[이효섭의 Tech 인사이트] ④IoT·5G는 우리 삶을 어떻게 변화시킬까?
[이효섭의 Tech 인사이트] ④IoT·5G는 우리 삶을 어떻게 변화시킬까?
  • 서혜정 기자
  • 승인 2020.03.04 10:45
  • 댓글 0
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이효섭 HEC Paris MBA/Sciences Po 정책학석사 복수학위 과정

IoT와 5G 그리고 애니미즘

[에듀인뉴스] 소프트웨어, 코딩을 넘어 인공지능까지. 빅데이터를 중심으로 한 응응 기술의 발전이 교육에 새로운 시대를 열고 있다. 에듀인뉴스는 ‘이효섭의 Tech 인사이트’를 통해 최신 기술 동향과 역사 간 접점을 찾아 새로운 기술의 개념과 응용 예시를 보다 쉽게 소개하고자 한다. 이번 연재는 어학 공부에 도움을 주기 위해 영문도 함께 제공한다.

통신을 활용한 IoT는 집 안의 모든 것을 원격 제어 또는 자동 제어할 수 있는 세상을 열었다.(사진=https://blog.naver.com/mycom8335/220953749635)
통신을 활용한 IoT는 집 안의 모든 것을 원격 제어 또는 자동 제어할 수 있는 세상을 열었다.(사진출처=https://blog.naver.com/mycom8335/220953749635)

[에듀인뉴스] 공상 과학 소설은 종종 미래를 생생하게 그려낼 수 있는 상상력을 제시한다. 프랑스 소설가 베르나르 베르베르는 2002년에 단편집 ‘나무’(L' arbre des possible)를 출판했다.

이 중 ‘내겐 너무 좋은 세상(Un monde trop bien pour moi)’이라는 이야기에서 주인공은 소란스럽게 대화하는 전자제품으로 가득한 집에서 일상을 시작한다. 머리가 지끈거리도록 쉴 새 없이 떠드는 기계들의 수다를 견딜 수 없게 되었을 때, 갑자기 도둑이 들어온다.

도둑은 물건들을 훔치기 전에 재빠르게 통신 케이블을 끊어버려 기계들이 외부에 도움을 청할 수 없게 만들어 버린다. 주인공은 텅 빈 집에서 수다쟁이 기계들이 없어진 공간의 고요함 가운데 깊은 행복감을 찾는다.

통신 기술은 어떻게 변화해왔나

사물 인터넷 (IoT)은 쉽게 말해 사람의 조작 없이도 기계끼리 통신할 수 있게 해주는 시스템이다. 여기서 ‘통신’이 바로 핵심이 되는 개념이다. 통신 기술이 세대에 걸쳐 발전함에 따라 네트워크의 대역폭과 속도가 대폭 향상되어 통신 기법과 통신에 참여할 수 있는 주체가 확대되었다.

이제 무선 통신의 0G에서 5G의 역사를 한번 살펴보자. 우선, ‘G’란 무선 통신 기술의 진화 단계를 분류하기 위한 세대(世代: Generation)를 의미한다. 무선 통신 기술이란 물리적인 케이블을 사용하지 않고 전자기파를 통해 데이터를 전송하는 기법을 말한다.

- 0G(1970 이전) : 셀룰러 이전 무선 전화 시스템. 폐쇄형 네트워크. 자동차 전화.

- 1G(1970-1980) : 아날로그 셀룰러 시스템. 2kbps. 음성 전용 서비스.

- 2G(1990-2000) : 디지털 셀룰러 시스템. 14-64kbps. 음성 및 짧은 디지털 메시징 서비스.

- 3G(2001-2010) : 광대역. 2Mbps. 음성, 데이터, 멀티미디어, 웹 브라우징 및 TV 스트리밍.

- 4G(2004-2005) : LTE (Long Term Evolution). 200Mbps. 동적 정보 액세스, 초고속 인터넷 및 전세계 로밍.

- 5G(2019 ~ 현재) : New Radio. 1Gbps 이상, 저 지연 (低 還延: Low latency) 네트워크, IoT, 자율 주행 및 스마트 팩토리

무선 통신 기술의 발전으로 더 복잡한 데이터를 더 빨리 안정적인 속도로 전송할 수 있게 됨과 동시에 통신 연결 범위가 크게 확장되었다. 특히 모바일 기기로 통신할 수 있는 속도가 2kbps(1G)에서 1Gbps(5G)로 기하 급수적으로 증가하였다. 이는 무려 50만배 이상 증가한 것이다!

기계는 어떻게 대화할까?

기계가 상호 통신한다는 아이디어는 이미 오래 전부터 고안되어 왔다. 기계 대 기계 M2M (Machine-to-Machine) 통신은 공장에서 생산 자동화 시스템, 출입 보안 그리고 대중교통 요금 지불 등 RFID(Radio-Frequency Identification) 스캐너 형태를 통해 우리 곁에 있어왔다.

물론 M2M 통신은 IoT와 완전히 동일한 개념은 아니다. 그러나 M2M의 기초 원리를 바탕으로 무선 통신 기술의 눈부신 발전은 기계끼리 능동적으로 통신하는 플랫폼, 즉 IoT의 도입으로 이어지게 되었다.

IoT 네트워크에서 개별 기기는 우리 눈에 보이지 않는 네트워크 플랫폼에 연결된다. 최근 기기들은 각종 감지 센서를 이용하여 주변 정보를 수집하고 서보 모터를 통해 각 환경에 반응한다.

다시 말해 IoT는 (1)플랫폼 연결, (2)임베디드 기술(기계에 프로그래밍된 알고리즘), (3)감지 센서 및 (4)서보 모터의 4 가지 필수 요소를 통해 구현되는 것이다.

예를 들면, Google Home 또는 Amazon Echo와 같은 스마트 홈 시스템은 다양한 전자 제품을 위한 연결 플랫폼을 제공할 수 있다. 에어컨과 실내 온도 조절기가 IoT 홈 플랫폼에 연결되면 이 플랫폼에서 서로 상호 작용할 수 있다.

온도 조절기의 온도 센서가 방의 온도가 사전 설정된 값인 26°C보다 높다는 것을 감지하면 이 정보를 플랫폼으로 보낸다. 에어컨에 내장된 시스템은(embedded system) 이 조건에 반응하도록 프로그래밍되어 있다. 홈 시스템이 무선 제어 신호를 에어컨에 보내면 서보 모터가 활성화되고 에어컨이 스스로 켜져 시원한 바람을 보내는 것이다.

부에노스 아이레스는 홍수 예방을 위해 하수구에 센서를 달아 관리하고 있다.(사진출처=https://blog.naver.com/namjkim70/220515731045)
부에노스 아이레스는 홍수 예방을 위해 하수구에 센서를 달아 관리하고 있다.(사진출처=https://blog.naver.com/namjkim70/220515731045)

무한한 가능성

스마트 시티 또한 비슷한 방식으로 구현되지만 훨씬 더 큰 규모로 작용한다.

예를 들어, 아르헨티나의 부에노스 아이레스는 IoT를 사용하여 하수도의 수위를 감지하여 수문을 열어야 할 시점을 제어하고 홍수를 방지한다. 뉴욕 시는 이 기술을 사용하여 시민의 물 소비량에 대한 데이터를 수집한다. 일부 독일 도시는 도시의 대형 쓰레기 수거함에 수천 개의 센서를 부착하여 폐기물 수거 빈도를 최적화하기 위해 IoT를 활용하고 있다.

데이터 클라우드 및 강력한 데이터 분석 기능과 결합된 IoT 및 5G는 막대한 양의 데이터를 처리하여 보다 나은 의사 결정을 내리는 데 도움이 되는 통찰력을 제공할 수도 있다. 이를 통해 정책 분야에서도 향상된 데이터 중심 의사 결정을 내리는 유용한 피드백 루프가 실현된다.

IoT와 5G가 가진 위험 요소는?

인류의 조상들은 만물에 영혼이 깃들어 있다고 믿었다. IoT의 출현으로 우리들은 비슷하면서도 매우 다른 현실을 만들어 내고 있다. 이제 어디에나 존재하는 센서들의 범람으로 개인 정보를 보호하는 것이 더욱 중요해지고 어려워지고 있다.

또한 특정 조건에 반응하도록 기계를 프로그래밍 할 때, 우리는 이런 결정을 기계에 위임하는 셈이다. 따라서, 데이터 위/변조를 방지하는 사이버 보안의 중요성이 더욱 크게 부각되고 있다.

오늘날 이 혁신적인 기술을 활용하는 새로운 방법들은 본격적으로 실험되고 있으며, 점점 우리의 일상에 가까워지고 있다. 어쩌면 언젠가 우리 전기밥솥이 녹음된 단순한 메시지를 재생하는 대신 밥을 어떻게 지을지에 대해 우리와 대화를 나누고 있을지도 모르겠다. 우리가 모르는 사이에 다른 기계들과 우리에 대한 조용한 대화를 나누면서.

IoT/5G and Animism

Science fiction often provides us with the imagination to visualize what the future will be like. In his 2002 book, French novelist Bernard Werber published a series of short stories in his book Tree of possibility (L’arbre des possible). In the story ‘The world is too good for me (Un monde trop bien pour moi),’ the protagonist wakes up to another day in his life in a cacophonous house filled with incessantly talking machines. When he was utterly fed up with the racket of his own possessions, his salvation comes in the shape of an abrupt burglary. As she breaks in, the burglar cleverly cuts off the cables so that the machines couldn’t communicate with external networks to ask for help while being stolen. The protagonist finds peace from the absence of his talking toaster and other chatty appliances.

A brief history of telecommunication technologies

Internet of Things, or IoT for short, is a system that allows machines to communicate without human control. Communication is the central concept here. As telecommunication evolved in generations, the bandwidth and speed of our networks drastically improved, paving the way for new ways, and new things to join the network. Let’s walk along the history of 0G to 5G of wireless telecommunication.

First, the G stands for Generation when we trace and classify the evolutionary stages of wireless technology. Wireless technology is the transfer of data through electromagnetic waves without the use of a physical wire.

- 0G(pre-1970): Pre-cellular mobile radio telephony system. Closed network. Used as car phones.

- 1G(1970-1980): Analog cellular system. 2kbps. Voice only service.

- 2G(1990-2000): Digital cellular system. 14-64kbps. Voice and short digital messaging services.

- 3G(2001-2010): Broad bandwidth. 2Mbps. Voice, data, multimedia, web browsing and TV streaming.

- 4G(2004-2005): Long Term Evolution (LTE) ~ LTE Advanced. 200Mbps. Dynamic information access, high speed internet and worldwide roaming.

- 5G(2019~now): New Radio. 1Gbps+, low latency network, IoT, autonomous driving and smart factories.

The evolution of wireless communication technology has enabled the transfer of more complex data at a higher and more reliable speed while expanding the range of connectivity at the same time. Especially, the speed at which we can communicate using mobile devices has increased exponentially, from 2kbps (1G) to 1Gbps (5G). That is more than a 500,000-fold increase!

How machines talk to each other

The idea of machines communicating with each other has been around us for quite a bit. Machine-to-Machine (M2M) communication existed through forms of RFID (Radio-Frequency identification) scanners in automated factories, security measures, and even transport payment systems. M2M communication is not identical to IoT. However, the evolution of wireless communication technology combined with the backbone of M2M has introduced a coordinated platform of proactively communicating devices, which is IoT.

Beyond what meets our eyes, machines are connected to an invisible network platform. Modern machines use detection sensors to collect information around them and react to their respective environments through using servo motors. In other words, IoT is made possible through four essential backbones: connectivity to platforms, embedded technology, detection sensors, and servo motors.

Let’s look at an example. Smart home systems such as Google Home or Amazon Echo can provide a connecting platform for your appliances. When your air conditioning and thermostat are connected to your IoT home platform, they can interact with each other on this platform. When the temperature sensor in your thermostat learns that the room temperature is higher than a preset threshold of 26°C, it sends this information to the platform. The embedded system in the air conditioning is programmed to react to this new condition. When the Home System sends a wireless control to the air conditioning, the servo motor in the AC is activated, turning itself on to send a cool breeze.

The possibilities are limitless

Smart cities work in similar ways but in a much larger scale. For example, Buenos Aires uses IoT to detect water levels in the sewage to control when to open the water gates and avoid potential flooding. New York City uses the technology to collect data on their citizens water consumption. Several German cities are experimenting with IoT to optimize waste collection frequencies using thousands of sensors in the cities’ garbage bins.

IoT and 5G combined with data clouds and powerful analytics capabilities can process massive amount of data to provide insights that can help us make better decisions. It creates a useful feedback loop to make truly data driven decisions.

The risks of the IoT and 5G

Thousands of years ago, our ancestors believed there were spirits in everyday objects. At the advent of IoT, we are creating a similar yet very different reality. With sensors everywhere, protecting individual privacy is becoming more important and difficult. When we program machines to react to certain conditions, we are giving away control to them to make certain decisions for us. This means cybersecurity is critical to prevent tampering in the transfer of data.

We are still experimenting with new ways to utilize this revolutionary technology, and they are rapidly closing in our very proximity. One day, your toaster may be having a conversation with you on how you like your bread instead of playing back a few simple recorded messages. At the same time, it will be connected to other machines chatting away, preferably in silence unbeknownst to you.

이효섭 HEC Paris MBA/Sciences Po 정책학석사(Digital, New Technology and Public Policy) 복수학위 과정=고려대 법학과/경영학과를 졸업한 이효섭씨는 前 국방부 국제정책관실 통역장교, 前 ㈜한국항공우주산업 KF-X 및 APT 사업 계약협상 담당과장을 지냈으며 Palantir Technologies 런던사무소 근무 예정이다.

"억지로 공부해서 대학도 가고 대학원도 왔지만, 공부하는 재미를 이제서야 깨우친 아저씨입니다. 한번에 읽히는 글, 진실이 담긴 글, 겸손한 글을 쓰기 위해 노력하겠습니다." 

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#IoT #5G

서혜정 기자  eduin@eduinnews.co.kr

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