국내 연구진이 초저전력, 저비용으로 사물인터넷(IoT, Internet of Things) 서비스를 광범위하게 제공하는 핵심 기술을 개발했다. 사물인터넷이란 각종 사물이 센서와 통신기기를 통해 서로 연결돼 양방향으로 소통함으로써 개별 객체로는 제공하지 못했던 서비스를 제공하는 기술이다.

이번 기술 개발로 초연결 사회 구현을 한층 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

카이스트·한국뉴욕주립대 공동 연구진은 후방산란(Backscattering) 기술을 이용한 무전원 사물인터넷 게이트웨이 개발에 성공했다. 후방산란 기술은 무선 신호를 직접 만드는 대신 공중에 존재하는 방사된 신호를 반사해 정보를 전달한다. 무선 신호를 생성하는데 전력을 소모하지 않아 초저전력 통신이 가능하다.

연구진은 초저전력 후방산란 기술을 이용해 사물인터넷 기기들이 방사하는 무선 사물인터넷 신호가 와이파이(WiFi) 신호로 공중에서 변조되도록 설계했다. 후방산란 기술 기반의 무전원 게이트웨이를 이용하면 사물인터넷 기기를 와이파이 네트워크에 쉽게 연결할 수 있기 때문에 인터넷 연결성의 범위가 크게 확장될 것으로 기대된다.

5G 네트워크의 핵심 구성요소 중 하나인 사물인터넷은 각종 사물인터넷 기기들이 인터넷에 연결돼야만 다양한 서비스를 제공할 수 있는 구조로 돼 있다. 사물인터넷 기기들을 인터넷에 연결하기 위해서는 사물인터넷 게이트웨이가 필요한데, 이 기기는 다수의 무선 송수신 장치에서 발생하는 전력소모량이 커 유선 전원공급장치가 있어야 한다. 따라서, 자유로운 설치가 제한돼 광범위한 인터넷 연결성을 제공하는데 많은 제약이 있다.

연구진은 문제 해결을 위해 후방산란 기술을 활용했다. 사물인터넷 기기들이 주로 사용하는 지그비(ZigBee, 저전력 무선망 기술) 또는 BLE(Bluetooth Low Energy, 저전력 블루투스 기술) 통신 규격을 따르는 무선 신호를 최적의 패턴으로 반사해 와이파이 신호로 변조시켰다. 이를 이용해 사물인터넷 기기들을 흔히 볼 수 있는 와이파이 기기에 연결해 인터넷 연결성을 제공하는 무전원 사물인터넷 게이트웨이를 제작했다.

무전원 사물인터넷 게이트웨이 기술은 에너지 수확(Energy Harvesting)을 통해 무전원으로 동작해 설치비용, 유지·보수 비용을 크게 줄여준다. 또한, 후방산란의 특성상 공중에 방사된 무선 신호를 반사하면서 물리적으로 변조하기 때문에 동일한 통신 규격을 사용하는 모든 사물인터넷 기기에 보편적으로 적용할 수 있다.

연구진은 저전력 통신 규격인 지그비와 BLE 신호를 무전원 사물인터넷 게이트웨이를 통해 와이파이 신호로 변조해 상용 노트북에서 수신됨을 확인했다. 이와 함께 다양한 제작사에서 판매하는 상용 스마트홈 기기(스마트 전구, 스마트 스피커 등)가 사물인터넷 게이트웨이를 통해 와이파이 기기에 상호 연결되는 현상을 실험을 통해 입증하며 통합형 사물인터넷 게이트웨이로서의 가능성도 확인했다.

정진환 연구원은 "후방산란이라는 초저전력 통신 기술을 통해 상용 사물인터넷 기기들이 매우 적은 비용으로 와이파이를 통해 인터넷에 연결될 수 있다는 점을 확인했다"면서 "값비싸고 전력소모량이 큰 기존의 사물인터넷 게이트웨이의 한계를 무전원 사물인터넷 게이트웨이로 극복할 수 있다는 점을 확인한 게 이번 연구의 성과"라고 설명했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단과 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행됐다.

차진희 기자 postmoneynews@gmail.com