IoT·IIoT·스마트팩토리 등 미래 트렌드를 예측하는 새로운 용어가 회자되고 있다. 이렇듯 의미가 조금씩 다른 다양한 용어가 혼용되면서 발생하는 혼란도 적지 않다. 디에고 탐부리니 오토데스크 에벤젤리스트의 글을 통해 이들 용어의 진정한 의미를 살핀다. 글 | 디에고 탐부리니(Diego Tamburini) 오토데스크 에반젤리스트
소비자용 사물인터넷 제품은 스마트팩토리와 어떤 연관이 있을까? 산업용 사물인터넷은 제조용 사물인터넷과 어째서 다른 것인가? 사물이 인터넷을 통해 연결된다는 의미의 사물인터넷이 사실상 그렇지도 않은데, 대체 왜 사물인터넷이라고 불리는 걸까? 용어 자체에 매몰되어서는 이들의 의미를 제대로 파악하기 어렵다. 업계에서 무엇이 사물인터넷의 동향을 정의하고 있는지, 어떤 점이 새로운지, 용어들의 진짜 의미는 무엇인지 살펴보겠다.
연결된 사물이란 무엇인가
사물인터넷에서 사물이란? 사물인터넷은 디바이스, 기계, 건물같은 사물이 핵심이며, 다음과 같은 특징을 갖고 있다.
▲주로 센서를 통해 주변의 환경을 감지할 수 있다. 즉, 주변을 측정한다.
▲주로 내부 전자 장치에 내장된 소프트웨어를 통해 계산을 수행할 수 있다. 다시 말해, 지능형(intelligent)이란 뜻이다.
▲다른 사물 또는 소프트웨어 시스템들과 연결되어 있다. 따라서 다른 사물들과 데이터와 명령어를 주고받을 수 있다.
사물인터넷에서의 사물을 좀 더 구체적으로 설명하기 위해 가장 간단한 형태의 사물(연결되지 않은 사물)에서부터 연결된 사물에 이르는 과정을 살펴보자.
연결되지 않은 사물은 온오프라인 모두에서 어떤 형태로도 연결이 되어있지 않은 상태를 말하며, 연결되지 않은 사물의 형태로는 순수히 기계적인 장치로 수압·공압 또는 화학적 힘을 사용하여 움직이는 경우를 들 수 있다. 물론 연결되지 않았다고 해서 단순하다는 뜻은 아니며, 연결되지 않은 사물도 매우 복잡할 수 있고 정교한 기능들을 수행할 수 있다. 단지 전자 장치가 없고, 다른 사물에게 이야기하거나 다른 사물의 이야기를 들을 수 없을 뿐이다.
연결되지 않은 사물의 다음 단계는 전자 장치와 전자기계적 부품을 소프트웨어와 함께 추가한 형태의 사물이다. 이제 사물의 행동은 소프트웨어 알고리즘에 내장된 ‘지능(intelligence)’이 제어한다. 전자 장치와 소프트웨어가 도입되면서 기계·전자·소프트웨어라는 최소 세 가지 요소들이 밀접하게 맞물려야 하기 때문에 사물의 설계 절차가 크게 변화한다.
세 번째는 센서가 추가된 사물이다. 바로 이 단계에서부터 사물이 실제로 주변 환경을 감지할 수 있게 된다. 내장형 소프트웨어가 주변 환경을 고려하여 결정을 내릴 수 있는 단계로 기술의 정교함이 한 단계 업그레이드된다.
마지막으로, 사물에 연결성이 추가된다. 블루투스, 지그비(ZigBee), 와이파이(Wi-Fi), 4G, GSM, NFC, MQTT 등 여러 가지 프로토콜을 통해 다양한 방식으로 연결될 수 있다. 그러나 그렇기 때문에 ‘사물인터넷’이란 말에서 ‘인터넷’이란 부분에 문제가 있다고 보는 시각이 있다. 말 자체로만 보면 사물은 인터넷을 통해서만 연결된다는 뜻인데 사실은 그렇지가 않기 때문이다.
▲기계적 하드웨어 : 구조적인 뼈대가 되는 장치로 사물 내 모든 것들이 제자리에 모여 있을 수 있도록 한다.
▲전기적 하드웨어 : 마이크로프로세서 또는 마이크로컨트롤러, 전력, 데이터 저장장치, 통신 등으로 구성된다.
▲전자기계적 하드웨어: 센서, 작동장치 및 전기 에너지를 기계 에너지로 전환(또는 그 반대)하는 기타 출력 장치들로 구성된다.
▲마이크로컨트롤러(microcontroller): 내장형 소프트웨어가 실행되고 있는 일종의 운영 체제 장착
연결된 사물 가용성 향상
연결된 사물을 설계하려면 사용하는 도구와 문제 해결 과정이 각기 다른 다양한 설계자들 간의 긴밀한 협업과 결집력이 필요하다. 이에 대한 결과는 주변 환경을 지각할 수 있는 환상적인 지능형의 상호연결된 사물이다. 그런데 이게 뭐가 그리 새롭다는 걸까? 단말기 연결을 위한 설계는 이미 수십 년간 진행되고 있던 것이 아니었나. 사물인터넷이 새로운 건 무엇일까?
중요한 건 연결된 사물을 개발하는 데 필요한 지적재산권·하드웨어·도구들의 가용성이 점차 높아지고 있다는 점이다. 연결된 사물이 수적인 면이나 다양성 면에서 폭발적으로 증가하고 있고, 불과 몇 년 전만 해도 상상할 수 없었던 혁신적인 애플리케이션들이 쏟아져 나오고 있다. 개방형 연결성 프로토콜이 대중화되면서 여러 업체들의 서로 다른 사물들과 혁신적 애플리케이션들을 기업 소프트웨어 시스템들과 쉽게 연결할 수 있게 됐다. 또한 데이터 분석의 정교함이 강화되고 클라우드 기술을 통해 고성능 컴퓨팅의 가용성이 제고되면서 연결된 장비들이 생성해내는 엄청난 양의 데이터에서 유용한 인사이트를 얻어낼 수 있게 됐다.
연결·데이터 교환 ‘공통점’
그렇다면 사물인터넷과 인더스트리 4.0, 그리고 산업용 사물인터넷의 결정적인 차이점은 무엇일까?
지금까지 논의를 전개하면서 필자는 사물인터넷 시스템이 사용되고 있는 특정 업계에 대한 이야기는 의도적으로 피하고, 사물인터넷 시스템을 일반적인 방법으로 설명했다. 사물인터넷 시대에는 많은 공통점이 존재하는데 그것은 바로, 상호 연결되어 있고, 데이터와 명령을 교환하며, 부가 서비스들을 활성화하는 사물들이다.
바로 이러한 공통점에서부터 차이점이 발생한다. 우리가 연결시키려고 하는 사물의 종류와 사물인터넷 시스템이 해결하고자 하는 문제점들을 살펴보면 차이점은 분명하다. 이 두 가지 측면에서 살펴봤을 때 사물인터넷 시스템은 ▲소비자용 사물인터넷 시스템 ▲산업용 사물인터넷 시스템 ▲제조용 사물인터넷 시스템 등 세 개의 시스템 등으로 구분지어 볼 수 있다.
먼저 소비자용 사물인터넷 시스템은 전자제품, 피트니스 단말기, 가정용 자동화/보안 장치, 레저/엔터테인먼트/라이프스타일 관련 물건 등 소비자들이 개인적 용도를 위해 매장에서 직접 구매하는 연결된 사물들을 가리킨다. 소비자용 사물인터넷 시스템의 목적은 생활을 보다 건강하고 안전하고 즐겁게 만들어 삶의 질을 향상시키는 것이다. 이러한 애플리케이션들이 일반 사람들이 ‘사물인터넷’이라고 인식하고 있는 것이다.
상호 연결된 냉장고·로봇청소기 등의 사물은 집 밖에서도 쉽게 제어할 수 있다. 스마트폰 하나로 집 안의 TV는 물론 창문·조명·청소·온도와 습도까지 손쉽게 조정해 집에 머무를 때나 혹은 외부 외출 시에도 최적의 환경을 유지할 수 있는 것이다. 나아가 사물끼리 상호 연결돼 사람의 명령 없이도 스스로 동작해 최적의 환경을 유지할 수 있다.
산업용 사물인터넷 시스템은 전문가나 기업에서 서비스 제공 시 사용할 목적으로 구매하는 비소비재적 사물을 뜻하며, 산업용 기계, 운송 장비(자동차, 열차, 비행기), 의료 장비, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 유틸리티 그리드 등과 같은 메가시스템 등이 포함된다. 산업용 사물인터넷 시스템의 목적은 생산성 향상, 부가 서비스 제공을 통한 제조사의 차별화, 환경에 미치는 영향 감소 등이 있으며, 예측 가능한 유지보수 서비스·에너지 최적화·설계 최적화 등과 같은 애플리케이션들을 활용한다.
마지막으로 제조용 사물인터넷 시스템은 산업용 사물인터넷 시스템의 일종으로 공장 건물·제조 장비·재료 취급 장비·로봇·창고 등 제품 생산을 위해 사용하고 있는 모든 사물들을 다룬다. 제조용 사물인터넷 시스템을 통해 제조 장비와 소프트웨어가 서로 연결되면 실시간 공장 운영 최적화·자동화 장비 운영 동기화·공급망 및 재고 관리의 최적화를 달성할 수 있다. 이러한 스마트 제조 또는 스마트 팩토리는 정확히 인더스트리 4.0의 목표라 할 수 있다.
앞으로 기술이 성숙해지면 사물인터넷이 어디에서 무슨 이유로 사용되는지 보다 분명해질 것이다. 무엇이 사물인터넷 먹이 사슬의 가장 꼭대기를 차지하는지에 대한 갑론을박도 있고 목도되는 현상들도 있다. 하지만 사물인터넷 안에서는 모든 것이 연결된다는 것. 이것이 가장 중요한 본질이다.
