지능형 시스템의 활용 사례 연구(지능형 홈 네트워크, AI)

※ 참고문헌

지난 60년대에는 섬유․합판․가발 등 저숙련․노동집약적 경공업이 우리경제의 맹아기를 이끌었다면 이후 70년대는 철강과 기계․화학 등 자본집약적 중화학공업이 본격적인 성장기에 접어드는 견인차 역할을 했다. 지난 80년대에 들어서는 가전․조선․자동차 등 조립가공산업을 앞세워 고도 성장경제를 이끌었고, 지난 90년대에 이르러서야 메모리반도체․컴퓨터․통신기기 등 IT를 기반으로 한 첨단산업기에 접어들었다.

그러나 현재의 주력산업은 세계적으로 공급이 넘쳐나고 경쟁이 심화되면서 새로운 산업의 혁신이 없고서는 추가적인 산업발전을 기약할 수 없는 한계에 봉착했다. 또 고가첨단제품은 선진국과 기술격차가 상존하는 가운데 저가범용시장은 중국의 맹렬한 추격을 받고 있다.

업계 전문가들은 이같은 상황을 반영, 우리경제가 지속적인 성장을 유지하기 위해서는 주력산업의 경쟁력 강화와 동시에 미래전략산업 육성을 통한 새로운 성장동력이 필요하다는 주장을 굽히지 않고 있다. 왜냐하면 이종산업간 혹은 동종산업간 융합이 활발하게 이뤄지고 있는 현상을 반영, 새로운 성장성과 산업적 파급효과가 큰 차세대 전략산업을 발굴해낼 수 있다면 우리경제의 도약을 다시 한번 기약할 수 있기 때문이다.

 

이에 따라 정부 및 업계는 성장성이 높고 산업적․경제적 파급효과가 큰 품목을 차세대 성장동력으로 지목하고 있다. 예컨대 산자부는 10대분야 40개 품목을 전략적으로 육성해야 할 산업으로 꼽고 있다. 디지털가전․포스트PC․전자의료기기․비메모리반도체․전자부품소재․바이오․BIT융합기술․환경에너지․항공우주 등을 꼽고 있다. 정통부와 과기부는 지능형 홈 네트워크․지능형 로봇․디지털 TV/방송․차세대 이동통신․디스플레이․차세대 반도체․차세대 자동차․차세대 전지․디지털콘텐츠/소프트웨어 솔루션․바이오 신약/장기를 10대 성장동력으로 선정했다.

이와같은 정부의 전략산업 중 지능형 홈 네트워크 시장은 가전통신건축휴먼인터페이스 등 첨단 기술과 서비스를 융합한 토털서비스로 급진전되고 있다. 또 정보화와 삶의 질에 대한 욕구증대로 디지털 라이프가 빠르게 확산되면서 2012년까지 연평균 22.4%의 고성장세를 유지할 것으로 전망되고 있다.

 

1. 지능형 홈 네트워크의 정의

지능형 홈 네트워크는 생활환경의 지능화, 환경 친화적 주거생활, 삶의 질 혁신을 추구하는 지능화된 가정 내 생활환경 및 거주공간을 의미한다. 즉, 가정 내에 초고속 정보통신 인프라 시설을 확보함으로써 초고속 인터넷 이용을 축으로 정보화가 이루어지며, 시큐리티 시스템 (보안, 방재, 안전 등), 실내 환경조절 시스템(냉난방, 환기, 조명조절 등), 가사생활지원 시스템 (쓰레기 처리, 요리지원 등), 문화/건강생활지원 시스템(오디오 공유, 건강체크 등), 컨트롤 시스템(리모컨, 전화, 음성, 인터넷 제어 등) 등을 바탕으로 가정자동화(HA)와 네트워크 등의 디지털 기술과 센서 제어기술, 환경 기술, 각종 컨텐츠 등이 어우러짐으로써 편리성, 쾌적성, 안정성 및 오락성을 향유할수 있는 첨단 신기술 및 서비스를 말한다.

앞으로 다가올 지능형 홈 네트워크 시대는 지금보다 몇 단계 업그레이드된 꿈의 세계를 창조한다. 한마디로 표현하면 지능형 홈 네트워크 기술은 가전제품들이 서로 정보를 주고받는 기능이 포함되어 있다. 무생물인 가전제품이 어떻게 생각을 하고 정보를 상호간에 교신할 수 있을까? 그러나 실제로 홈 네트워크의 세계에서는 가능한 일이다. 가까운 시일 내에 홈 네트워크 테크놀러지가 완성되면 사람은 어디에서나 집안의 일을 손쉽게 조정하고 자신의 생활에 맞출 수 있다.

지능형 홈 네트워크의 시대에서 사람은 PDA같은 휴대용 단말기 하나만 있으면 얼마든지 집에서 리모콘으로 TV를 조정하듯이 외부에서 자신의 집을 모니터링 할 수 있다. 또 퇴근 전에 자신의 사무실에서 집안 온도를 쾌적하게 조정할 수도 있다. 또 문을 열고 집안에 들어서기 전에 분위기를 돋우는 음악을 틀어놓을 수도 있을 것이다. 또 급하게 귀가해 지친 상황에서 급하게 저녁을 지어야 하는 어려움도 하지 않아도 된다. 바깥에서 신호를 보내면 자동으로 밥을 지을 수 있고, 전자레인지 안의 국을 데울 수도 있다. 전자레인지의 LCD판에는 자신의 건강검진 정보가 입력돼 수시로 식생활 건강에 필요한 알맞은 정보를 알 수도 있다.

지능형 홈 네트워크는 가전기기의 완전 디지털화와 네트워크화를 추구한다. 이는 가공이 가능한 정보를 디지털화해 가전기기들을 하나의 통신으로 컨트롤 할 수 있게 만드는 것이다. 가정의 가전제품들을 외부에서 PDA와 같은 무선단말기로 제어할 수 있으며 실내․외를 서버로 연결, 정보전달을 할 수 있다. 이 때 서버는 다양한 정보들이 집안으로 전달 될 수 있도록 하는 중간 플랫폼 역할을 하게 된다.

 

2. 현재 지능형 홈 네트워크에 대한 연구 동향

 

국외의 지능형 홈 네트워크에 대한 연구는 거주자에 대한 정보를 파악하는 것과 거주 환경에 대한 정보를 파악하는 것으로 크게 나눌 수 있다. 즉, 거주자의 인식, 거주자의 위치 정보, 거주자의 행동 (의사 표현, 작업 수행) 등을 지능형 홈 네트워크에서 인식하고 그에 맞는 서비스를 제공하거나 거주 환경 (대상물의 인식, 대상물의 위치정보, 실 내 온도, 실내 조명 밝기 등)에 대한 거주 환경 정보를 지능형 홈 네트워크에서 파악하여 거주자의 정보와 연관 지어 자동화된 서비스를 제공하는 것이다. 지능형 홈 네트워크에 관련된 연구의 공통된 부분은 거주자와 거주 환경 정보를 수집, 인식, 행동하는 시스템을 개발하는 것이다. 이러한 시스템은 다양한 센서를 이용하여 정보를 수집하고, 수집된 정보를 이용하여 적절한 서비스를 제공하기 위해 퍼지(Fuzzy) 또는 신경망 (Neural Networks) 등 의 인공지능 기술들이 사용된다. 그러나 정확하고 효과적인 시스템 구축을 위해 거주자와 환경에 대한 최소 정보 단위가 무엇인지, 또한 최소 정보단위를 위해 어떠한 센서들이 사용되어야 하는지에 대 한 연구가 개별적으로 진행 중에 있다. 국내의 스마트 홈에 대한 연구는 가정에 있는 가전 기기들을 네트워크로 연결하여 거주자에게 통합/제어 환경을 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 그러나 홈 네트워크에 집중된 국내의 연구는 거주자의 개성화 된 정보의 중요성을 배제하여 획일화 된 거주 환경을 제공하는 문제점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 국외의 스마트 홈 연구와 같이 거주자와 거주 환경에 대한 정보를 적극적으로 이용하는 시스템 개발이 절실히 필요하다.

 

3. 홈 네트워크 기술의 다양성

이러한 지능형 홈 네트워크 산업에는 다양한 통신 방식이 존재하며, 사용자의 서비스 질에 있어서도 다양한 특징이 있다. 현재 홈 네트워크 인터페이스는 무선과 유선 기술이 서로의 장점을 주장하며 치열한 경쟁을 하고 있는 상태이다. 홈 네트워크 구현을 위한 배선의 종류는 전화선, 동축케이블, UTP, 무선채널, 전력선 등이 있다.

배선을 통한 통신방식에는 홈PNA, IEEE 1394, 이더넷, 홈RF, 무선LAN, 블루투스, IrDA 등의 기반통신기술이 존재한다. 유선기술은 홈PNA, IEEE 1394, PLC, 이더넷 등이며, 무선기술은 블루투스, 홈RF, IrDA 등이 있다.

유선 홈 네트워크 기술은 일반 가정 내에서 PC 및 주변기기와 정보기기, 디지털 가전제품 등을 단일 프로토콜로 제어해 가정 내 각종 디지털 기기간의 정보전달과 정보공유를 자유롭게 하는 장점이 있다. 이에 따라 IEEE1394, 홈 PNA(Phoneline Networking Alliance), PLC(Power Line Control) 등 유선 홈 네트워크 기술과 관련, 학계의 연구개발이 한창이다.

뿐만 아니라 IEEE 1394기술은 학계보다도 삼성전자,·LG전자,·디비코 등 장래의 홈 네트워크 산업을 장악하기 위한 산업계와 연구소에서도 활발하게 연구가 진행되고 있다. IEEE 1394기술은 오디오와 비디오 기기의 디지털화가 이뤄지고 멀티미디어 환경이 부상함에 따라 이 기술간의 환경의 접목한 새로운 기술이 되고 있다. 이 때문에 IEEE 1394는 400Mbps는 물론 3.2Gbps의 고속 실시간 데이터 전송과 함께 비동기 전송을 가능하게 해주는 핵심기술로 인식되고 있다.

4. 유선 홈 네트워크 기술

유선 홈 네트워크 기술은 기존 이더넷에서 홈 PNA, USB, IEEE 1394, 전력선 기술에 이르기까지 다양한 미디어가 존재한다. 홈 PNA(Home Phoneline Networking Alliance)는 가정의 전화선을 이용해 가정 내 정보통신 장비들을 하나의 네트웍에 연결하는 데 초점을 맞춘 기술이다. 허브, 라우터 등 이더넷 LAN에서 필요하던 별도의 장비 없이 가정 내 LAN을 구성할 수 있다. 이미 표준화 단체들에 의해 기본 표준이 제정됐으며, 서로 다른 업체의 제품간 상호 연동을 위한 표준안이 마련 중에 있다.

홈 PNA 장비기반의 전화선 네트워크에서도 인터넷과 프린터·주변기기 공유, 파일, 응용 프로그램 공유, 네트웍 게임, 가정의 자동화, IP를 통한 음성, 비디오 전송 등이 가능하다. 하지만 가정에 연결돼 있는 전화 배선은 일관성 있게 설치되어 있지 않은 현실적인 문제가 존재한다. 홈 PNA의 1Mbps 표준 프레임은 1Mbps 물리적인 매체 헤더(PHY header) 부분과 이더넷 패킷의 합으로 구성된다. 중심 주파수 7.5MHz, 점유 대역 5.5～9.5MHz, RJ11 MDI 커넥터를 사용한다. 1999년 12월 초에 발표된 홈 PNA 규격 2.0은 1Mbps에서 벗어나 10Mbps 서비스를 위해 기존 1.1 규격을 대폭 보강했다. 데이터 전송률이 4～32Mbps로써 10Base-T 이더넷 속도와 같고, 최대 100Mbps까지 확장할 수 있다. 또 서비스 품질(QoS)을 8등급으로 나눠 최대 지연을 엄격히 제한, IEEE 802.3의 MAC를 보강함으로써 결과적으로 링크 레이어에서 오디오 또는 비디오 데이터도 무리 없이 처리할 수 있도록 했다. 여기다 기존 1Mbps 홈 PNA와 호환되며, POTS, V.90, ISDN, G.라이트(ADSL 라이트) 등과 함께 사용할 수 있게 했다.

USB(Universal Serial Bus) 홈 네트워크 기술은 USB로 연결되는 시스템도 별도 인터페이스를 갖고 USB over IP 기술을 통해 인터넷에서 하나의 독립된 호스트로 작동할 수 있다. 즉 USB나 IEEE 1394는 현재 LAN의 표준 프로토콜인 이더넷과 견줄 수 있는 2계층 프로토콜이다. 물리적인 매체는 기존 이더넷에서 사용하는 카테고리 5e이상의 케이블이면 된다. 최대 전송 거리는 이더넷에 비해 불리하지만 속도와 구성의 효율성 측면에서 더 유리하다. USB는 시리얼 버스 구조이며, 음성과 화상 등 실시간 데이터 전송을 지원하는 등 IEEE 1394와 매우 유사한 특성을 갖는다. 데이터 전송 속도는 1Mbps에서 최대 12Mbps로, 현재 PC에서 가장 일반적으로 사용하는 병렬 포트와 비슷한 수준이다. 최대 126개의 기기를 연결할 수 있고 6개까지의 계층 구조를 지원한다. USB는 각 세그먼트에 5m 이내의 거리에서 사용 가능하다. USB 인터페이스는 PnP 기능이 완벽하게 제공돼 컴퓨터를 끄고 켜는 과정 없이 필요한 주변 장치를 교체할 수 있고 전원을 동시에 공급해 별도 전원 어댑터 없이 사용 할 수 있는 장점이 있다.

IEEE 1394 기술은 애플이 개발한 디지털 기기 간 전송 기술 표준으로, 통신기기와 컴퓨터, 가전 제품을 단일 네트웍으로 연결, 멀티미디어 데이터를 100Mbps부터 1Gbps까지 고속으로 주고받을 수 있게 하는 프로토콜이다. 1995년에 제정돼 널리 사용되지 않고 있지만 모든 가전기기가 디지털 방식으로 전환되고, IEEE 1394를 지원하게 된다면 홈 네트워킹에 있어 아주 중요한 역할을 하게 될 것이 분명하다. 실시간 동작이 필요하지 않는 비동기 전송과 동영상, 음성 등 실시간 동작이 필요한 동기 전송을 모두 지원해 통신기기, 컴퓨터, 영상기기의 벽을 무너뜨리는 표준으로 자리잡을 것으로 전망된다. IBM, 컴팩, 소니, TI, 아답텍, AMP 등 주요 업체들이 IEEE 1394 애플리케이션 표준화를 주도하면서 제품 개발에 박차를 가하고 있는 실정이다. 하나의 브리지당 최고 63개의 기기를 직렬로 연결할 수 있고, 중간에 어느 한 기기의 전원이 나가더라도 통신이 가능한 것이 장점이다. IEEE 1394는 컴퓨터와 주변기기를 접속하거나 가전기기를 서로 접속, 가정 내 LAN으로도 이용할 수 있다. IEEE 1394를 위한 소프트웨어는 썬 마이크로시스템의 지니, 소니와 필립스 등의 하비, 마이크로소프트의 유니버설 PnP가 있다. 하비는 IEEE 1394를 통한 영상 또는 음성 데이터 전송 제어를 위해 탄생한 기술로, 소니와 필립스 등 AV 장비 제조업체들이 주도한 홈 네트워킹용 미들웨어이다.

삼성전자가 제안한 SIPHOT(Samsung IP based Home Theater)기술은 제어명령 방식이 아닌 GUI 전송에 의한 제어 방식으로 각각의 기기들은 가상의 IP 어드레스를 갖고 웹사이트처럼 동작한다. 각 기기들은 고유의 GUI 기능을 HTML 웹 페이지 형태로 갖고 있다. 이에 따라 주변기기들의 요청시 IEEE 1394를 통해 전송, 마치 PC에서 인터넷을 사용하는 것과 유사하다. 사용자는 디지털 TV를 이용해 인터넷에서 웹 페이지에 접속하듯이 디지털 VCR 등 주변 기기들에 액세스, 여러 기능을 제어할 수 있다. SIPHOT에서 주변기기들은 자기 고유의 GUI와 기능을 HTML 파일로 갖고 있다. 이를 클라이언트에 전송하고 명령을 수신하기 위해 HTTP를 구현해야 한다. SIPHOT의 장점은 우선 복잡한 제어 명령어들이 필요하지 않다는 것이다. 그리고 GUI 전송이 가능하며 새로운 기능을 갖는 기기들을 쉽게 접속할 수 있다. 또 SIPHOT은 IP를 사용하므로 외부 인터넷에서 기기들의 접속도 쉽다.

전력선 기술은 홈 네트워크 매체로서 오랫동안 그 활용이 연구돼 왔다. 전력선은 가정이나 사무실에 설치된 보통의 전력선을 말한다. 이 기술을 활용하면 고주파 통신 신호를 고속으로 통신할 수 있다. 이 기술은 낮은 출력의 신호를 사용하기 때문에 일반 가전기기의 작동에는 영향을 미치지 않는다. 그러나 이 방법은 속도, 안정성, 공유 능력 등의 이유 때문에 비교적 낮은 속도의 홈 오토메이션에서만 사용될 뿐이다. 1Mbps 이상의 대역을 요구하는 홈 네트웍 기술에서는 아직 사용되지 않고 있다. 가정 내 PC들 간 파일 공유, 주변기기 공유, 인터넷 서비스 공유, 네트웍 게임을 하려면 전력선 네트웍 장비가 최소 1Mbps 대역, 높은 안정성, 저가, 쉬운 설치 등 해결해야 할 문제점이 많다.

 

5. 무선 홈 네트워크 기술

무선 네트워크 기술은 케이블 배선이 필요 없고 단말기의 이동성, 한정된 거리 안에서 이동하면서 사용할 수 있다는 장점이 있다. 무선 홈 네트워크 기술은 유선에 비해 이동성과 유연성이 크게 향상되고 네트웍 구조 변경이 쉽고 유선에 비해 설치와 유지 보수가 쉽다는 장점이 있다. 반면 유선보다 동일 주파수 간섭과 감쇠로 인한 높은 전송 에러 발생가능성과 네트웍 식별 및 보안 문제 등 신뢰성과 보안성 문제가 있다. 또 무선은 사용할 수 있는 주파수 자원이 한정돼 있어 이에 대한 효율적인 이용 방안도 필요하다. 현재 무선 홈 네트워크 기술로 채택될 유력한 후보는 홈 RF, 블루투스 등이다.

무선 홈 네트워크 기술은 무선 LAN 서비스의 보급 활성화와 관련 부품의 저가화가 실현되고 있어 유선 홈 PNA 제품과 비교해 충분한 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 예상된다. 홈 RF, 블루투스, IrDA 등의 컨소시엄에서 2.4GHz대 ISM 무선 주파수대에서 비교적 저속의 음성, 데이터 통신을 제공하는 규격이 연구중이다.

무선 홈 네트워크 기술은 유선 네트워크 기술과 전혀 동떨어져 있는 기술이 아니라 상호 보완적인 관계이다. 무선 홈 네트워크 기술은 홈 RF와 블루투스처럼 전파를 사용하는 계열과 IrDA처럼 적외선을 사용하는 방식으로 나눌 수 있다. 적외선을 사용하는 경우는 전파법의 간섭을 받지 않는 장점이 있으나 거리가 전파에 비해 짧고, 장애물이 가로막지 않는 가시선이 확보돼야 한다. 이에 비해 전파는 먼 거리까지 사용할 수 있다. 또 장애물의 영향을 덜 받으나 적외선 방식보다는 보안성이 떨어진다. 따라서 두 방식은 서로 상호 보완적인 관계를 형성한다.

 

6. 마이크로 센서 기술

지능형 홈 네트워크 시대에서의 센서는 근거리에서 주변환경을 감지하는 기술로 유비쿼터스(언제 어디서나 동시에 존재한다는 뜻으로, 항시 네트워크로 연결된 공간을 뜻함) 무선통신기반을 구성하는 가장 기초적이고 아주 중요한 단위 장비이다. 전자신문 기사에 의하면 미래의 센서 네트웍 기술은 세 가지 단계를 거쳐 발전할 것으로 전망하고 있다. 첫 번째 단계는 센서가 생활공간에 확산되는 단계다. 정보가전을 비롯해 소파와 침대 그리고 도로 곳곳에도 작고 저렴하며 소비전력이 낮은 센서들이 내장된다. 이들은 독립 독립된 센서로서 고유의 기능을 수행한다. 두 번째 단계는 이들 센서가 연결되는 단계다. 즉 정보기기 속에 숨어 있던 센서들은 단일 네트워크로 통합되어 각자의 정보를 주고받는다. 마지막 발전 단계는 각종 센서들의 정보가 종합화되는 단계다. 센서들이 제공하는 개별적인 정보만으로는 판단할 수 없었던 종합적인 문제에 관심을 기울이는 단계다.

한국전자통신연구원 발행의 센서 기술/시장 보고서에 의하면 센서란 󰡐대상에 대한 정보를 인지하고, 이것을 물리적으로 떨어진 곳으로 전송하기 위해 신호로 변환하는 소자󰡑라고 정의하고 있다. 센서는 크게 물리센서와 과학센서로 나눌 수 있다. 물리센서는 광, 전기, 자기, 열, 초음파, 역학에 관련된 물리량을 계측하는 것이고 과학센서는 온도, 가스, 이온, 유기화합물, 냄새, 맛 등의 화학 성분의 양을 계측한다. <그림 1과 2>는 물리센서와 화학센서의 구조를 각각 보여 주고 있다.

 

<그림 3>에서 보여주는 바와 같이 센서는 일상 생활 및 산업 전반에 걸쳐 그 응용범위가 매우 넓어 2000년 기준 전체 센서 산업의 시장규모는 150 억 달러로 연간 6~7% 정도 성장하고 있다.

 

소형화, 지능화 및 무선화는 센서 시장의 요구를 따르는 기술 개발 동향이다. 지능화는 컴퓨터 기술과의 결합에 의해서 센서기능을 대폭적으로 향상시킨 스마트 센서로 <그림 4>는 스마트 센서로의 발전과정을 보여주고 있다.

<그림 4. 스마트 센서로의 발전과정>

 

소형화는 최근의 나노기술, 특히 MEMS(MicroElectroMechinicalSystem) 기술의 발전과 더불어 기술 향상이 이루어지고 있다. MEMS는 전기적 요소를 기계적 요소와 결합한 IC 부품 및 시스템으로 그 공정과정은 크게 Bulk Micromachining, Surface Micromachining 및 LIGA로 나눌수 있다. Bulk Micromachining은 membrane, beams, bridges, cavity등 3D 구조를 만들기 위하여 <그림5>와 같이 실리콘 기판의 많은 부분을 제거한다.

 

<그림 8>은 UCLA에서 개발된 MEMS 자계센서를 1센트 동전크기와 비교한 것으로 지하 30 미터아래의 미세한 물체의 움직임도 감지 할 수 있다.

 

센서의 무선화는 위치와 장소에 관계없이 센서를 설치 할 수 있고 가격도 유선망에 비하여 가격도 저렴하다는 장점을 지니고 있다. 특히 SAW(Surface Acoustic Wave) 기술을 이용한 IDT(InterDigital Transducer) 센서는 소형화와 무선화를 동시에 이룰 수 있다.

 

7. 마이크로 센서 네트워크

최근의 무선통신과 마이크로 전자공학 기술의 발전은 저 가격, 극소형의 센서들간의 네트워크를 가능케 하고 있다. 센서 네트웍은 지능형 빌딩내의 환경 컨트롤, 생산공정 자동제어, 창고 물류관리, 병원에서의 물품/정보 관리 및 환자상태 원격감지, 지능형 교통시스템, 텔레메틱스 등 그 응용범위가 광범위하기 때문에 유비쿼터스 무선망의 핵심으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 미국 UC 버클리 대학에서는 극소형의 센서들간의 ad hoc 망인 PicoRadio에 대한 활발한 연구를 진행중이며 UCLA에서는 초소형 환경감시용 영상센서 네트웍인 WINS(Wireless Integrated Network Sensors)에 대한 기반기술 및 인터넷 엑세스 플랫폼에 대한 연구를 활발히 진행중이다. 또 MIT Microsystems 기술연구소에서는 전력소비를 최소로하기 의한 적응형의 센서네트웍 플랫폼인 μAMPS(Micro Adaptive Multi-domain Power awar Sensors)에 대한 연구도 진행 중이다. 이러한 센서 네트웍에 대한 연구는 기존의 무선통신과 같이 물리층, 데이터 링크층, 네트웍층, 전송층, 응용층 등으로 나누어 이루어 질 수 있으나 센서 네트웍의 고 밀도 특성, 제한적 전력원, 극한적 전파환경 등을 고려한 새로운 기술 개발이 이루어지고 있다.

센서 네트웍 관련 핵심 기술 중 가장 중요한 요소는 저 전력 소비 기술로 이는 오래 지속되는 소형의 전력원 개발뿐만 아니라 HW/SW의 혁신적 시스템 구조에 대한 연구가 필요시 되고 있다. 저 전력 HW 기술은 에너지 효율적인 물리계층의 개발이 필요한데, 현재까지는 915 MHz 및 2.4 GHz(미국의 ISM 대역) 저 전력 CMOS 직접변환 라디오 개발이 주류를 이루고 있으며 UWB(Ultra Wideband) 무선 라디오 기술을 이용한 소프트웨어 라디오 기술도 주요 대안으로 연구되고 있다. <그림 9>는 PicoRadio의 구조도를 보여 주며 <그림 10>은 실제로 제작된다.

 

저 전력 SW 기술 중 가장 주목 할만한 것은 다중도약(Multihop) 네트웍킹 기술이다. 이 기술은 전파 전송 도중의 에너지 감쇄가 거리의 지수승(거리n, n=2~5)에 비래한다는 원리를 이용 <그림 11> 에서와 같이 하나의 긴 거리 전송경로를 이용하기보다는 여러 짧은 경로를 도약하여 전송한다는 개념이다.

 

8. 지능형 홈 네트워크 시스템을 위한 음성인식시스템

최근 몇 년간 Environmental Robustness 분야는 음성 인식 연구 분야 중에 가장 주목받고 있으며, 많은 연구소에서 음성의 음향학적인 특징, 음성 특징들의 필터링에 기반을 둔 접근과 다른 알고리듬들로 인식 시스템의 정확성을 증대시키기 위해 연구되고 있다. 음성인식에 관한 연구는 현재의 통계적 방법을 기반으로 대량의 음성데이터에 기초를 둔 일상 언어의 언어모델을 구축하는 것, 다수화자의 음성데이터에 기반 하여 개인차의 모델을 구축 하여 이에 의한 다수 화자의 음성의 적응화 알고리즘을 개발하는 것, 여러 종류의 잡음, 왜곡에 자동적으로 적응되는 방법을 확립하는 것 등이 중요한 기술적 과제로 될 것이다. 음성인식 기술을 적용한 홈 네트워크 시스템은 잡음제거 환경에서 음성인식성능, 원거리 음성인식 성능, 비대상어휘 제거 성능 등이 중요한 평가 지표가 될 것으로 보인다. 현재 지능형 홈 네트워크 시스템은 기존의 단순한 기능에서 다기능화된 시스템을 효율적이고 간편하게 접근할만한 새로운 인터페이스 기술이 요구되고 있으며 많은 건설사들과 홈 네트워크 전문회사들은 이러한 인터페이스를 제공하기 위해 음성인식시스템에 대한 요구가 급증하고 있는 실정이다.

1) 음성인식 시스템 개요

인간에 의한 음성처리는 크게 음성생성(Speech production)과 음성인지(Speech perception)의 두 가 지 측면으로 나누어 볼 수 있다. 음성생성은 발화자(Speaker)가 의도한 바를 전달하기 위한 일련의 과정이고, 음성인지는 상대 발화자에 의해서 발성된 음성으로부터 발화내용을 인식하는 과정을 말한다. 이러한 결과들이 신호처리기술, 고속의 컴퓨터 처리 기술의 발달 등 급격한 기술의 발전으로 인해 단순히 실험적인 결과가 아닌 실용적인 측면에서 그러한 결과 들을 활용하는 연구가 활발히 진행되어 왔으며, 음성처리와 관련된 다양한 연구들이 이루어지

게 되었다

 

2) 가변어휘 연속음성인식 시스템

가변어휘 인식시스템은 그림 4와 같이 구성된다. 먼저 훈련용 데이터로부터 가변어휘 인식에 사용될 유사음소모델과 비음성에 해당하는 묵음모델을 구성한다. 이러한 모델을 바탕으로 인식 단계에서는 입력음성으로부터 특징 파라미터를 추출하고 HMM Network는 발음사전에 근거하여 유사음소모델을 연결해서 만든 단어모델을 병렬로 나열하여 인식을

수행하게 된다. 음소열은 PLU(Phone Likely Unit)로 Tagging되어져서 발음사전에 등록함 으로써 인식을 할 수 있는 어휘로 등록이 된다.

 

3) 미등록어 거절기능을 갖는 핵심어기반 연속 음석인식

가변어휘기반의 연속음성인식에서는 등록된 어휘의 네트워크로 구성된 명령어 셑(set)과 등록 되지 않은 미등록어의 구분이 명확히 요구된다. 연속음성인 식에서의 핵심어 검출에서는 등록된 어휘의 네트워크에서의 N-Gram 모델을 적용하고 핵심어의 신뢰도를 검사하기 위한 Filler-model과 Anti-phoneme모델을 구성한다. 또한, 등록된 명령어 셑의 단위를 최소화 하므로써 적은 량의 데이터베이스를 기반으로 잡음이나 일상적인 대화로부터 오인식을 최소화 하는 기법을 적용한다.

 

9. 지능형 홈 네트워크 환경에서의 보안

홈 네트워크는 현재 가장 주목받고 있는 차세대 IT 기술로써 댁내 정보가전기기에 대한 제어, 관리, 통합 및 연동을 바탕으로 인터넷과 결합하여 생활의 편리함을 극대화하기 위한 기술의 집합체이다. 이러한 홈 네트워크는 기술적인 계층에 따라 물리적인 데이터 전송을 위한 하부 네트워크 기술과 상위 응용과의 연동을 위한 미들웨어 기술 그리고 각각의 가전기기에 적용되는 정보가전 기술로 나누어진다. 현재 정통부에서 추진하고 있는 u-IT839에서는 기존 홈 네트워크 서비스를 주거ㆍ지역 기반 정보 활용 서비스를 포괄하는 ‘u-Home 서비스’, 텔레매틱스를 ‘텔레매틱스/위치기반 서비스’로 확대ㆍ조정하고 광대역통합망의 기기적 요소를 기존 홈 네트워크와 통합하는 등 광대역 통신, 무선인터넷, 센서 기술 등과 결합하여 유비쿼터스 컴퓨팅으로 영역이 확장되어 가고 있다. 따라서 세계 IT시장에서 빠르게 영향력을 확대하고 있는 추세에 맞추어 시장에서의 성공적인 홈 네트워크로 정착하기 위해서는 다양한 홈 네트워크 서비스에서의 사용자 인증과 권한/인가 서비스 개발 및 보안기술이 필수적이다.

홈 네트워크를 단순히 가정 내 통신망 구축이라는 역할로 한정짓기 보다는, 다양한 분야와의 결합으로 커다란 시너지를 창출하는 복합 멀티미디어 산업으로서 가정 내의 정보가전 기기가 네트워크로 연결되어 기기․시간․장소에 구애받지 않고 서비스가 제공되는 미래 가정환경인 디지털 홈을 구성하는 핵심요소이다. 그러나 다양한 네트워크와 인프라, 시스템의 연동에 기반한 홈 네트워크에서는 각 환경의 보안적 취약성을 고스란히 포함하는 것은 물론 연동 측면에서의 보안적 문제점을 야기하고 있다. 따라서 기존의 문제점 및 새로운 환경 구성에서 발생되는 문제들을 해결하기 위한 기술에 대한 연구가 필요하다. 따라서 홈 네트워크 산업을 활성화시키기 위해서는 이기종 유, 무선 네트워크 망간의 상호 연동 기술은 물론 관리적 측면에서의 기술과 통합 측면에서의 기술 등이 필요하고, 또한 정보의 처리, 전달 및 저장을 안전하게 하기 위해서는 특히 보안 기술이 절실하게 요구된다.

IT의 주도 국가인 미국 또한 국가기관, 유수 대학 연구소, MS/HP/IBM 등의 첨단기업 등을 앞세워 홈 네트워크 산업에 투자를 아끼지 않고 있으며, 미국을 비롯해서 일본, 유럽 등 세계 각국 또한 이에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다.

 

9.1) 홈 네트워크 구축 환경

현재의 홈 네트워크 환경은 상호연동적인 측면, 컨버전스(convergence)적인 측면, 관리적인 측면에서 중요한 보안상의 취약점들을 안고 있다.

◎네트워킹

- 유·무선망에서의 상호 연동으로 더욱 안전한 보안 대책 필요

- 무선 LAN, Bluetooth, UWB, ZigBee, Binary CDMA, 무선 IEEE 1394, HomeRF 상호연동에 대한 표준화 작업이 미비

- 이기종 네트워크 망간의 연동에 따른 취약점에 대한 분석 미비

 프라이버시

- 컨버전스 환경으로 발전함에 따른 홈 네트워크 환경에서의 개인 프라이버시 침해에 대한 대응책 미비

- 사용자 개인 정보 노출로 인한 프라이버시 침해 가능성 증대

 미들웨어

- 다양한 미들웨어간 상호운용을 위한 연동 표준화 작업이 미비

- 상황인지 기반 통합 인증 서비스 지원 미흡

이처럼 홈 네트워크 환경에서는 보안상의 문제점들을 지니고 있음에도 불구하고 현재 진행 중인 홈 네트워크 서비스에서는 이에 대한 대응책이 반영되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 안전한 홈 네트워크 서비스 제공을 위해 향후 보안적 문제들에 대한 대책이 반드시 마련되어야 한다.

홈 네트워크 기술은 크게 홈 게이트웨이 기술과 미들웨어 기술, 그리고 유/무선 홈 네트워크 기술 등으로 구분할 수 있다. 주요 홈 게이트웨이로는 OSGi, DLNA 등이 있고, 주요 미들웨어로는 OSGi, UPnP, Jini, HAVi 등이 있다. 또한 주요 무선 네트워크 기술로는 무선 LAN, Bluetooth, UWB, ZigBee, 무선 IEEE 1394와 HomeRF 등이 있으며 유선 네트워크 기술로는 PLC, Ethernet, HomePNA, IEEE 1394 등이 있다.

 

그러나 안전한 홈 네트워크의 구축을 위해서는 다양한 홈 네트워크 기술들에 대한 보안 문제를 해결하는 것이 무엇보다도 시급한 과제이다. 보안의 위협은 단순한 정보 유출로부터 서비스 공격, 인프라 공격, 융합 공격의 형태로 그 공격 형태가 날로 복잡해지고 또한 보안에 대한 위협의 정도도 날로 커지고 있다. 따라서 정보보호 기술의 패러다임 역시 단일 보안 기술에서 통합 보안 기술의 형태를 거쳐서 컨버전스 보안 기술의 형태로 발전해 가고 있으며, 요구되는 정보보호에 대한 보안기술 또한 더욱 더 고도화되고 지능화 되는 추세를 보이고 있다.

보다 안전한 홈 네트워크 환경을 구축하기 위해서는 여러 분야의 다양한 유ㆍ무선 기술들과 미들웨어 기술들이 사용되고 있으며, 이 밖에도 정보보호를 위한 다양한 보안 기술들이 서로 유기적으로 결합하여 사용된다. 그러나 기존의 홈 네트워크 환경에서는 유ㆍ무선 네트워크 기술, 미들웨어 기술 등 각각의 기술들이 가지고 있던 보안 취약점에 대해서 그대로 노출되는 것은 물론, 더욱이 이러한 개별의 기술들이 통합된 홈 네트워크 환경에서는 개별의 기술에서는 발생하지 않았던 새로운 보안상의 취약점이 발생할 가능성도 높다.

9.2) 홈 네트워크 보안 요구사항

홈 네트워크 환경은 일상생활과 밀접하게 연관된 정보가전기기들에 내장되어야 하므로 경제적이고 높은 신뢰성을 제공해야 한다. 이와 동시에 침입을 실시간으로 차단할 수 있는 침입방지 시스템, 사용자/정보가전기기 인증 기술, 그리고 메시지/데이터 암호화 기술들이 유비쿼터스 홈 네트워크 환경으로의 효과적 적용이 요구된다.

9.2.1) 홈 네트워크 분야별 보안 요구사항

홈 네트워크 서비스에서는 개인 프라이버시 노출 및 개인 자산에 대한 불법 제어 가능성이 매우 증대될 것이다. 또한 홈 네트워크 안에 존재하는 각종 정보기기에 대한 불법적인 공격은 개인의 프라이버시 침해뿐 아니라 생명 및 자산까지 직접적인 피해를 줄 수 있어 보안 취약성에 대한 대응책 마련이 매우 중요한 이슈로 대두되고 있다. 따라서 기존의 홈 네트워크 보안 기술들을 바탕으로 보다 안전한 홈 네트워크 환경을 제공하기 위해서 필요한 보안 요구 사항들을 도출하였다.

9.2.3) 시장 트랜드 및 기술이슈

◎유선기술보다 무선기술에 대한 높은 선호

유선으로 기구축 시설물에 홈 네트워크 인프라 구축을 위해서는 구조상 어려움, 기존 배선, 설비와의 충돌 등 여러 문제점이 발생한다. 따라서 최근에는 설치의 편리성으로 인하여 홈 네트워크 구축시 무선기술에 대한 선호가 높아지고 있으며, 가정에서의 노트북 사용증가도 무선기술 도입을 촉진시키는 중요한 원인이 되고 있다. 따라서 현재 이와 같은 무선 네트워크 도입증가 경향이 무선 라우터, 무선랜 카드의 수요 증대 등 무선하드웨어 장비수요 증가로 이어지고 있다.

◎홈 게이트웨이 역할증대 : PC vs STB

홈 게이트웨이는 외부네트워크(인터넷, 방송)와 유무선 홈 네트워크 간의 인터페이스 및 연동장치로 가정에서는 OC 및 정보가전기기들을 연결하고 관리하는 허브역할을 하기 때문에 최근 그 필요성이 증대되고 있다.

◎다양한 미들웨어 표준 혼재 속 UPnP, OSGi 유력

전문가들은 UPnP와 OSGi가 미들웨어 분야에서 가장 활성화될 것으로 예측하고 있다. UPnP는 MS의 강한 영향력에 기반하여 PC나 정보기기분야에서 우선적으로 채택될 것으로 예상된다. 반면, OSGi는 개방형 플랫폼으로 활발한 협회활동의 영향으로 채택업체가 점차 늘어날 전망이다.

9.2.4) 홈 네트워크 보안 기술

홈 네트워크의 안전한 환경 및 서비스 제공을 위하여 사용되는 일반적인 보안 요소 기술로는 데이터 기원 인증, 명령 권한 검증, 메시지 무결성 보호, 메시지 재생 방지, 데이터 비밀성, 키 분배 등이 있다.

 

※ 개인 프라이버시

컨버전스 환경으로 발전함에 따라 현재 홈 네트워크 환경에서의 개인 프라이버시 침해에 대한 대응책이 미비한 상태이며, 사용자 개인 정보 노출로 인한 프라이버시 침해 가능성은 점점 증가하고 있다. 따라서 홈 네트워크 서비스 제공시 여러 보안상의 문제점을 지니고 있는 환경이지만 향후에는 이러한 보안상의 문제점에 대한 대책 마련과 함께 기존 기술을 기반으로 더욱 강력한 개인 프라이버시 침해 방지 기술과 환경이 제공되어야 한다.

① 사용자의 위치정보 보호 기술

차세대 위치기반 보안 인증 서비스에서 중요하게 생각해야할 개인정보보호를 위해서는 개인 프로파일이나 요청에 의한 보호정책이 설정되어야하고, 프로파일 기반 하에 위치 공개 여부, 시간과 날짜, 정확도가 주요한 부분으로 다뤄져야 한다. 위치정보와 사용자정보 사이에서 프라이버시 침해를 최소화 할 수 있는 매핑 단계와 각 Case 별 Identity 정보 공개 및 사용이 가능해야 하며, 위치 정보에 대한 송신자의 서명, 위치 정보 자체에 대한 암호화 그리고 위치 정보 전송 단에서의 암호화(WTLS, SSL, IPSec, VPN)가 이루어져야 한다. 즉, 사용자의 위치정보 보호를 위해 상호 인증 시스템을 통한 강력한 인증 및 암호화 시스템이 필요하다.

② 유⋅무선 네트워크

홈 네트워크 유⋅무선 네트워크 보안 기술에는 전자서명, 암호화, 사용자 인증, Rogue AP 관리, 유⋅무선 통합 인증, 데이터 위⋅변조 방지 기술 등이 핵심 기술이며, 아래 <표 1>에서는 각 기술들에 관해 간단히 설명하고 있다.

③ 서비스 보안 기술

품질 보장형 광대역 실시간 멀티미디어 서비스를 위하여 BcN은 지금까지 데이터 통신에만 국한되던 패킷 전송기술을 다양한 형의 통신서비스들에 모두 적용할 수 있는 미래형 통신망이라 할 수 있으며 통합화와 패킷화를 주요 특징으로 하고 있다. 이러한 통합망 특성은 BcN을 하여 음성과 BcN의 핵심 구성요소로 품질(QoS), 통신망 관리 및 보안기능 우수한 통신망 구축과 함께 데이터, 영상 등을 동시에 수용하고 인터넷전화, 멀티미디어 메시징 등과 같은 다양한 부가서비스들을 보다 효율적으로 제공 수 있게 되는 것을 의미하고 있다. 국가적 측면에서 발생되는 취약점 대응 방안에 대해 생각할 필요가 있다. 우선 LBS 인프라와 연동한 응급구조, 조기 예/경보 시스템 개발되어야하고, 주요 기간망 보안 취약성 분석과 보안 강화 방안 수립이 필요하며, 사이버테러 분류지침 및 종합 통계 구축과 통합 웹 서비스 보안 인프라 구축과 함께 통합 개인인증 체계 확립을 위해 XKMS, Biometrics, PKI를 활용한 통합 서비스 제공이 필요하다. 또한 통합 보안 UDDI 구축과 개인 privacy 보호를 위해 WS-Privacy, WS-Policy 활용을 통해 국가적 측면에서 발생하는 취약점에 대응할 수 있는 방안을 마련할 수 있다고 본다.

 

④ 인프라, 미들웨어 및 디바이스 보안 기술

인프라 보안 기술로는 USN 기반 PKI 기술, USN 무선 보안 미들웨어 기술, 공개키 기만의 USN 암호/인증 기술, 단일 도메인 보안 관리 기술 등이 요구된다.

10. 외국기업의 지능형 홈 네트워크 개발 현황

 

1) Colorado Univ.의 Adaptive House

Colorado Univ.는　Adaptive House　라는 스마트 홈 환경을 구현하고 있다. Adaptive House의 개념은, 거주 환경의 상태(status)를 디스플레이(display) 하거나 터치 스크린이나 음성명령을 인식하여 거주 환경을 제어 (control) 하는 기존의 홈 오토메이션과 달리, 거주자의 생활 패턴 및 거주자의 요구사항을 거주 환경에 설치된 센서를 통해 데이터를 관찰하여, 거주 환경 스스로 그 관찰한 데이터의 결과에 맞게 환경 변화를 프로그램하고 신경망 이론을 적용하여 거주 환경 변화에 대한 학습능력 기능을 수행함으로써 거주자가 필요한 것들을 미리 예측할 수 있는 집을 말한다.

이러한 Adaptive House 환경에서 구상하는 시나리오는 다음과 같다. Adaptive House가 거주자의 생활 패턴과 움직임(몇 시에 거주자가 집에 들어오는지, 몇 시에 출퇴근하는지, 혹은 몇 시에 보일러가 작동되어 거주자가 뜨거운 샤워물을 사용할 수 하는지 등)에 맞추어 거주 환경의 기능 (프로그램) 을 변경한다. 예를 들어 거주자가 집에 들어왔을 때 조명을 켜면, 다음날 거주자가 집에 들어오면 자동으로 조명이 켜진다. 또한 켜진 조명의 밝기를 거주자가 조절하면, 다음에 그 밝기로 조명을 자동 조절한다. 거주자와 거주 환경 사이에 이러한 상호작용이 반복되어짐에 따라 Adaptive House는 거주자가 직접 거주 환경을 제어하는 수고를 줄임으로써 자동화된 환경 조절 기능을 제공한다. 위와 같은 시나리오를 구축하기 위해 Adaptive House는 다음과 같은 특징을 갖는다.

- Residential Comfort Systems : 거주 환경의 기본 요소가 되는 실내온도, 조명, 환기, 물 온도 제어 기능을 거주자의 행동 패턴과 연결하였다. 이러한 제어 기능은 TV,

오디오 같은 가전 기기에 비해 상대적으로 제어가 쉽고, 집에서 주로 소모되는 에너지

(전기, 수도 등) 에 대한 것으로써 에너지 절약 효과를 제공한다.

- Prediction and Control : Adaptive House는 실내 온도 센서, 조명 밝기 감지 센서,

환풍 센서, 물 온도 센서 등과 시간 센 서, 움직임 감지 센서 등을 통해 얻은 거주자의

행동 변화의 데이터 값을 신경망 이론을 적용하여 거주자의 행동 패턴을 인식하고

거주자의 다음 행동을 예측할 수 있게 된다. 홈 자동화 서비스는 거주자의 행동 패턴

학습 정도가 거주자가 만족할 만한 임계값 (Threshold) 을 넘었을 때에 실행 된다.

 

Adaptive House의 애플리케이션으로는 거주 환경을 자동을 제어하는 하는 ACHE (Adaptive Control of Home Environments)이 있다. ACHE 는 실내 조명 밝기, 실내 온도 실내 통풍에 대한 거주 환경을 자동으로 조절하여 거주자에게 최적의 만족감을 주는 것이다. 즉, 거주자가 환경 조건을 직접 변화 시킬 때, 거주자가 변경한 내용을 학습하고 거주 환경을

 

자동으로 제어함으로써 거주자의 요구사항을 최대한 만족시킨다. 또한 이와 함께 에너지 사용을 최소화함으로써 에너지 절약에 기여한다. 이를 위해 Adaptive House는 거주자 만족도와 에너지 사용비에 대한 비율 (trade-off) 을 정량화 하였다.

 

2) Georgia TECH의 AwareHome

Georgia Tech.에서 구현하고 있는 󰡐AwareHome󰡑이란, 집과 집 주변의 정보, 그리고 거주

자의 행동에 대 한 정보를 인식하는 능력을 가 진 거주 환경을 의미한다. 특히 AwareHome은 사람의 인지 능력(Human-Like Perception) 이라는 개념을 이용하여 고령자를 위한 다양한 서비스를 개발하고 있다. 거주 환경에서 인식해야 할 환경 정보의 범위를 구체화함으로써 실제 적용 가능한 스마트 홈의 모델을 제시하였다.

AwareHome이 제공하는 시나리오는 다음과 같다. 따로 떨어져 사는 노부모와 자식들 사이의 유대감을 높이기 위해 노부모의 행동 정도를 불이 켜지는 전구의 개수로 정량화 하여 이를 디스플레이하고, 또한 약 먹을 시간이나 방금 전에 일어났던 일 등의 일상적인 일 등 을 자동으로 알려주고, 또한 노약자가 위험한 상황에 처하게 되거나 사고를 당하게 되면 AwareHome이 외부로 도움을 요청하는 것 등이다. 위와 같은 시나리오를 구축하기 위해 AwareHome은 다음과 같 은 특징을 갖는다.

- Specification of AwareHome Domain : 포괄적 Context 개념에서 벗어나 고령자라는

특정 관심 대상을 선택하고 그에 맞는 애플리케이션을 개발함으로써, 스마트 홈의 적용

범위를 구체화 하였다. 즉, 스마트 홈이 인식해야 할 일상 생활의 적용 범위인 　구체적

대상에 대한 필요성도 인지하지 못했던 상황에서 벗어나 스마트 홈이 적용될 수 있는

일상 생활의 구체적 대상에 대한 필요성을 제시하였다.

- Context-awareness and Ubiquitous Sensing: 거주자의 행동을 인식하기 위한 카메라,

위치정보를 인식하기 위해 마루에 부착된 무게 감지센서, 고령자의 심장 박동을

감지하는 센서 등의 다양한 센서가 복합되어 거주자에 대한 정보를 수집한다. 거주 환경

정보 수집에 사용되는 센서가 거주자의 일상 생활에 방해가 되지 않도록 거주자의 눈에

보이지 않는 형태로 설치되며, 또한 목걸이 또는 시계 등과 같은 크기가 작은 형태로

몸에 지니는 형태로 도 이용된다.

 

AwareHome의 애플리케이션으로는 Agin g Place(고령자 행동 정도-움직임 활발, 보통, 정지 등-를 나타내는 불빛을 고령자의 액자에 표시함으로써 가족 구성원 간의 유대감을 높임), Finding Lost Object(잃어버리기 쉬운 물건-지 갑, 자동차 열쇠, 휴대용 메모리-등에 대한 위치 정보를 나타냄으로써 고령자가 일상 생활에서 겪는 어려움을 쉽게 해결함), Smart Carpet(거주자의 신원정보를 거실에 설치된 무게 감지 센서를 이용하여 판별해 냄) 등이 있다.

 

3) Microsoft의 EasyLiving

Microsoft는 지능형 환경 (intelligent environment) 을 구축하는 것을 최종목표로 하고 있다. 지능형 환경의 목표는 휴대용 단말기 (mobile device) 에 사용자가 원하는 컴퓨팅 자원 (computing resource) 을 제공하는 것이고, 또한 사용자가 휴대용 단말기가 없을 때에도 사용자의 환경 조건을 고려하여 컴퓨팅 자원에 접근할 수 있게 하는 것이다.

이러한 지능형 환경을 구축하기 위해 진행되고 있는 EasyLiving은 사람과 사람, 사람과 컴퓨터, 사람과 디바이스 사이의 원활한 의사소통을 지원하는 지능형 환경의 프로토타입과 그 기술 개발을 목표로 한다. EasyLiving이 제공하는 시나리오는 다음과 같다. 미래의 가정 또는 사 무 환경이 비젼 (vision) 을 이용하여 거주자의 신원 정보를 파악하고, 거주자가 음성이나 몸짓으로 내린 명령에 반응하고, 그 환경의 기하학적 정보 (Geometry) 와 사용 가능한 자 원 (computer, PDA 등) 을 파악한다. 예를 들어, 거주자가 말하고 싶은 상대의 이름을 말하면 EasyLiving은 그 상대에게 자동적으로 전화를 연결한다. 또한 어린 아이와 애완동물의 행동을 감시하여 위험사항에 처하는 것을 사전에 예방할 수 있게 한다. 또한 거주자가 작업 도중에 위치 이동을 하여도 새로운 위치에서 하던 작업을 계속할 수 있게 하는 등의 인터페이스를 제공한다. 위와 같 은 시나리오를 구축하기 위해 EasyLiving은 다음과같은 특징을 갖는다.

- Self-Aware space: EasyLiving은 거주자의 요청에 적절한 반응을 하기위해 자신의

공간에 있는 환경 정보를 파악한다. 지문 인식과 카메라 기술 등을 사용하여 거주자

신원을 파악하고 기하학 정보를 활용하여 대상물을 인식하고 위치 정보를 파악한다.

또한 현재 거주자가 있는 공간의 자원 정보를 파악한다.

- Casual Access to Computing: 컴퓨팅 자원이 장소와 시간에 관계없이 거주자에게

제공된다는 것을 의미한다. 즉, 카메라를 이용한 거주자 행동 인식, 음성 인식 기술을

사용하여 거주자 정보를 관리함으로써 거주자에게 있을 수 있는 불편한 요소를 제거하고

거주자의 행동에 적절한 반응을 제공할 수 있다.

- Extensibility: EasyLiving 공간에 새로운 자원이 추가되는 것을 보장하는 것과 동시에

물리적 공간의 확장성을 보장하는 것이다. 예를 들어, 새로운 카메라가 추가될 때,

새로운 자원의 추가와 동시에 카메라를 이용한 EasyLiving의 물리적 인식 공간이

확장된 것을 의미한다.

 

EasyLiving의 애플리케에션으로 Migrating Windows (거주자의 작업이 PC와 PC사이에서 이동됨) , Contact Anyone Anywhere (거주자에게 도착한 메세지를 거주자의 현재 위치에서 사용 가능한 자원에 표시) , Child Care Assistant (어린아이, 애완동물이 높은 계단 등에 있을 때, 부모에게 알려줌) , 그리고 Vision-Based Home Automation (카메라를 이용하여 사용자가 책을 읽을 때 조명이 밝아지고, 방안에 아무도 없을 때 조명이 자동으로 꺼짐) 등이 있다.

 

4) MIT의 House_n Project

오늘날의 집은 단순히 가전기기나 가전기기용 배선들을 모아놓은 구조에 지나지 않는다. 이것은 거주자가 원하는 새로운 기술을 집에 적용하기 어렵게 만드는 형태를 가지고 있는 것이다. MIT는 이러한 거주 환경 의 한계점을 극복하기 위해 　House_n 프로젝트를 진행하고 있다. House_n 프로젝트는 집을 건축할 때 거주자가 원하는 홈 시스템 (home system)을 포함시켜 거주자에게 맞는 개성화 된 집을 만드는 것을 그 목적으로 한다. 즉, 집을 지을 때 벽이나 건축재료로 홈 네트워크나 다양한 센서 등을 안에 포함시킬 수 있도록 하는것이다.

House_n에서 제공하는 시나리오는 다음과 같다. 거주자가 원하는 홈 시스템을 포함한 집을 짓기 위해 설계를 의뢰하고 설계자로부터 만족할 만한 결과를 얻는 것은 상당한 비용이 소요되는 일이다. 이러한 비용을 줄이기 위해 사용자가 쉬운 설계 도구를 이용하여 원하는 홈 시스템을 갖춘 주택을 직 접 설계하도록 하는 것이다. 위와 같은 시나리오를 구축하기 위해 House_n 은 다음과 같은 특징을 갖는다.

- Adaptable, Customized environment: 거주자에게 맞추어진 홈 시스템 (홈 네트워킹,

디지털 가전기기, 새로운 건축재료 등의 기반구조) 이 집 환경 구조에 포함된다. 즉

거주자 의사가 집 구조에 반영된 환경을 의미한다.

- Interactive User Interface environment: 집 내부 구조에 설치된 센서를 사용하여

거주자의 행동을 인식할 수 있다. 이러한 거주자 행동 정보를 이용하여 홈 네트워크로

연결된 가전기기들을 제어함으로써 거주자와 집이 상호 작용하는 환경을 제공한다.

- Architectural Design and Visualization environment: 집 구조에 디지털 인터페이스

등의 발전된 기술을 적용함으로써 집 구성의 다양성을 제공한다. 또한 실제 집을 짓기

전에 거주자 의사가 반영된 디자인을 빠른 시간 내에 시뮬레이션하는 환경을

제공한다.

 

House_n Project 의 애플리케이션으로는 Home-based Preventive Medicine (거주자의 건강 유지를 위한 거주자 활동 인식 알고리즘 개발, 약 먹을 시간을 알리는 알람 기능, 심장마비 증상을 조기에 알리는 기능, 인체 공학 집 디자인 등의 개발) , Energy/Resource Consumption and Comfort (새로운 재료로 만든 단열재 개발로 인한 에너지 절약, 에너지 저장 시스템, 거주자 행동 양식에 맞는 에너지 제어 기능 개발) , Universal Controller (가정기기의 원격 제어 및 통합 기능, 편재된 디스플레이 기능, 거주자에게 맞추어진 인터페이스 환경 개발) 등이 있다.

 

11. 국내 기업 및 연구소의 지능형 홈 네트워크 개발 현황

 

1) 삼성전자의 Digital Home

삼성전자는 가정 생활을 4가지 주제로 분류하여 홈 네트워크로 연결한 거주 환경인　Digital Home　을 구현하고 있다. 특히 거주자에게 일어나는 일상 생활을 편리하게 해주기 위해 정보 가전 기기를 홈 네트워크에 연결하고 이것을 통 합 관리함으로써 행복하고, 재미있고, 놀랍고, 편리한 가정 환경을 거주자에게 제공한다. Digital Home의 주제는 다음과 같다.

- 행복한 세상: 거주자의 기본적인 생활 환경 조건 (실내 조명, 온도) 을 조절해 주며,

인터넷을 이용한 원격 진료 서비스 및 주부에게 식단을 자동으로 제공하는 등의 환경을

구축한다.

- 재미있는 세상: 고화질 TV와 오디오 시스템을 이용하여 가정에서 즐길 수 있는

엔터테이먼트 환경 구축을 위한 것이다.

- 놀라운 세상: PC, TV, 오디오등의 멀티미디어 장비를 사용한 원격 교육 등의

에듀테이먼트 환경 구축을 위한 것이다.

- 편리한 세상: 집 밖에서의 원격 가전 기기 제어 및 운전 중 도 로 안내 등과 같은 집

밖에서의 생활에 대한 유용한 정보를 제공하는 환경 구축을 위한 것이다.

 

2) LG전자의 Dream Home

LG전자는 지능형 홈 네트워크의 범위를 주부를 위한 주방환경을 구체화하여 인터넷 기술과 주방가전기술을 접목한 Dream Home환경을 개발중이다. 가정 주부를 위한 비 서 기능을 담당하는 환경을 구축하기 위해 냉장고, 전자렌지, 세탁기, 에어컨 등의 가전기기들을 인터넷으로 연결하여 거주자가 가전기기들을 통합/원격 제어를 할 수 있는 주방 환경을 제공한다. 이를 위해 LG는 Dream Home에서 사용될 가전기기를 위한 통신프로토콜-Living Network Control Protocol (LNCP) 을 개발하여 홈 네트워크 구축에 주력하고 있다.

Dream Home이 제공하는 시나리오는 다음과 같다. 냉장고에 부착된 인터넷으로 남편과 화상전화를 하고, 그 날 저녁 메뉴를 인터넷에서 검색하여 식단에 맞는 재료를 자동주문하며, 저녁 메뉴를 선택하며 그에 맞는 조리 방법이 전자렌지 등에 다운로드 되어 자동으로 요리를 하는 것 이 가능하다. 또한 세탁기, 에어컨 등은 자가 진단 기능으로 문제점을 사용자에게 알리고, 거주자의 기호에 맞는 다양한 동작 모듈을 제공한다.

Dream Home의 애플리케이션으로는 인터넷 정보가전기기(인터넷 냉장고, 에어컨, 전자렌지, 세탁기, 전기밥솥), Dream Home 서비스(인터넷을 통 한 식단 제공 서비스, 선택 요리에 맞는 자동 조리 모듈 제공, 최적화된 동작 모듈 제공)등 이 있다.

 

3) 광주과학기술원의 UbiHome

광주과학기술원 U-VR Lab.은 Ubiquitous Computing과 스마트 홈이 결합된 거주 환경을　UbiHome　이라 정의하였다. UbiHome이 란 다양한 센서를 혼합하여 얻은 거주자 및 거주환경에 대한 Context가 거주 환경에 편재하고 , 이러한 Context들을 혼합하여 거주자의 의도를 파악함으로써 그에 맞는 편리한 서비스를 제공하는 거주 환경이다. 이러한 UbiHome은 거주 환경에 편재된 컴퓨터를 이용하여 센서, Context 및 애플리케이션 등을 관리하는 기반 구조를 제공한다. 또한 무게 감지 센서, 휴대용 메모리,RF/Ultrasonic or Ultrasound TAG, 디지털 카메라 등과 같은 다양한 센서를 통해 얻은 정보를 혼합하여 거주자 위치(location), 거주자 몸짓(gesture), 거주자 신원(identity), 대상물의 인식 및 위치 정보 등의 Context 뿐만 아니라 거주자의 의도 (intention)를 파악하고 거주자에게 편리한 서비스를 제공한다. UbiHome의 특징은 다음과 같다.

- Ubiquitous Computing Environment: 대부분의 스마트 홈 연구는 센서로부터 생성된 Context들이 하나의 서버를 통해 관리되는 중앙 집중 컴퓨팅 환경을 제시하였다. 그러나 UbiHome에서는 센서를 처리하는 해당 프로세서가 Context 를 생성하고 직접 관리하는 분산 컴퓨팅 환경을 갖는다. 이것은 컴퓨팅 환경이 생활 곳곳에 편재되어 있는 Ubiquitous Computing 개념과 부합되는 것이다.

- Intelligent Environment: UbiHome은 다양한 센서를 이용하여 거주자에 대 한 인식, 위치, 몸짓 정보를 파악하고 대상물의 인식, 위치 등에 대한 정보를 파악하는 지능형 거주 환경을 제공한다.

- Person alized Environment: UbiHome은 거주자 Context를 파악하고 거주 환경을 거주자Context에 맞게 변화시킴으로써 거주자의 성향이 반영된 거주 환경을 제공한다.

 

3.1) UbiHome 아키텍처

UbiHome은 Application, Context, Multi-Sensor Fusion, Sensor 등의 4가지

구성요소로 되어 있다.

- Context

Context 란 일반적으로 5W1H(Who, Where, What, When, Why, How) 에 대한

정보를 의미한다. 실제로 Context를 사용한 연구 동향을 살펴보면 5W1H가 전부

사용되는 것이 아니라, 각 애플리케이션의 목적에 맞게 선택되어 사용되고 있다. 현재

거주자/대상물의 인식(Who/What) 및 위치(Where)정보가 스마트 홈에서 가장 널리

사용되는 Context 이다. 스마트 홈에서는 이러한 Who, What, Where에 대한 정보와,

사건이 발생된 시간(When)과 　사건이 어떻게 발생되었는가 (How)에 대한 정보를

이용한다. 또한 4W1H를 이용하여 　사건이 왜 발생되었는가 (Why)를 인식한다.

이러한　Why 정보는 거주 환경을변화 시키는 이유를 제공하므로 가장 최종적인 Context

라고 할 수 있다.

UbiHome에서는 Who(거주자 인식), What(대상물 인식) , Where(거주자 및 대상물

위치), When(거주자 출입 시간), How&Why(거주자 몸짓 및 의도) 등을 Context로서

사용한다. UbiHome에서 사용하는 Context는 다음과 같다.

- Who(거주자 인식) : UbiHome은 거주자가 집에 출입할 때 휴대용 메모리에 저장된

개인정보를 이용하여 거주자를 인식하거나 바닥에 설치된 무게 감지 센서를 통해

거주자의 신원을 파악한다.

- What(대상물 인식) : UbiHome은 대상물에 부착된 센서의 신호(RF/Ultrasonic or

Ultrasound) 와 기하학 정보를 이용하여 대상물을 인식한다.

- Where(거주자 및 대상물 위치) : UbiHome은 거주자가 가지고 다니는 대상물에

부착된 RF센서나 무게 감지 센서를 통해 거주자의 위치 정보를 파악하고, 대상물에

부착된 센서의 신호를 이용하여 분석하여 대상물의 위치 정보를 파악한다.

- When(거주자 출입 시간) : 거주자가 현관을 출입하는 시간 정보를 인식하여

거주자의 정보로 저장됨으로써 개인화(personalization)된 거주 환경을 위해

사용된다.

- How (거주자 몸짓) : UbiHome은 카메라를 통해 받은 이미지 정보를 처리하여

거주자의 의미 있는 행동을 인식한다.

- Why (거주자 의도) : 4W1H (Who, What, Where, When, How) 를 이용하여

거주자가 하는 행동을 인식한다. 그러나 거주자의 행동을 모두 인식하는 것을

구현하는 것이 현재로서는 쉽지 않으므로, UbiHome에서는 미리 설정한 거주자의

특정한 몸짓에 정보가전기기를 제어하는 명령어를 연결하여 정보 가전 기기

제어하는 것으로 한다.

- Multi-Sensor Fusion

UbiHome은 정확하고 안정된 Context를 제공하기 위해 다양한 센서로부터 정보를

받아 이것을 혼합하여 Context를 생성하는 Multi-Sensor Fusion 모델을 사용한다. 한

종류의 센서만을 사용하여 얻어지는 Context는 제한된 정보만을 제공하여 같은 종류의

Context를 사용하는 애플리케이션이라하더라도 Context가 그 애플리케이션에서 사용될

수 없는 문제가 발생될 수 있으며, 또한 Context의 정확도를 높이기 위해서는 센서로

입력된 노이즈 (noise) 를 처리하는데 많은 비용이 발생된다. 따라서 UbiHome은 다양한

센서를 사용하여 Context를 인식하는 혼합(Fusion) 모델을 사용한다.

개인정보를 거주자가 직접 휴대하고 이를 센서로 감지함으로써 거주자의 정보가

외부로부터 공격 받는 것을 원천적으로 막을 수 있으므로 보안문제를 해결할 수 있다.

현재로는 USB 방식을 사용하여 휴대용 메모리를 개폐장치와 직접 접촉하여 출입문을

제어하지만 거주자가 출입문과 직접 접촉하지 않고서 자동적으로 출입문이 제어되는

것이 바람직할 것이다. 이것을 위해 RF TAG을 휴대용 메모리에 부착하여 거주자의

신원 정보를 RF 센서를 이용하여 알아냄으로써 출입문을 제어하는 것을 구현 중에

있다.

- 무게 감지 센서: AwareHome@GATE의 smart floor는 거주자 인식 및 거주자

위치 정보를 얻기 위해 로드셀 (road cell) 을 이용하였다. 거주자의 몸무게, 걷는

패턴 및 보폭 패턴을 분석하여 위치정보와 거주자의 신원을 알아낸다. 그러나

로드셀은 단가가 10만원을 넘는 고가의 센서라는 문제점때문에 거실 바닥에

로드셀을 설치하는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 광주과학기술원에서는

On/Off (단가 2천원) 센서를 이용, 걷는 패턴과 보폭 패턴 및 진행방향 등을

분석하여 거주자 신원 및 위치정보를 파악하도록 한다.

- RF/ Ultrasonic or Ultrasound TAG : 대상물에 쉽게 부착될 수 있 는 스티커

형식의 RF/Ultrasonic or Ultrasound transmitter이다. RF TAG 센서는 한번에 약

30개의 RF TAG신호를 읽음으로써 특정 출입문을 통해 이동되는 대상물의 위치

파악에 적합하다. Ultrasonic 또는 Ultrasound 센서는 거실 천장에 일정한 간격으로

설치되어서 대상물에 부착된 TAG의 신호를 처리하여 대상물의 3D 위치정보를

파악한다.

- 디지털 카메라: IEEE 1394 카메라를 거실 곳곳에 설치하여 거주자의 몸짓 명령을

다각도에서 인식할 수 있다. 카메라는 거주자가 특별한 장비를 몸에 붙이지 않아도

거주자의 신원, 위치정보, 몸짓에 대한 정보를 제공하고 가격도 다른 센서에 비해

저렴하다. 그러나 카메라를 사용하는 것은 privacy 보호 측면에서는 바람직하지

않다. UbiHome 환경에서는 카메라에 의한 privacy 문제가 다른 메카니즘에 의해

해결된다고 가정하고 카메라를 사용한다.

 

3.2) UbiHome Networking

- 미들웨어

UbiHome은 분산 환경 미들웨어인 지니 (Jini) 를 이용하여 UbiHome의 4가지

구성요소-Sensor, Multi -Sensor Fusion , Context, Application-를 서비스 형태로

관리한다. 따라서 각 서비스들은 각각 독립된 컴퓨팅 환경에 분산되어 관리됨으로

UbiHome에서는 Sensor, Context, Application 등이 쉽게 추가되고 삭제가 가능한

유연성을 제공한다. 이러한 기반구조는 PDA 와 같은 이동 디바이스를 사용하는데

적합한 구조를 갖는다. (참고로 UPnP, OSGi, HAVi 등을 이용하여 이러한 기반 구조를

구성할 수도 있다)

- 유무선 통합 네트워크

스마트 홈에서의 네트워크는 유무선 통합 환경이 앞으로의 경향이다. 따라서

UbiHome환경에서는 센서를 담당하는 각 PC 들이 LAN으로 연결되고, 거주자가

PDA를 사용하여 거주환경에 연결하기 위해 IrDA, IEEE 802.11등의 무선 통신

환경을 제공한다. 또한 휴대용 메모리, 카메라 등의 센서와 PC가 연결되기 위해 USB,

IEEE 1394 통신 프로토콜이 지원된다. 따라서 UbiHome은 유무선 통합 네트워크

환경을 테스트하는 환경을 제공할 수 있다.

 

3.3) Applications

광주과학기술원 U-VR 연구실에서는 UbiHome을 구현하기 위해 출입 제어, 거주 환경

자동 제어, 전자 메일 자동 알림, 위험 방지, 몸짓 명령 인식, Universal Controller 등의

애플리케이션을 구현한다.

- 출입 제어 서비스: 출입문 안팎으로 설치된 무게 감지 센서와 사용자 개인 정보를 담은

휴대용 메모리로부터 거주자의 신원 정보를 파악할 수 있다. 출입문으로 접근하는

거주자의 신원 정보를 User Location 서비스로 받아들여 출입문을 자동 개폐할 수

있다. 또한 등록되지 않은 외부인이 접근할 때 휴대용 메모리에서 공개된 정보를

받아들여 출입문을 자동제어한다. 또한 출입 시간과 신원에 대한 정보를 로그 파일

(log file) 에 기록한다.

- Finding Lost Object (FLO) : 거실에서 자주 찾게 되는 물건들 (리모트 컨트롤러,

지갑,자동차 열쇠, 이동형 메모리 등) 에 대한 위치 정보 신호와 기하학적 정보를

이용하여 거주자에게 대상물의 정확한 위치를 알려줌으로써 대상물을 찾기 위해 겪는

어려움을 덜어 준다.

- 거주 환경 자동 제어 서비스 : 거주자가 집으로 들어올 때 사용된 거주자 신원 정보를

이용하여 그 거주자에게 맞추어진 거주 환경으로 UbiHome을 재설정한다. 따라서

거주자가 집에 들어오면 거주자의 취향에 맞는 조명이 연출되고, TV 및 라디오의

채널이 자동 선택되는 서비스이다.

- 전자메일 알림 서비스: 거주자 위치정보를 이용하여 가장 가까운 컴퓨팅 디바이스에

전자메일이 도착한 것을 나타낸다. 거주자는 전자메일을 확인하기 위해 특정한 장소로

이동해야하는 불편함을 해결할 수 있다.

- 위험 방지 서비스: 위치 정보를 이용하여 어린이나 고령자가 위험한 상태에 처하는

것을 방지하는 것이다. 즉 어린이가 난방기와 같은 위험한 대상물에 가까이 접근하거나

노약자가 거실에 쓰러져서 한 위치에 오래 머무는 등의 사항을 다른 거주자에게

알린다.

- 몸짓 명령 인식기: 거주자 몸짓을 파악하여 거실 조명, TV 및 오디오 볼륨을 조절하는

것 등의 거주 환경을 제어하게 한다.

- Universal Controller: 거실에 있는 정보 가전 기기를 제어하기 위해 여러 개의 리모트

컨트롤러가 사용되어야 하는 문제점을 해결하기 위해 하나의 PDA 가 모든 정보 가전

기기를 제어할 수 있도록 한다.

 

12. 지능형 홈 네트워크 시장의 전망

유무선네트워크, 홈게이트웨이, 이동 및 고정단말, 지능형 정보가전 등을 포함한 지능형 홈 네트워크 관련 장비의 세계시장 규모는 2002년 509억 달러에서 2007년에는 1183억 달러로 향후 연평균 18%씩 성장할 것으로 전망되고 있다. 특히 홈게이트웨이 및 홈서버 분야는 지난해 11억 달러에서 2007년에는 124억 달러로 연평균 63%씩 고속 성장하는 유망산업으로 급부상하고 있다. 특히 일본싱가포르영국스웨덴 등도 현재 100가구 내외를 대상으로 원격진료홈오토메이션엔터테인먼트 서비스 등을 시험실시하면서 서비스의 수용성안정성신뢰성 등을 테스트하고 있다. IT선도기업인 MS는 운영체제, 미들웨어 등 홈 네트워크의 핵심 소프트웨어분야에, 소니는 개인비디오기록기(PVR)를 중심으로 DTVDVD인터넷을 하나로 연결하는 홈 네트워크 기술에 주력하고 있다.

국내 건설업체 등은 사이버 아파트 등 건설 경험을 토대로 가전업체ISP업체 등과 손잡고 홈 디지털서비스(HDS) 사업을 추진하고 있지만 아직 초기단계에 머물러 있다는 것이 중론이다. 삼성건설의 경우 주상복합건물인 타워팰리스에 홈 네트워크를 구축, 홈 오토메이션정보가전기기의 원격제어 등을 상용 서비스로 제공하고 있으나 범위는 매우 국지적이다. KT의 경우 가전사건설사이동통신사업자위성방송사업자 등과 협력체제를 구축, 이미 보유하고 있는 유무선 및 위성 인프라를 토대로 홈디지털서비스(HDS) 시범사업에 나선다는 복안이다. 삼성전자는 전력선통신(PLC) 기반의 가전기기 뿐 아니라 홈네트워킹을 위한 거의 모든 유무선 기술에 대한 솔루션 개발에 박차를 가하고 있고, LG전자도 냉장고 에어콘 등 홈 네트워크 전용 가전제품을 잇따라 출시하면서 홈 네트워크용 독자 프로토콜(LnCP; Living Network Control Protocol)과 핵심 칩, 모듈을 개발하고 있다. 정부도 인터넷 정보가전 기술개발계획을 지난 2000년 9월 수립한 뒤, 지난해 까지 홈서버 등 요소기술 개발에 366억원을 투입했다.

 

1) 나에게 필요한 기능을 모아둔 집합체 ‘스마트 홈’

꿈같은 먼 미래의 일이 아니다. 일부는 이미 상용화했고 불과 2~3년 후면 바뀌는 모습이다. 편리하고 간편한 생활은 홈 네트워크 기술 덕분이다. 홈 네트워크로 집안의 모든 가전이 똑똑한 컴퓨터로 변신했다. ‘바보상자’로 불리는 TV, 집안에서 공간만 크게 차지하며 빈축을 샀던 냉장고와 세탁기가 ‘180도’로 달라졌다. 스마트 라이프가 가능한 ‘스마트 홈’이 만들어진 것이다.

홈 네트워크는 TV·냉장고·세탁기 등 집 안의 다양한 기기를 네트워크로 연결해 지능형 서비스를 제공하는 기술을 말한다. 집 안에서 각종 기기를 네트워크에 연결하는 게 더 이상 낯설지 않다. 초고속 인터넷 보급률은 95%를 넘어섰고 TV 옆에는 주문형 비디오(VOD) 서비스를 위한 셋톱박스가 늘 자리를 지키고 있기 때문이다.

디지털 가전뿐 아니라 휴대폰과 노트북으로 데이터를 주고받으며, 홈오토메이션이 가능한 집에서는 웹을 통해 방 안의 조명을 켜고 끌 수 있다. 모두 컴퓨터가 곳곳에 산재해 있고 이를 거미줄처럼 이어주는 유비쿼터스 네트워크 덕택이다.

2) 홈 네트워크 기술, 지능형으로 진화

이미 집 안의 조명, 냉/난방, 가스 밸브 등을 원격으로 제어할 수 있는 홈오토메이션 기능을 갖춘 아파트가 늘어나는 추세다. 아파트 공동현관에는 비디오폰을 설치해 외부인 출입을 통제하거나 사람이 없을 때 방문자 녹화가 가능하다. 엘리베이터는 집을 나서거나 귀가에 맞춰 알아서 대기하고, 스마트 키와 비디오 인식기술을 활용한 주차관제시스템으로 차량 출입을 효율적으로 통제할 수 있다.

지능형 서비스도 가능하다. 지능형 서비스는 집 안에 거주하는 사람의 요구를 고려한 맞춤형 서비스를 뜻한다. 가족의 안전을 보장하고 생활의 편리함을 높여주는 홈시큐리티, 홈오토메이션, 주차관제시스템 등이 대표적인 서비스다. 최근 이들 서비스는 신축 아파트를 중심으로 수요가 빠르게 증가하고 기존 아파트를 리모델링할 때도 옵션으로도 인기가 높다.

 

 

13. 현 문제점

업계가 지능형 홈 네트워크 사업에 관심을 기울이고 있지만 다양한 주거환경과 소비자의 서비스 기호를 충분히 고려한 서비스모델을 개발하는 데는 아직 역부족이라는 것이 공통된 지적이다. 최근 들어 일부 신규 고급 아파트를 중심으로 원격제어 수준의 서비스가 제공되고 있으나, 기존주택 등 일반 주거환경을 고려한 모델이 전무한 것도 이같은 실정을 대변한다. 또한 서비스모델의 개발 및 보급이 계열사별로 이뤄져 통신사업자서비스 연관업체 등을 포괄한 유기적인 협조체제가 부족하다는 것도 문제점으로 꼽힌다. 정통부 관계자는 "서비스 개발 과정이 건설업체를 중심으로 수직계열화돼 추진되고 있어 가전업체나 솔루션업체 등이 제한적으로 참여할 수밖에 없다"고 지적했다.

 

14. 추진방향

 

정부는 사이버아파트일반 아파트단독주택 등 다양한 주거환경에 걸맞은 최적의 표준 홈 네트워크 모델을 개발한다는 방침이다. 또한 디지털홈의 지속적인 보급 및 확산을 위해 홈디지털서비스 인증제도를 실시하고, 홈 네트워크 및 서비스수준 구현 정도에 따라 건축물에 등급을 부여하는 방안도 강구키로 했다. 디지털홈 체험관이나 전시회 등으로 국민들의 관심을 북돋우면서, 관련 법제도를 정비하는 것도 주요 과제가 될 전망이다. 특히 기술개발과 세계 표준화는 세계시장 선도화를 위한 중심 어젠더가 될 것으로 예상된다. 아울러 디지털 홈 관련 민관 합동의 정책 협의기구를 활성화하는 것도 향후 디지털홈 추진의 성패를 좌우할 변수가 될 것으로 보인다.

 

15. 결론

 

지능형 홈 네트워크 분야는 현재 새로이 형성되고 있는 산업으로 표준화 주도 등 누가 먼저 시장선점을 하느냐가 중요하다. 우리나라의 경우 중국 등 동북아의 거대시장을 겨냥한 전략산업 육성할 필요가 있다. 우리나라의 원천기술과 상용화기술은 미국, 일본, 유럽등에 비해 아직 열세이지만 산업화는 초기단계로 대등한 수준이다. 특히 세계적인 디지털기기 제조기술과 초고속 IT 인프라, 그리고 높은 아파트 보급률과 밀집형 주거형태 등과 같은 우리나라의 산업화 기반은 지능형 홈 네트워크 시장 확보에 유리하게 작용할 것으로 보인다.

지능형 홈 네트워크사업이 제대로 추진되면 향후 CDMA, 반도체, TFT LCD에 이은 수출 주력상품으로 떠오를 수 있을 것으로 기대된다. 2007년 1183억 달러에 이를 것으로 예상되는 디지털홈 관련 세계시장에서 홈 네트워크 장비가 13% 이상 차지할 것으로 관측되기 때문이다. 특히 디지털홈 관련 경제적 파급 효과는 올해부터 2007년까지 총 22조원에 이를 뿐 아니라 고용유발 효과도 16만명에 달할 것으로 추산되고 있다. 아울러 초고속정보통신망 고도화를 촉진하고 센서스토리지음성인식가정용 서비스로봇 등 연관 산업의 새로운 시장 창출과 전자상거래 산업의 활성화에도 기여할 것으로 예상된다.

현재 지능형 홈 네트워크 사업은 산자부가 중심 추진체이지만, 정통부와 과기부가 공동으로 협력하는 유형이고, 지능형 정보가전의 경우 산업자원부, 홈서버/홈게이트웨이, 홈네트워킹 및 유비쿼터스 컴퓨팅 등은 정통부와 과기부 등의 공동협력이 필요한 상태이다.

그러므로 지능형 홈 네트워크 산업과 관련하여 각 부처가 추진하는 연구개발 및 혁신 관련 사업의 연계를 제고하고, 총괄적 조정 및 평가를 수행할 국가혁신체계를 정비해야 한다.

다양한 분야에 속한 정부 및 기업들이 원만한 협조관계를 통해 안정된 수익모델을 만들고 소비자 요구에 맞는 제품 및 서비스가 개발되면 지능형 홈 네트워크 시장은 엄청난 규모로 성장할 것이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

■ 참고문헌

우리삶의변화

센서(센서공학, 손병기 편저, 일진사 2002)

경남발전연구원, 지능형 홈 네트워크 산업클러스터 조성방안, 2003. 10.

조명전기설비학회지, 홈 네트워크와 정보통신 기반기술, 2001

ETRI IT 정보센터, 최근의 홈 네트워크 기술동향 및 시장 전망, 2003

마산밸리, 

중소기업청, 

한국전파진흥협회, 

기업나라, 

차세대통신

충주대학교, 

KAIST, 

한국정보통신기술협회, 

유스팟, 

S&C, 

광운대학교다.