상용 사물인터넷(IoT) 기기가 송신한 신호가 무전원 게이트웨이를 통해 와이파이 네트워크에 연결되는 과정을 보여주는 그림. (자료=KAIST)
[디지털머니=김동호 기자] 전원 없이 사물인터넷(IoT, Internet of Things)을 이용할 수 있는 길이 열린다. IoT 기술 활용 폭이 크게 확대될 것으로 전망된다.
IoT는 '사물들'이 인터넷에 '연결'된 것을 의미한다. 기존 인터넷이 PC나 스마트폰들을 연결해 구성된 것과 달리 자동차, 카메라, 가방 등 다양한 사물이 연결된 인터넷망이다. 통신기기와 센서 등을 통해 서로 연결돼 양방향 소통함으로써 단방향 전달 방식으로는 제공하지 못하는 서비스를 제공한다.
■ 국내 연구진, 무전원 IoT 게이트웨이 개발
KAIST 연구진(전기및전자공학부 김성민·이융 교수, 정진환 박사과정, 한국뉴욕주립대 컴퓨터과학과 류지훈 교수)이 참여한 공동 연구팀은 지난 13일 후방산란(Backscattering) 기술을 이용한 무전원 IoT 게이트웨이 개발에 성공했다. 이번 연구는 한국연구재단과 정보통신기획평가원의 지원으로 이뤄졌다.
후방산란 기술은 공중에 존재하는 방사된 신호를 반사해 정보를 전달하는 기술이다. 무선 신호를 직접 만들지 않는다. 무선 신호를 생성하기 위한 전력을 소모하지 않기 때문에 초저전력으로 통신이 가능하다.
연구팀은 후방산란 기술을 이용해 IoT에 연결된 기기들이 방사하는 인터넷 신호가 와이파이 신호로 공중에서 변조되도록 했다. 이를 이용해 무전원 게이트웨이를 이용하면 IoT 기기를 와이파이 네트워크에 쉽게 연결할 수 있어 인터넷의 연결 범위가 크게 확장된다.
■ 후반산란기술 활용 무전원 IoT 게이트웨이 구현
연구팀은 지난 6월 캐나다 토론에서 열린 'ACM 모비시스(ACM MobiSys) 2020'을 통해 발표됐다. KAIST에 따르면 이 행사는 모바일 컴퓨터 분야 최고 권위의 학술대회다.
IoT를 위해서는 각각의 기기들이 인터넷에 연결돼야 한다. 이를 위해서는 IoT 게이트웨이라는 다수 무선 송수신 장치가 필요하다.
현재 IoT 게이트웨이는 전력소모량이 많다. 유선 전원공급장치가 반드시 필요하다. 이런 이유로 설치에 제약이 따르고 광범위한 인터넷 연결에도 한계가 있다.
이에 연구팀은 후방산란 기술로 지그비(ZigBee, 저전력 무선망 기술) 또는 BLE(Bluetooth Low Energy, 저전력 블루투스 기술) 통신 규격을 따르는 무선신호를 반사해 와이파이 신호로 변조시키는데 성공했다. 지그비와 BLE는 현재 IoT 기기들이 주로 사용하는 통신 방식이다.
무전원 IoT 게이트웨이는 이처럼 변조된 와이파이 신호를 와이파이 기기에 연결함으로써 저전력으로 인터넷 연결성을 유지한다.
왼쪽부터 KAIST 전기및전자공학부 김성민 교수, 이융 교수, 정진환 박사과정 (자료=KAIST)
■ 초저전력, 유지 보수 비용 절감
무전원 IoT는 설치비용과 유지 및 보수 비용을 크게 절감할 수 있다.
후방산란의 특성상 공중에 방사된 무선 신호를 반사해 변조하기 때문에 동일한 통신 규격을 사용하는 모든 IoT 기기에 사용할 수 있다.
연구팀은 이미 상용 노트북에서도 변조된 와이파이가 수신되는 것을 확인했다. 스마트 전구, 스마트 스피커 등이 IoT 게이트웨이를 통해 와이파이 기기에 서로 연결되는 것도 실험을 통해 입증했다.
정진환 연구원은 "후방산란이라는 초저전력 통신 기술로 상용 사물인터넷 기기들이 매우 적은 비용으로 와이파이를 통해 인터넷에 연결될 수 있다는 점을 확인했다ˮ며 "값이 비싸고 전력 소모량이 큰 기존 사물인터넷 게이트웨이의 한계를 무전원 사물인터넷 게이트웨이로 극복할 수 있게 됐다ˮ고 밝혔다.
정 연구원은 이어 "향후 끊임없이 규모가 커질 사물인터넷에 대해 효율적으로 인터넷 연결성을 확대, 제공하는 방향으로 활용이 가능할 것으로 기대가 크다ˮ고 말했다.
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