 벌어

지고 있다.

4. 사물인터넷 시장 규모 및 전망

IoT 시장 규모 전망에 대해서는 여러 조사기관과 기업에서 공표되

어 있지만, 우선 미국 컨설팅 기업 McKinsey, 미국 통신 네트워크 시

스템 업체인 Cisco Systems에 의한 시장 예측을 살펴본다. 양사는 모

두 표현은 다르지만 IT 소프트웨어 기업이나 전자 부품 메이커, 통신

사 등 협력 업체에 의한 IoT 관련 제품･서비스의 직접적인 매출만을 파악하는 것이 아니라, IoT를 도입하는 기업의 운영의 효율화를 통해

서 실현되는 비용 삭감 효과와 마케팅의 고도화에 따른 매출 증가 등

의 사용자 측의 경제 효과도 포함한 전체적인 효과를 IoT로 인한 경

제 가치로 시산하고 있다. McKinsey는 2025년의 IoT에 의한 잠재적

인 경제 효과(economic impact)로서 소비자 잉여23)를 포함한 경제 효

과가 3.9~11.1조 달러 수준에 달할 것으로 예측하고 있다.24) 한편,

Cisco Systems는 2013년부터 2022년까지 10년 기간 동안 IoE가 가져

올 경제적 가치(Value At Stake)에 대해 민간부문(14.4조 달러)과 공

공부문(4.6조 달러)을 합쳐 19조 달러 수준에 이를 것으로 전망하고

있다. 민간부문 경제가치 창출은 자본효율 향상(비용절감 등) 2.5조

23) 소비자의 지불 허용액에서 소비자가 지불한 가격을 뺀 값24) McKinsey & Company, THE INTERNET OF THINGS: MAPPING THE VALUE BEYOND THE HYPE. JUNE 2015

22

달러, 종업원 생산성 향상 2.5조 달러, 공급체인 효율화 2.7조 달러,

매출 증가 3.7조 달러, 새로운 비즈니스 모델을 통한 수익창출 3.0조

달러로 추산하고 있다.

미국 IT분야 리서치기업 Gartner에 의한 사물인터넷( IoT) 시장 예

측을 살펴보면, 앞서 두 개의 전망과 달리 Gartner는 IoT 협력 업체에

의한 IoT 관련 서비스 시장 규모25)만을 예측하고 있다. Gartner는 전

세계적으로 IoT화 장치의 수는 2014년 38억 개에서 매일 780만 개가

새로 연결되어 2020년에는 208억 개에 달할 것으로 전망하고 있다.

2015년에는 전년 대비 28% 증가된 49억 개, 2016년에는 전년 대비

30% 증가된 64억 개에 달할 것으로 예상하고 있다.

구 분 2014 2015 2016 2020소비자 제품(Consumer) 2,277 3,023 4,024 13,509

산업 일반용(Cross-Industry) 681 815 1,092 4,408산업 특수용(Vertical-Specific) 898 1,065 1,276 2,880

합 계 3,807 4,902 6,392 20,797

사물인터넷(IoT) 장치(디바이스) 보급 전망

(단위: 백만 개)

자료: Gartner(http://www.gartner.com/newsroom, November 2015)

구 분 2014 2015 2016 2020소비자 제품(Consumer) 257 416 546 1,534

산업 일반용(Cross-Industry) 115 155 201 566산업 특수용(Vertical-Specific) 567 612 667 911

합 계 939 1,183 1,414 3,010

사물인터넷(IoT) 시장규모 전망

(단위: 십억 달러)

자료: Gartner(http://www.gartner.com/newsroom, November 2015)

25) Gartner,”Forecast: Internet of Things, Endpoints and Associated Services, Worldwide, 2015”, Novembe 2015

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 23

이와 같은 전망을 토대로 IoT 서비스(설계, 설치 및 운영) 시장규모

가 2014년의 9천억 달러에서 2020년에는 3조 달러로 높은 성장을 예

측하고 있다. 시장 분야별로 살펴보면, 소비자 분야 사물인터넷 장치

수는 2014년 23억 개에서 2020년 135억 개로 증가되어 시장규모가

2014년 2.6천억 달러에서 2020년에는 1.5조 달러를 넘어설 것으로 예

상된다. 산업분야 사물인터넷 장치 수는 2014년 14억 개에서 2020년

73억 개로 증가되어 시장규모가 2014년 6.8천억 달러에서 2020년에

는 14.8조 달러를 넘어설 것으로 예상된다. 산업용 시장은 일반용

(조명기구, HVAC 및 EMS 등) 시장이 특수용(병원 수술 장비, 차량

및 컨테이너 추적 장치 및 기타 등) 시장보다 빠르게 성장할 것으로

예상된다.

이상의 공개 전망수치들을 종합하면 2025년의 IoT가 가져오는 경제

가치 규모는 8조 달러에 달할 것으로 추계된다. 이는 2014년 일본의

GDP(약 5조 달러)와 독일의 GDP(약 3조 달러)를 합산한 금액과 맞

먹는 규모이다. 이는 IoT가 얼마나 막대한 부가 가치를 창출할 가능성

이 있는지를 보여준다. 단, IoT가 가져오는 경제 가치에서 IoT 관련

업체의 직접적인 매출과 IoT의 도입에 따른 비용 절감 효과와 매출

증가 등의 사용자 측의 경제 효과가 큰 비중을 차지할 것이라는 점에

대해 유의가 필요하다고 생각한다.

5. IoT에 의한 가치 창조 및 에너지 수요관리

모든 사물이 인터넷에 연결되어 다양한 종류 데이터의 취득이 가능

한 IoT 시대에 비즈니스의 본질은 물건에서 수집한 데이터의 활용을

통해 새로운 가치를 창조하고, 비용 절감과 매출 확대로 경제적 이익

24

을 얻는 데에 있다. Cisco Systems에 따르면 2020년에는 세계에서

500억대의 사물(물건)이 인터넷에 연결될 것으로 예측되고 있다. 한

사람당으로 환산하면 6.58대에 이른다. 또한 이들 IoT 기기에서 생성

되는 방대한 센서 데이터가 2020년에는 40제타 바이트26)에 이를 것

으로 예상하고 있다. Gartner는 2020년까지 IoT를 구성하는 장치의

수는 208억 개에 달하고, IoT 제품과 서비스를 제공하는 시장도 빠르

게 성장하여 2020년 시장규모가 3,000억 달러를 넘어설 것으로 예측

하고 있다. 이들 수익창출의 대부분이 서비스 매출로 예상하고 있다.

[그림 2-3] ICT와 융합(IoT화)에 의한 가치 창조의 유형

자료: GE 및 Cisco Systems의 공표 자료를 바탕으로 작성

26) 제타 바이트=1조 기가바이트

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 25

사물에서 수집한 데이터야말로 부가 가치의 원천이다. 따라서 다양

하고 방대한 데이터(빅 데이터)에 대한 분석 처리(빅 데이터 활용)로

부가 가치를 창조하는 것이 요구된다. ICT와 융합을 통한 사물인터넷

(IoT)화에 의한 가치 창조의 유형은 비용 절감으로 이어지는 ① 업무,

설비/기기/시스템 등 운영 최적화와 ② 리스크 관리, 매출 확대로 이어

지는 ③ 마케팅 전략의 고도화와 ④ 신규 사업 창출 등 4개 분야로 분

류될 수 있다. 설비 및 기기의 가동 최적화, 리스크 관리차원에서 설

비 및 기기의 원격감시 및 예방조치 등은 직접적으로 에너지절감의

효과로 나타난다. ICT화가 빠르게 진행되어 제조업, 건물 및 수송 부

문 등 다양한 분야에 활용되면 될수록 에너지사용 효율이 향상되는

효과가 나타날 것으로 예상된다.

가. 운영 최적화

온도, 기압, 강우량 등 필요한 데이터를 센서로 수집해 활용함으로

써 날씨 예측의 정치화와 소셜 데이터의 분석 등에 의한 수요 예측의

고도화로 조달･제조･판매･재고 계획의 최적화가 예상된다. 또한 각종 부품, 기기, 설비 등 제조 장치 등에 RFID 센서를 탑재하고 데이터

수집･분석 및 제조 장치의 자동 제어에 의한 제조 프로세스의 효율화･자동화 등이 가능하다. 기기 및 설비의 가동 데이터를 분석하고 가동 상황･환경조건에 맞추어 고도로 제어함으로써 가동의 최적화도 가능하다. 그리고 GPS, 신호 등을 활용하여 인간의 위치 및 행동 데이

터를 분석함으로써 인력 배치의 최적화 등의 실현도 가능하다.

26

나. 리스크 관리

기기･설비의 가동 상황 원격 감시와 가동 데이터의 분석의 고도화로 고장 위험을 미리 감지할 수 있는 전조 감지의 기능이 고도화가 이

루어져 고장 발생에 의한 유지보수 비용의 절감이 예상된다. 또한 자

연재해 예측이나 수도, 철도, 에너지 공급망 등 공공 인프라의 노후화

와 이상 징후를 사전에 감지하여 피해의 방지 및 최소화도 기대된다.

다. 마케팅 전략 고도화

ICT 융복합 기술인 IoT화가 빠르게 진행되면서 이를 활용한 기업의

마케팅 전략이 고도화 될 것으로 예상된다. 이에 대해 제품(Product),

가격(Price), 유통(Place), 프로모션(Promotion)의 4P의 프레임워크로

구분하여 살펴본다. 제품 측면에는 제품･서비스를 인터넷에 연결하여 기능 편리성 등의 부가 가치 향상, 자사 제품･서비스의 차별화가 가능하다. 또한 사내외에 분산된 다양한 대량의 데이터 수집･분석을 통해 고객의 잠재적 수요를 파악하고, 이를 활용한 새로운 제품이나 서비스

의 개발 노력들도 확대될 것으로 예상된다. 가격측면에서는 제조 프로

세스의 고도화에 따른 제조원가를 줄이고 가격경쟁력 향상으로 이어

질 것으로 예상된다. 유통과 프로모션 측면에서는 웹사이트, 콜 센터

등 기존 온라인 채널과 태블릿과 스마트 폰, 디지털 전자 게시판 등의

활용이 확대되고 고도화와 함께 영업 현장, 점포, 물류 등에서 디지털

화에 의한 고객 접점의 강화가 예상된다.

라. 신규 사업 창출

ICT 융복합 기술이 빠르게 진행되면서 새로운 비즈니스 모델들이

제2장 ICT 융복합 기술과 에너지 수요관리 27

나타나고 있다. ICT 융복합 기술인 IoT화가 진행됨에 따라 기존의 비

즈니스 모델을 넘어선 새로운 비즈니스 모델들이 창출될 것으로 기대

된다. 벤처 기업을 중심으로 IoT에 기초한 다양한 비즈니스 모델이 태

동하고 있다. 예를 들면, 스마트 폰을 활용한 택시 배차 서비스를 제

공하는 미국 Uber사, 개인 간 집/방의 임대를 중개하는 미국 Airbnb사

등이 대표적이다. 이들은 스마트 폰과 위치정보 등을 활용하여 자동차

나 집 등 자산을 공유하는 “공유제”라 새로운 비즈니스 모델로서 주

목받고 있다. 또한 ICT 융복합 기술의 하나인 에너지관리시스템

(EMS)을 활용한 에너지관리서비스 산업도 빠르게 성장하고 있다. 사

물인터넷이 진행될수록 EMS의 적용대상 설비 및 기기의 확대되어 기

능의 고도화와 에너지절감 효과도 커질 것으로 기대된다.

제3장 ICT 융복합 기술 활용정책 및 적용사례 29

제3장 ICT 융복합 기술 활용정책 및 적용사례

1. ICT 융복합 기술 기반 새로운 산업 혁명

가. 사이버물리시스템의 개념 및 적용분야

최근 무선통신기기의 빠른 발전, 인터넷 네트워크를 통한 대용량 데

이터 정보공유 등 ICT 융복합 기술의 비약적인 발전으로 가상의 사이

버시스템(Cyber System)과 현실의 물리시스템(Physical System)을 통

합한 사이버물리시스템(Cyber Physical System)의 활용 가능성이 높

아지고 있다. 제조업 분야에서는 사이버물리시스템을 적용하여 전체

공정, 생산기계, 물류 및 서비스 시스템을 통합적으로 운영･관리하는 차세대 산업생산시스템27) 도입이 급격히 확산될 전망이다.

사이버물리시스템Cyber Physical System)은 컴퓨팅 및 정보처리, 통

신･센서･구동･제어 기능이 현실 세계의 기계･장치들과 네트워크로 융합되어 지능화 및 자동화 되면서 가상의 사이버시스템(Cyber System)

과 현실의 물리시스템(Physical System)이 통합되는 시스템 영역이다

(외교부, 2013). 이 같은 개념의 등장 배경은 현실 세계의 사물에 부착

된 다양한 센서가 감지한 신호들이 통신을 통하여 컴퓨터에 전달되어

분석･처리되고, 다시 통신과 구동기술(actuator)을 통해 현실의 물리시스템을 모니터링하고 제어하는 기능이 점차 현실화되고 있는 추세를

반영하고 있다(외교부, 2013). 사이버물리시스템 진전 경향을 살펴보

27) 차세대 산업생산시스템에 대한 용어로 smart production, smart factory, smart manufacturing, digital networking of production 등이 사용되고 있음.

30

면, 소형 센서에서 대형 인프라 시설까지 임베디드(embedded) 기기

(디바이스)의 확대와 함께 정보 데이터가 폭발적으로 증가(Device

proliferation and Data explosion)하고 있다. 그리고 임베디드 기기들

이 유무선 네트워크를 통해 서로 연결(Wireless and Mobility)되고 있

다. 또한 임베디드 기기들은 자율적으로 외부 세계와 소통하고 제어하

는 방향으로 발전(Autonomy and control)하고 있다. 아래 그림은 사이

버물리시스템의 개념과 활용분야를 보여주고 있다.

[그림 3-1] 사이버물리시스템 개념도(Concept Map)

자료: http://cyberphysicalsystems.org/

제3장 ICT 융복합 기술 활용정책 및 적용사례 31

사이버물리시스템의 주요 활용분야로 ① (에너지) 스마트 그리드,

에너지원별 수요 예측･생산, 에너지관리, ② (교통) 무인 운전차량, 실시간 교통정보 모니터링 및 통제, 도로안전시스템, ③ (보건) 의료기

기･로봇, 원격진료 등 안전한 진단 및 의료서비스 자동화, ④ (기타) 스마트 공장, 스마트 빌딩, 스마트 주택, 환경영향 및 자연재해 모니터

링, 물류서비스 등이 있으며 다양한 분야에서 활용이 기대된다.

나. 제4세대 산업생산시스템의 의의 및 활용

산업용 사이버물리시스템은 사람뿐만 아니라 사물(기계 및 설비)의

네트워크화가 확대되어, 생산에 필요한 모든 정보가 교환되고, 최적

상품 제조가 가능한 제조 플랫폼으로 스마트 공장의 생산과정을 통

제･관리하게 된다(외교부, 2013). [그림 3-2] 제1차∼제4차 산업혁명 과정

자료: acatech, Final report of the Industrie 4.0 Working Group, “Recommendations for implementing the strategic initiative INDUSTRIE 4.0”, April 2013

32

독일은 18세기 후반의 증기기관을 동력원으로 한 공업화가 가져온

산업혁명을 기점으로, 전력 이용에 의한 대량생산(제2차 산업혁명),

산업자동화(제3차 산업혁명)에 이어 사이버물리시스템(CPS)을 활용한

생산시스템을 “제4차 산업혁명”으로 파악하고 있다. 한편 GE는 인터

넷 혁명(제2의 물결)에 이은 “제3의 물결”로 파악하고 있다. 산업혁명

세대별 특징을 정리하면 아래 표와 같다.

구분 과거(1 ~ 2세대) 현재(3세대) 미래(4세대)

Supersystem아날로그 통신지방 시장 대형 계산기

인터넷 및 인트라넷해외 수출시장개인 컴퓨터(PC)

인터넷 네트워크지역 특성화 시장클라우드 컴퓨팅

System

준 과학적 생산시스템저장 생산실행중심기술자 운영조직

절약형 생산시스템주문 생산공정프로세스 중심생산팀 운영조직

지능형 생산시스템개인맞춤 주문생산탄력적 생산증강 운영자

Subsystem

기계화전통 재래식 기계서면 자원관리도면수동조작

자동화컴퓨터 제어식 기계전사적 자원관리3D CAD/CAM중앙통제

가상현실화사회적 기계가상현실 자원관리지능형 제품개발이동통신기기

1~4세대 산업생산시스템의 특성 비교

자료: Final report of the Indus