IoT, IoE의 주요개념과 사물에 대해 알아볼까요?

4개의 주요개념 

4가지 주요개념 

사물을 연결하는 것은 새로운 개념이 아니다. 물건들을 연결하는 의미의 사물인터넷(IoT: Internet of Things)이라는 말은 이미 1990년대부터 널리 사용되고 있었다. 사물인터넷은 인터넷을 통해 물리적인 객체와 연결할 수 있는 것을 말한다. 

사물인터넷으로 연결된 많은 객체들이 컴퓨팅 장치(Computing device)이다. 그렇다면 컴퓨팅장치란 무엇일까? 데스크탑 컴퓨터나 노트북과 같이 컴퓨팅 장치라고 쉽게 생각할 수 있는 것들도 있지만, 컴퓨팅 장치인 것과 컴퓨팅 장치가 아닌 것을 구분하기 모호한 것들이 많이 있다. 예를 들어 자동차, 손목시계, TV와 같은 것들은 컴퓨팅 장치라고 말할 수 있는가? 첫 번째 컴퓨터(컴퓨팅 장치)는 방 하나의 크기를 가진 거대하고 여러 사람들이 유지 보수를 해야 하는 장치였다. 오늘날의 컴퓨터는 속도가 기하급수적으로 빨라지고, 크기도 훨씬 작아졌다. 컴퓨팅 장치는 명령어의 집합을 기반으로 계산을 수행하고, 3개의 주요 부품(CPU, 메모 리, 입출력장치)으로 이루어진 전자기계이다. 

위의 정의대로라면 디지털 시계와 아날로그 시계가 컴퓨팅 장치인지 구분할 수 있다. 디지털 시계는 프로그램을 수행하기 위한 CPU가 있고, 이 프로그램과 다른 정보들을 저장하기 위한 메모리가 있고, 사용자와 상호작용하기 위한 입출력장치(스크린, 버튼, 스피커 등)가 있다. 반면에 아날로그 시계는 입출력장치는 있지만, CPU와 메모리가 없다. 따라서 디지털 시계는 컴퓨팅 장치이고, 아날로그 시계는 컴퓨팅 장치가 아니다.

사물이란? 

현재 인터넷에 연결되어 있는 사물은 다양한 종류의 기존 컴퓨터와 컴퓨팅 장치를 의미한다. 예를 들면 데스트탑, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등을 말할 수 있다. 하지만 IoT는 기존의 컴퓨팅 장치가 아닌 장치나 객체들도 포함하고 있다. 실제로 시스코에서는 물리적인 객체의 99%는 언제가 모두 인터넷으로 연결될 것이라고 예상하고 있다. 이런 객체들은 내부 서버와 외부 환경이 상호작용하기 위한 기술이 내장되어 있다. 또한 네트워크가 가능하고, 안전하고 믿을 수 있는 네트워크 플랫폼을 통하여 통신할 수 있다. 하지만 IoT는 인터넷에 연결되지 않았던 객체를 연결함으로써 네트워크를 통해 통신할 수 있게 하는 기술이 더해진 것이다. 

IoE는 사람, 프로세스, 데이터 그리고 사물이라는 4가지의 기둥(pillar)의 연결로 구성되어 있다. 하지만 이 4가지가 각각 분리되어 있는 것이 아니라, 각 기둥이 다른 3가지의 기둥의 능력을 증폭시킨다. 진정한 IoE의 힘은 이러한 요소의 교차점에서 실현된다.

일반적인 장치 

인터넷은 데스크톱이나 노트북 외에도 더 많은 컴퓨팅 장치와 연결된다. 매일 주위에서 자신과 상호작용이 가능한 모든 장치는 인터넷에 연결될 수 있다. 예를 들어 사람들이 사용하는 모바일장치는 매일 통신을 하여 날씨 예보나 은행업무를 합니다. 

스마트폰 - 스마트폰은 거의 모든 곳에서 인터넷에 연결할 수 있다. 스마트폰은 전화, 카메라, GPS 수신기, 미디어 플레이어, 터치스크린과 같이 다양한 기능들이 포함되어 있다. 스마트 시계- 스마트 시계는 스마트폰과 연결되어 사용자에게 알람이나 메시지를 제공해줄 수 있다. 추가적으로 심장박동체크, 만보기와 같이 스마트 시계를 착용한 사람들에게 도움을 주는 기능을 제공한다.

태블릿 PC - 태블릿 PC는 스마트폰과 비슷하게 여러 장치의 기능을 가지고 있다. 하지만 더 큰 스크린을 가지고 있어서 동영상을 시청하거나 전자책을 보는 데에 더욱 이상적이다. 또한 화면상의 키보드를 이용하여 사용자가 노트북에서 할 수 있는 이메일 업무나 웹브라우징 일도 수행할 수 있다. 

구글 글래스- 구글 글래스는 전투기 조종사의 HUD(Head-Up Display)와 같이 작은 화면을 안경형태로 보여주는 웨어러블 장치이다. 옆에 작은 터치패드가 있어서 사용자가 메뉴를 동작 할 수 있다. 

미래에는 집에서 사용하는 많은 사물들이 인터넷에 연결될 것이다. 그로인해 그 사물들의 상태나 정보를 원격으로 모니터링하거나 설정할 수 있을 것이다. 

원격 - 보안시스템, 조명, 실내 온도조절기와 같은 많은 집안의 제품들을 모바일 장치를 이용하여 원격으로 모니터링하고 설정할 수 있다.

주방 - 냉장고, 오븐, 온수기 같은 가전제품들이 인터넷에 연결될 수 있다. 따라서 집주인이 가전제품의 전원을 켜고 끌 수 있고, 상태를 모니터링할 수 있고, 냉장고의 내부온도가 특정 온도가 되면 알림을 하도록 설정할 수 있다. 

스마트 TV - 추가적인 TV 서비스 공급장치 없이 인터넷만 연결되면 여러 컨텐츠를 접할 수 있다. 또한 사용자에게 웹브라우징, 메일 확인, 비디오나 오디오를 재생하는 등의 컴퓨터에서 하던 기능을 스마트 TV에서 할 수 있다. 

셋탑 박스 - 인터넷에 연결하여 비디오, 오디오, 게임을 제공할 수 있다. 또한 선택한 프로그램을 원격으로 녹화할 수 있다.

집밖에서 사람들에게 편의를 제공하고, 유용하게 사용되고, 중요한 정보를 제공하는 장치들도 있다.

자동차 - 현대의 많은 자동차는 인터넷에 연결하여 지도, 오디오, 비디오 컨텐츠를 제공하거나 목적지에 대한 정보를 제공하고 있다. 그리고 도난이 의심되거나 사고가 발생했을 때 문자메시지나 이메일로 도움을 줄 수 있는 자를 부를 수 있도록 한다. 또한 스마트폰이나 태블릿 PC와 연결하여 엔진 시스템의 정보나 유지보수 알림 등 보안 시스템의 상태를 볼 수 있다. 

RFID(Radio Frequency Identification) 태그 - RFID 태그는 객체 표면이나 안쪽에 부착되어서 많은 상황에서 센서를 모니터링하거나 추적하는 데에 사용될 수 있다. 

날씨 센서 - 온도, 습도, 풍속, 기압 등의 정보를 제공한다. 

의료기기 - 맥박 조정 장치, 인슐린 펌프, 병원 모디터와 같은 의료 기기들은 환자나 의료 전문가에게 환자의 생체신호에 따라 피드백이나 알림을 보내줄 수 있다. 

장치 연결 

IoE의 의도한 기능을 위해서 장치들은 연결되어 있어야하고 서로 통신이 가능해야 한다. 연결 방법으로는 유선과 무선으로 2가지 방법이 있다. 대부분의 경우, 케이블을 이용하여 장치를 연결하는 것은 너무 비싸거나 사용하기에 불편하다. 이러한 이유로 대부분은 장치는 무선으로 데이터를 주고받는다. 무선으로 연결하여 통신하는 방법은 여러 가지가 있다. 가장 일반적은 무선통신의 종류로는 Wi-Fi, 셀룰러 방식, 블루투스, NFC(Near field communication)이 있다. 스마트폰이나 태블릿 PC와 같이 몇몇의 장치는 여러 가지의 다른 장치와 연결하는 방법이 내장되어 있다. 그림을 클릭하여 장치들 간의 연결방법을 자세히 볼 수 있다. 

블루투스 - 블루투스는 스마트시계와 스마트폰을 연결할 때 사용된다. 블루투스는 장치들이 짧은 거리에 있을 때 통신할 수 있도록 해주는 기술이다. 동시에 여러 장치가 연결될 수 있다.

NFC(Near-Field Communication) - NFC는 마트의 계산대와 스마트폰에서 사용된다. NFC는 전자기장을 사용하여 데이터를 전송한다.

셀룰러 방식 - 셀룰러 방식은 두 스마트폰을 연결할 때 사용된다. 이것은 특정 주파수의 전파(radio wave)를 사용하여 목소리나 데이터를 무선으로 전송한다.

Wi-Fi - Wi-Fi는 라우터와 스마트폰을 연결할 때 사용된다. Wi-Fi는 전파를 사용하여 통신을 한다. 사무실이나 집에서 컴퓨터나 다른 장치들이 인터넷에 연결할 때 사용되기도 한다. 또한 장치들끼리 직접 연결할 수 있다.

인터넷에 연결되지 않은 전자기기 

Internet World Stats에 따르면, 2012년 6월로서 인터넷에 있는 사용자가 24억에 다다랐다. 이는 전 세계 인구수의 34%에 이르는 수치이다. 2012년에 인터넷에 연결된 장치의 수는 전 세계 인구수를 넘어섰다. 이는 우리가 “사물”이라고 일컫는 컴퓨팅 장치, 모바일 장치, 새로운 산업과 소비자의 기기들의 증가로 인한 결과이다. 

이 현상은 인터넷에 연결된 장치가 많아 보이지만, 인터넷에 연결될 수 있는 객체들의 1%도 안 되는 수이다. 아직 인터넷에 연결되지 않은 기기들의 예로는 전자 레인지, 알람 시계, 조명 시스템 등이 있다.

센서 

센서는 컴퓨터가 아닌 것의 데이터를 수집하기 위한 방법 중의 하나이다. 센서들은 환경의 물리적인 부분을 컴퓨터가 처리할 수 있는 전자적인 신호로 변환해준다. 그 예로는 토양 수분 센서, 대기 온도 센서, 방사선 센서, 모션 센서 등이 있다. 모든 종류의 센서들은 IoE에서 아직 인터넷에 연결되지 않은 새로운 유형의 기기들을 연결해주는 중요한 역할을 할 것이다. 

RFID

대중적인 센서의 종류는 RFID(Radio Frequency Identification)을 사용한다. RFID는 코드화된 작은 태그(small coded tags)(RFID 태그)와 RFID 리더기 사이의 통신할 때 전자 주파수 자기장(radio frequency electromagnetic fields)를 사용한다. 보통에 경우, 이 태그가 내장되어 있는 물체(예를 들면 애완견)를 식별하거나 추적할 때 사용된다. 태그는 아주 작기 때문에 의류나 현금 같은 것을 포함하여 거의 모든 것에 부착될 수 있다. 몇몇의 RFID는 배터리가 필요하지 않다. 태그가 정보를 전송하기 위해 필요한 전력은 RFID 리더기가 보내는 자기장 신호에 의해서 얻어진다. 태그는 이 신호를 수신하고, 응답할 때 에너지의 일부를 사용한다. 

그림에 나와 있는 모델은 수 미터정도의 전송거리를 가지고 있다. 배터리를 가지고 있고 정보를 항상 broadcast하는 비콘이 있는 RFID 태그는 대개 수 백 미터의 전송거리를 가지고 있다. 바코드와 달리 RFID는 전파 주파수에 의존하기 때문에 직접 눈에 보이지 않아도 된다. RFID는 휘어지고 전력을 적게 요구하기 때문에 인터넷에 연결되지 않은 장치에 부착하여 RFID 리더기에게 정보를 전달하는 곳에 사용하기 매우 적합하다. 현재는 자동차 공장에서 자동차 몸체에 RFID 태그를 부착하는 것을 쉽게 볼 수 있다. 이는 자동차 생산라인에서 자동차 부품을 쉽게 찾기 위함이다. 1세대 RFID 태그는 “한번 쓰고 여러 번 읽는다.”(“write once read many”)라는 개념이었다. 이는 공장에서 한번 프로그래밍되어서 나오면 이후에 수정할 수 없었다는 것을 의미한다. 하지만 요즘에 나오는 RFID는 “여러 번 쓰고 여러 번 읽는다.”라는 개념으로, 40~50년 동안 사용할 수 있고, 100,000 번 다시 입력할 수 있다. 그리고 태그가 부착되어 있는 제품의 제조일자, 위치 기록, 소유자 등 모든 기록들을 저장할 수 있다. 

제어장치 

제어장치 개념도 

센서는 데이터를 측정하고 디지털신호로 변환하여 제어장치라 불리는 주요 장치에 전달해줄 수 있다. 제어장치는 센서로부터 데이터를 수집하고 인터넷연결을 할 수 있도록 해준다. 제어 장치는 데이터를 받고 즉시 명령을 내릴 수도 있고, 데이터 분석을 위해 기능이 더 성능 좋은 컴퓨터로 데이터를 전송할 수도 있다. 더 성능 좋은 컴퓨터는 같은 LAN에 있을 수도 있고, 인터넷을 통하여 통신할 수도 있다. 

그림과 같이, 인터넷에 접근하여 데이터 센터에 있는 성능 좋은 컴퓨터에 연결하기 위해서 제어장치는 먼저 로컬 라우터에 데이터를 보내야한다. 이 라우터는 지역 네트워크와 인터넷을 연결시켜주고, 서로 데이터를 주고받을 수 있도록 해준다.

IoT와 IoE 

많은 사람들이 IoT(Internet of Things)와 IoE(Internet of Everything)과 혼동을 하고 있다. IoE는 시장변화의 모든 조합이다. IoE는 현재 연결되어 있지 않은 것들의 99%를 연결할 수 있도록 해주는 최근 시장 변화의 결과물이다. 그리고 무어의 법칙에 의해서 비용과 속도가 지속적으로 감소하고 있다. 실제 사례로, 99센트짜리의 아주 작은 칩 하나가 아주 작은 전력만으로 Wi-Fi를 이용하여 IP 연결을 제공해준다. 조만간 신발의 압력이나 땅에 있는 화학물질, 사람의 체온을 이용하여 센서의 전력을 공급할 수 있을 것이다. 그리고 모든 데이터를 모으고 새로운 결과를 얻을 수 있을 것이다. 그래서 네트워크의 가장자리에서 의사결정을 할 수 있게 하고, 보안이나 정책 등을 공급할 수 있도록 할 수 있다.

시스코의 최고 데모 책임자(Chief Demonstration Officer)인 Jim Grubb과 시스코의 최고 경영자(CEO)인 John Chambers가 IoT에서 제시된 기회를 설명하고, 그 새로운 기회의 장점을 IoE가 가진다고 Cisco Live 2013의 데모 연설 중에 언급하였다.

IoE는 사람, 프로세스, 데이터, 사물을 네트워크로 연결한 것을 말한다. IoE가 사물을 인터넷에 연결할 때 들어가는 비용이 감소하고 있다는 시장 변화를 설명하고 있다고 한다. 결과적으로, IoT는 2020년까지 500억 개의 장치가 연결되도록 하는 근본적인 변화를 나타내고 있다. 하지만 IoT는 IoE의 많은 잠재력 중에서 오직 하나일 뿐이다. 다음에 나열한 것이 IoE의 또 다른 잠재력이다. 

이동성 : 시간과 장소에 상관없이 어떠한 장치로도 접근이 가능한 것 

클라우드 컴퓨팅 : 네트워크 안에서 자원과 서비스를 분산처리를 하는 것 

빅데이터 : 생산되는 데이터의 양이 급속으로 증가함으로 인해 분석과 처리하는 양이 매우 큰 것 

IPv6 : 현재 인터넷 주소를 3.4*10^38개로 확대시켜서 2020년까지 500억개의 장치를 수용 할 수 있도록 하는 것 

IoT는 인터넷에 연결되지 않은 것을 인터넷으로 접근할 수 있는 사물로 만드는 방법에 관한 것입니다. IoT에 관련하여, IoE는 우리가 연결되지 않은 것들을 연결하려는 이유를 설명해준다.