[제4강] 유비쿼터스 공간과 차세대 컴퓨팅

작성일: 2003.12.14

안녕하세요. 오늘은 유비쿼터스가 인류생활의 발전에 있어서 차지하는 영역과 차세대 컴퓨팅개념에 대해서 살펴보도록 하겠습니다.

■유비쿼터스 공간

과학 기술의 발전은 인간생활의 변화와 연관지을 수 있으며, 인류의 발자취는 공간혁명에 대한 도전이라고 불 수 있습니다. 도시혁명, 산업혁명, 정보혁명을 거쳐 이제는 유비쿼터스 혁명이라 불리는 기술발전 단계로 이어지고 있습니다.

도시 혁명은 물리공간을 원시적 평면에서 도시적 방식으로 창조한 1차 공간 혁명이고, 산업혁명은 도시공간을 중심으로 물리공간의 생산성을 고도화시킨 2차 공간혁명이라 할 수있습니다. 정보혁명은 인터넷과 같은 완전히 새롭고 보이지도 않는 전자공간을 창조한 3차 공간혁명이며, 유비쿼터스 혁명은 물리공간에 전자공간을 연결해 물리공간과 전자공간을 하나로 통합, 공진화할 수 있게 하는 4차 공간혁명이라 할 수 있습니다.

물리공간은 원자를 기본원소로 하며 실존하는 공간입니다. 이에 반해 전자공간은 0과 1을 표현하는 비트를 원소로 하기 때문에 만질 수 없는 공간이며 논리적이고 가상적입니다. 유비쿼터스 공간은 원자와 비트가 원소로 연계되고 직접 만지지 않아도 공간에 존재하는 원하는 정보를 이용자가 알 수 있는 “현실체가 증강된 공간”입니다.

유비쿼터스는 정보혁명의 연장선상에 있으나 그 발상은 정반대입니다. 그 차이를 간단하게 말하면 정보혁명은 물리공간을 컴퓨터 속에다 집어넣은 혁명이고, 유비쿼터스는 물리공간에다 컴퓨터를 집어 넣는 혁명입니다. 인터넷이 가정이나 사무실에 독립적으로 사용되던 컴퓨터들을 연결시켰다면 유비쿼터스는 환경 속에 떨어져 존재하는 도로,다리,터널,건물,화분,냉장고,컵,구두,종이 등과 같은 물리적 사물들을 연결하는 것입니다. 따라서 유비쿼터스는 사물들의 인터넷화를 지향하며, 사람?컴퓨터?사물들을 네트워크로 연결하는 컴퓨터의 발전단계를 의미합니다.

물질공간과 전자공간을 통합하기 위하여 물질공간에 심을 수 있는 전자공간 요소로는 임베디드 시스템, RFID, IPv6, MEMS, 센서, 칩 등이 있습니다. ¹⁾

임베디드 시스템은 특정한 기기에 주어진 작업을 수행하도록 하는 시스템입니다. 현재 우리가 일상생활이나 공장에서 사용하고 있는 수많은 기계 및 장치들이 이러한 임베디드 시스템을 채용하고 있으며 가전제품이나 컴퓨터, 엘리베이터, 공장 자동화 시스템 등등 특정한 기기를 운용할 수 있는 운용체제라면 임베디드 시스템이라 할 수 있습니다. ²⁾

RFID란 무선통신 시스템으로 자동화 데이터 수집 장치(Automatic Data Collection)의 한 분야에 속해 있습니다. 이 무선통신 시스템은 RF 태그(혹은 트랜스폰더_Transponder : 외부 신호에 감응하여 자동적으로 신호를 다시 보내는 라디오 수신장치 또는 송수신기)와 RF 리더(Reader/ Controller)로 구성이 되어 있습니다.

RFID 는 사람, 자동차, 화물, 가축 등에 개체를 식별하는 정보를 부가하게 되고, 이 부가 정보를 무선통신 매체를 이용하여 비접촉으로 해독하며, 기존의 각종 어플리케이션을 자동화하게 합니다. ³⁾

IPv6(Internet Protocol version 6)는 32비트 구조의 IPv4를 대체하는 128비트 구조의 최신 IP 주소 체계입니다. IPv6는 IPng(IP Next Generation), 즉 차세대 IP라고도 불리고 있다. IPv6는 일련의 IETF(Internet Engineering Task Force) 공식 규격입니다. IPv6는 현재 사용되고 있는 IPv4를 개선하기 위한 진화적 세트로서 설계되었습니다. 128비트 구조는 이론적으로 거의 무한대의 IP주소를 생성할 수 있어 지구상의 거의 모든 사물에 주소를 부여할 수 있습니다.⁴⁾

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)는 초소형 시스템이나 초소형 정밀기계를 말하며 마이크로 시스템, 마이크로 머신, 마이크로 메카트로닉스 등으로도 부르고 있습니다. MEMS 장치는 크기가 작기 때문에 아주 좁은 공간에서도 사용할 수 있어 기계장치 또는 사람의 신체 내부에 들어가 여러 가지 활동을 할 수 있습니다. MEMS는 전자 및 기계 부품들로 구성되어 있고 초기에는 반도체공법과 소재를 이용하여 만들었습니다. 정보기기 관련 시스템의 센서나 프린터 헤드와 같은 중요한 부분에 이용되고 있으며 생명공학, 미세 유체 및 화학분석, 운송 및 항공, 광학, 그리고 로봇 등과 같은 산업 분야에서 구조, 부품 및 시스템 제조를 위한 핵심 기술로 활용되고 있습니다. ⁵⁾

센서는 유비쿼터스 공간을 구성하는 가장 기초적인 단위입니다. 센서는 정보 및 에너지를 물리적, 화학적, 생물학적 수단을 사용해 검출하는 장치를 말합니다. 일반적으로 센서의 출력은 전기신호로 변환됩니다. 전기신호는 또다시 디지털신호로 변환이 되어 여러 가지 처리를 통해 정보로써 활용이 되게 됩니다. 센서는 검출대상에 따라 크게 광, 자기, 온도, 압력, 진동, 기체를 감지하는 센서는 분류할 수 있습니다.⁶⁾

칩은 조그마한 반도체로써 RF태그와 함께 사물에 장착이 가능합니다. 또는 생체칩형태로 사람의 신체에 이식할수도 있습니다. SOC(system on chip)은 칩 하나에 하나의 시스템을 집적하여 집어 넣는 기술로서 유비쿼터스 구현에 있어 중요한 기술이 됩니다.

■차세대 컴퓨팅

유비쿼터스와 비슷한 또는 구현하기 위한 차세대 컴퓨팅 기술로는 ‘입는 컴퓨팅(wearable computing)’ ‘노매딕 컴퓨팅(nomadic computing)’ ‘퍼베시브 컴퓨팅(pervasive computing)’ ‘조용한 컴퓨팅(silent computing)’ ‘감지 컴퓨팅(sentient computing)’ ‘1회용 컴퓨팅(disposable computing)’ ‘임베디드 컴퓨팅(embedded computing)’ ‘엑조틱 컴퓨팅(exotic computing)’ 등이 있습니다.⁷⁾

입는 컴퓨팅은 유비쿼터스 컴퓨팅 기술의 출발점으로 컴퓨터를 옷이나 안경처럼 착용할 수 있게 함으로써 컴퓨터를 인간 몸의 일부로 만드는 기술이다. 입는 컴퓨팅 기술은 앞으로 체내 이식형 컴퓨팅(implant computing)기술로 발전해 나갈 것이다. 입는 컴퓨터는 입력장치 또한 휴대할 수 있는 작은 크기 이어야 합니다. 적외선을 이용한 키보드, 두루마리처럼 말 수 있는 키보드, 한손으로 타이핑할 수 있는 하프키보드 등이 있습니다.

노매딕 컴퓨팅은 네트워크의 이동성을 극대화해 특정장소가 아니라 사용자가 자유자재로 이동하면서 어디서든지 컴퓨터를 사용할 수 있게 하는 기술로 이른바 ‘어디서든 연결된(always connected)’ 환경을 실현합니다. 노매딕은 유목민, 방랑자라는 뜻을 가지고 있으며 사용자가 오피스나 회의실 등으로 이동하고 있을 때에도 LAN과 같은 통신망이 연결되는 것을 의미합니다. 또한 다른 통신 수단 및 전자레인지와 같은 기기에 의해 주파수 사용에 있어서 제약을 받는다는 게 문제가 되고 있습니다. ⁸⁾

퍼베시브 컴퓨팅 기술은 IBM에서 제안하는 개념으로써 유비쿼터스 컴퓨팅과 개념이 거의 비슷하다. IBM이 생각하는 퍼베이시브컴퓨팅 비즈니스 모델에 대하여 애드킨스 사장은 임베디드솔루션, 무선, 크로스오버의 세가지 방향을 제시했습니다. ⁹⁾

　"첫째는 자동차, 핸드헬드 디바이스 등 각종 기기 안에 통합된 솔루션입니다. IBM은 텔레매틱스, 음성인식 솔루션 등 디바이스 매니지먼트 솔루션을 개발해 하드웨어 업체들에게 공급하고 공동 사업을 전개하고 있습니다. 둘째는 무선영역으로 확장할 수 있게 해 주는 미들웨어 사업입니다. 우리는 로터스, 티볼리, DB2, 웹스피어 등 이미 개발한 미들웨어를 이제는 무선 기반으로 업그레이드하고 있습니다. 마지막으로 IBM은 기술, HW, SW, 서비스 등 IBM이 추진해 온 독립된 사업 영역들이 서로 교차, 융합(convergence)하면서 새로운 비즈니스 모델을 창조해 내는 일을 고민하고 있습니다."

조용한 컴퓨팅은 사물에 심어진 컴퓨터들이 주인이 의식하지 않아도 마치 하인처럼 정해진 일을 묵묵히 수행하는 것을 실현하는 컴퓨팅 기술입니다. 마크 와이저는 “The Coming Age of Calm Technology”이라는 논문에서 기술자체가 중요한게 아니라 인간과의 관계가 더욱 중요한 요소라고 하였습니다. 우리들의 생활에 맞는 기술이 중요하며 그러한 접근기술을 “Calm Technology"라 하였습니다.¹⁰⁾

감지 컴퓨팅은 센서 등을 통해 신선한 정보를 컴퓨터가 미리 감지해 사용자가 필요로 하는 정보를 제공하는 기술입니다. 감지 컴퓨팅은 센서 네트워크를 통해 그 능력이 더욱 확대됩니다. 이러한 감지 컴퓨팅을 통하여 유비쿼터스 서비스를 제공할 수 있습니다. 유비쿼터스 서비스는 u-커뮤니케이션 서비스, u-정보제공 서비스, u-상황고지 서비스, u-행위제안 서비스, u-지능형서비스의 형태로 구분이 됩니다.¹¹⁾

1회용 컴퓨팅 기술은 모든 사물에 컴퓨터를 심을 수 있도록 컴퓨터를 1회용 종이 만큼이나 저렴하게 만드는 기술입니다. RF-태그 기술이 현실화되기 위해서는 RF칩이 아주 저렴해져서 모든 사물에 장착이 가능해져야 합니다.

임베디드 컴퓨팅은 컴퓨터가 수행해야 할 기능을 미리 프로그래밍해 심는 기술입니다. 임베디드 컴퓨팅 기술을 활용하면 빌딩 기둥 속에 건물의 안정성을 스스로 진단하고 문제를 사전에 조치할 수 있는 컴퓨터를 심을 수 있습니다.

엑조틱 컴퓨팅은 그야말로 스스로 생각해 물리공간과 전자공간의 연계를 수행하는 컴퓨팅 기술입니다. 엑조틱 컴퓨팅 기술을 통해 집에서 일어나는 모든 상황과 해야 할 작업들이 지능적으로 파악되고 실제로 수행되는 것이 가능해집니다.

오늘은 물리공간과 전자공간을 통합하는 유비쿼터스 공간을 소개하였으며, 유비쿼터스를 구현하는 차세대 컴퓨팅 기술을 간단하게 알아보았습니다. 다음 시간에는 차세대 컴퓨팅 기술중의 하나인 "입는 컴퓨팅(Wearable Computing)"에 대하여 좀 더 자세하게 알아보는 시간을 갖도록 하겠습니다. <글. 윤훈주>

<참고문헌>

1) '물질공간에 전자공간을 심는다', 전자신문, 2002년 5월 28일

2) '임베디드 시스템 개요' , Korea Embedded System of Linux

3) 'RFID', Auto-ID korea

4) 'IPv6정의', 한국전산원

5) 'MEMS 개요', MachineNow

6) 변증남, '지능형 주거 시스템을 위한 센서기술', 월간 자동화기술, 2002년 11월호

7) '물리공간과 전자공간의 연결체계', 전자신문, 2002년 6월 11일

8) 명진영, '노마드 새로운 문화코드로 떠오르다', 인프라월드, 2003년 9월

9) '선진유비쿼터스 현장을 가다 -미 IBM', 전자신문, 2003년 10월 6일

10) Mark Weiser. ‘The Coming Age of Calm Technology’, October 5, 1996

11) '바뀌는 정보통신 산업지도', 전자신문, 2002년 6월 18일

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