[사물인터넷 기술동향(1)] 사물인터넷 하드웨어 기술 동향

[사물인터넷 기술동향(2)] 사물인터넷 통신 기술 동향

스마트폰은 기술의 많은 흐름을 바꾸어 놓았다. 현재의 스마트폰 기술은 스마트폰 장치뿐만 아니라 다양한 하드웨어 장치와 연결할 수 있는 기술로 발전하고 있다. 스마트폰과 연결된 장난감, 온도계, 저울, 현미경 등 다양한 장치로 발전하고 있다. 이러한 장치들이 어떠한 방식으로 연결되고 아이폰, 안드로이드에서 연결할 수 있는 기술 동향 및 방식을 살펴본다.

 

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스마트폰은 기술의 많은 흐름을 바꾸어 놓았다. 소프트웨어 환경뿐만 아니라 하드웨어 환경도 바꾸고 있다.
지하철에서 즐기는 소셜 네트워킹 및 모바일 워킹, 게임, 메신저 등은 일상적으로 볼 수 있는 스마트폰을 통한 생활의 변화다. 물론 이러한 기술적 변화가 좋은지 나쁜지는 추후에 판단할 문제이다. 단지 알 수 있는 것은 쉽게 스마트폰으로 메일을 읽고 답변할 수 있고, 업무를 보고, 친구들과 지속적으로 소통할 수 있는 기술을 손안에 갖게 되었다는 것뿐이다.  

현재 스마트폰의 기술은 스마트폰 장치뿐만 아니라 다양한 하드웨어 장치와 연결할 수 있는 기술로 발전하고 있다. 스마트폰과 연결된 장난감, 온도계, 저울, 현미경 등 다양한 장치로 발전하고 있다. 이러한 장치들이 어떠한 방식으로 연결되고 아이폰, 안드로이드에서 연결할 수 있는 기술 동향 및 방식을 살펴본다.

먼저, 스마트폰과 연결된 장치의 기술적인 접근 방법과 내용을 살펴보고 아이폰과 스마트폰과 연결된 장치의 하드웨어 및 연결에 관련된 프로그래밍 방법을 알아본다. 그리고 블루투스, 와이파이를 이용한 연결 방법, 안드로이드 스마트폰과 연결된 장치의 하드웨어 및 연결에 관련된 프로그래밍 방법, BLE(Bluetooth Low Energy) 및 블루투스의 연결 방법에 대해 살펴본다. 마지막으로 스마트폰을 이용한 사물인터넷(IoT : Internet Of Things) 구현 및 사용에 대해 알아본다.

‌스마트폰 연결 장치들

스마트폰과 연결된 장치들은 무선 조종하는 장난감, 운동량 측정 장치, 스마트폰을 통한 원격 조정 장치등 여러 형태로 분류할 수 있다. 앱세서리(Appcessory)라는 이름으로 불리기도 하며 앱을 통하여 조정하는 장치 혹은 부가 장치로 부르고 있다. 대부분의 장치는 스마트폰에 내장된 블루투스나 WiFi와 같은 통신 방법을 사용하여 연결하거나 마이크, 스마트폰과 PC와의 동기화를 위해 사용하는 커넥터를 통해 연결되는 방법을 사용하고 있다.

ANKI overdriver(그림 1)

그림 1. ANKI사의 오버드라이버 장난감

ANKI 오버드라이버 자동차 장난감은 스마트폰을 통해 원격 제어를 할 수 있다. 인공지능을 이용하여 자율 주행을 할 수 있고, 블루투스를 통해 여러 대의 자동차를 스마트폰을 이용하여 제어할 수 있다.

스패로 로봇(그림 2)

그림 2. 스패로 로봇

스패로 로봇은 공 모양의 로봇으로 블루투스를 사용하여 운용하는 제품이다. 로봇이지만 장난감 형태로 제품을 소개하고 있다. 특히 앱 개발을 위한 SDK를 배포하고 있어 본 제품을 활용한 다양한 앱이 출시되고 있다. 사실상 앱에 연결되는 장치, 앱을 스스로 개발할 수 있는 SDK 제공 등을 통해 진정한 스마트폰용 연결 장치의 형태라고 할 수 있다. 하지만 현재까지는 개인용 로봇 형태의 한계점 때문에 할 수 있는 것이 그렇게 많지 않다는 아쉬움이 있는 제품이다.

락키트론(Lockitron)(그림 3)

 

그림 3. 락키트론

문에 부착된 자물쇠에 장착하는 인터넷 자물쇠다. 블루투스와 충격 감지 센서, 와이파이 등을 내장하고 있어 스마트폰 앱을 이용해서 문을 열고 닫을 수 있는 구조로 되어 있다. 물론, 블루투스를 이용하면 문 앞에서 스마트폰만 가져다 대면 문이 열리는 구조도 있다. 문 앞에서 방문자가 문을 두드리면 문에 장착된 락키트론이 인지해서 그 사실을 스마트폰으로 알려주는 기능을 제공하고 있다. 

세사미 도어락(sesam)(그림 4)

그림 4. 세사미 도어락

세사미 도어락은 락키트론과 같이 스마트폰을 이용하여 문을 개폐할 수 있는 도어락이며 블루투스 통신 방식을 사용하여 문을 제어하게 된다.

위모(WeMo)(그림 5)

그림 5. WeMo

컴퓨터 액세서리 전문 기업인 벨킨에서 출시한 위모(WeMo)는 집안 가전기기들의 전원을 스마트폰 앱을 이용해 쉽게 제어할 수 있도록 해준다. 위모 스위치를 전기 콘센트에 꽂고 위모 스위치에 가전기기의 전원을 꽂으면 위모 모션을 통해서 스위치에 연결된 가전기기의 전원을 켜고 끌 수 있는 기능을 제공하고 있다. 위모 모션은 인터넷에 연결되어 있기 때문에 스마트폰 앱을 이용해서 집 밖에서도 집안의 가전기기의 전원 상태를 체크해 켜고 끌 수 있다.

트와인(Twine)(그림 6, 7)

그림 6. 트와인 장치

그림 7. 트와인의 내부 구조

작은 센서를 이용해 다양한 방법으로 자유롭게 사물 인터넷을 구성할 수 있는 제품도 있다. 직사각형 모양으로 생긴 트와인에는 온도 센서와 가속도 센서 등의 5개 센서가 내장되어 있다. 추가로 외장 센서를 장착할 수 있는 구조로 되어 있다. 이 장치에는 와이파이 모뎀이 탑재되어 센서에서 감지한 데이터를 PC나 스마트폰 등을 통해서 확인할 수 있는 기능을 제공하고 있다. 

특히 이 제품의 특징은 트와인을 다양한 방식으로 구성할 수 있는 스크립트 프로그램을 제공한다는 데 있다. 이 프로그램을 이용하면 센서를 통해서 특정값이 입력되면 특정 동작(SMS, 이메일, 트위터 등의 미리 지정해둔 컴퓨팅 작업)을 할 수 있도록 설계되어 있다. 현관문에 트와인을 장착해두고 문이 열리게 되면 문이 열렸다는 내용을 SMS로 발송하라는 등의 작업을 설정할 수 있다. 트와인에 대해 언급한 이유는 와이파이를 통한 스마트폰의 통신의 경우 트와인과 같은 구조로 구성이 되기 때문이다. 

그림 7에서 보듯이 트와인의 구조는 마이크로프로세서, 센서, 와이파이 모듈 이렇게 주요 3부분으로 구성되어 있다. 그리고 동작을 위한 전원 공급을 담당하는 부분으로 구성되어 있다. 와이파이 모듈의 경우에는 TCP/IP 스택이 내부에 내장되어 있어 웹 서비스를 쉽게 마이크로프로세서에서 구현할 수 있도록 구성되었다. 이러한 간단한 구조로 와이파이를 통해 스마트폰과 연동되는 장치가 구성되는 것이다.

 ‌스마트폰 통신 기술

스마트폰과 연결 장치 간의 통신 방법은 현재 다양한 형태가 존재한다. 현재 스마트폰에는 통신을 위한 대부분의 장치들이 내장된 형태로 구성되어 있고 연결 장치들에 어떠한 장치를 사용하여 스마트폰과 연결할 것인지가 사실상 중요한 요소이다. 블루투스와 같은 통신 방법은 연결 장치에 내장할 때 비교적 저렴하지만 와이파이와 같은 통신 방법은 연결 장치에 내장하기에는 가격이 비싸기 때문이다.

블루투스

저렴한 통신 방식. 일반적인 스마트폰의 경우 와이파이 및 블루투스 장치를 모두 내장하고 있기 때문에 다양한 스마트폰에서 사용할 수 있다. 이번 연재에서 다룰 주요 내용도 블루투스를 사용한 통신 방법에 대해서 다루게 된다. 아이폰에서 블루투스 통신의 경우 이전의 경우에는 애플에서 MFI(Made For IPhone/IPad) 인증을 해야만 장치를 만들 수 있다. 블루투스 4.0 버전으로 오면서 MFI 인증 없이도 아이폰과 연동되는 장치를 개발할 수 있는 형태로 변하게 됐다.

Wi-Fi
스마트폰에서는 문제가 없지만 와이파이 모듈을 탑재한 연결 장치를 만들기 위해서는 하드웨어 사양이 좋거나 TCP/IP와 같은 프로토콜이 내장되어 있는 와이파이 칩을 사용해야 하기 때문에 제품이 가격이 높아진다. 따라서 고급 사양의 제품이거나 고기능을 요하는 제품에서 사용되는 방식이다.

헤드폰잭
스퀘어는 스마트폰상에서 간편하게 신용카드 결제 기능을 제공하면서 혁신적인 서비스로 호평되었다. 이때 스퀘어에서 사용한 방식이 헤드셋을 꽂을 수 있는 헤드폰 잭을 사용했다. 이 방식의 장점은 저렴한 부품으로 스마트폰과 연동되는 장치를 만들 수 있다는 점이다. 이러한 장점 때문에 스퀘어에서도 10달러대의 저렴한 카드 리더를 판매하여 서비스를 제공할 수 있는 것이다.

NFC(Near Field Communication)

그림 8. 스퀘어의 카드 리더

근거리 무선 통신은 13.56MHz의 대역을 가지며, 아주 가까운 거리의 무선 통신을 하기 위한 기술이다. 현재 지원되는 데이터 통신 속도는 초당 424킬로비트다. 교통, 티켓, 지불 등 여러 서비스에서 사용할 수 있다. 스마트폰에서는 그림 8과 같은 NFC 태그를 사용하여 스마트폰과 간단한 통신을 하거나 정보를 전달하는 용도로 사용하고 있다.

그림 9. NFC 태그

 
라영호 대표 _ (주)테뷸라