Trillion 센서, IoT 시대의 동반자
센서로 새로운 가치를 창출
센서 분야의 전문가들은 향후 10년 내에 전 세계에서 사용되는 센서의 개수가 1조개에 다다를 것으로 'Trillion 센서‘ 시대를 전망하고 있다. 사용되는 센서의 개수가 이렇게 급증하지만 실제 시장에서 센서를 활용한 경쟁은 새로운 센서를 혁신적으로 개발하는 모습보다 공정 혁신을 통해 가격 경쟁력을 향상시키고 복합적인 목적의 센서를 개발하려는 움직임이 더 크다.
복합 센서를 통한 차별화 기능 및 서비스의 구현이 산업 경쟁력으로 부상할 것으로 예상돼 센서 제조사, 장비 제조사, 클라우드, 서비스 제공기업에 이르기까지 다양한 업체들이 Value-Chain 상에서 각자의 기술을 기반으로 서로 유기적인 협력이 필요한 시점에 있는 것이다.
장비업체들은 지문 인식 센서, 환경 센서 등을 빠르게 시스템에 적용하는 동시에 다양한 하드웨어 Form-Factor를 통해 센서를 활용한 기기의 강점을 극대화시키고 있다.
또한 서비스 기업들은 최적의 상태로 관련 제품을 제공하기 위해 특화 센서를 도입하거나 다양한 센서를 탑재해 직접 시장에 제품을 출시하고 있다. 기업들 간의 센서 활용은 경쟁과 협력으로 이미 시작됐다. 센서를 적용한 장비와 이어지는 서비스의 출시와 함께 본격적인 IoT(Internet of Thing) 시대가 열리고 있는 것이다.
스마트폰, 웨어러블로 센서 사용 급증
아이폰을 시작으로 휴대 전화에서의 센서 사용이 급증했다. 최근 출시되고 있는 스마트폰에 보통 탑재된 센서의 개수는 약 20개에 이른다. 각종 안전 관련 신기능들이 구현되는 자동차의 경우 2015년경 한 대당 약 200개 이상의 센서가 사용될 것으로 예상된다.
또한 밴드, 시계 형태의 웨어러블 기기에서도 센서를 도입해 적극적으로 활용하는 모습을 보여주고 있다. 센서 사용의 본격화로 스마트폰, 태블릿과 같은 IT 산업이 주류를 이루는 시대에서 건강, 교육, 의료 등의 비 IT 시대로 영역 확장이 이뤄지고 있다.
사물, 기계 간 통신에 대한 연구는 90년대부터 M2M(Machine-to-Machine) 또는 IoT(Internet of Thing)라는 이름으로 지속돼왔지만 일반 사용자들이 체감할 정도로 구현되기엔 부족한 실정이었다. 지나친 기술 중심(Tech-Driven)의 접근으로 컴퓨팅 환경(CPU, Storage, 네트워크 등)의 제약을 벗어나지 못했고 사용자에겐 외면됐던 것이다.
이러한 한계를 극복하고 스마트폰 시대를 통해 진화된 컴퓨팅 기술로 이제까지 시도돼지 않았던 가능성들이 열리고 있다.
① Trillion 센서 시대의 도래
작년 10월 스탠포드 대학에서 열린 ‘Trillion Sensors Summit’에서는 센서 분야의 주요 기업, 연구기관들이 한 자리에 모였다. 센서 분야에서만 200여편 이상의 논문을 발표하며 ‘센서의 아버지’라고 불리는 스탠포드 대학의 Janusz Bryzek 교수는 이 자리를 주최하며 향후 10년 이내에 지구상에 사용되는 센서의 개수가 약 1조개를 넘어설 것이라고 예측했다.
센서 제조자 중심의 낙관론처럼 비춰질 수도 있겠지만 인텔, HP, 보쉬, 퀄컴 등 다양한 분야의 기업들 역시 5~10년 이내의 Trillion 센서 시대를 전망하고 있다. 이는 단순히 센서 제조기업뿐만 아니라 모바일 프로세서, 장비 제조사, 서비스업체 등 다양한 산업 군의 기업들이 공통적으로 센서를 사용해야만 하는 시대가 다가오고 있음을 의미한다.
한국센서연구조합에 따르면 현재 기술적으로 구현 가능한 센서의 종류는 약 350가지에 이른다. 센서를 연구하는 주요 방향은 ① 이전에는 센싱(Sensing)할 수 없었던 새로운 영역에 대한 연구, ② 센서의 제조 공정, 작동 원리 등의 혁신(예 : 3D 프린팅 등의 기술을 활용한 Flexible 형태 센서), ③ 전력 소비 향상을 통한 가용성 확대(예 : 운동, 열 에너지의 변환을 통한 자가 발전 센서), ④ 기존 센싱 가능 영역에 대한 정확도와 정밀도를 향상시키는 연구(예 : 미세동작 감지 센서) 등으로 나눌 수 있다.
향후 5~10년 내 1조개 이상의 센서가 사용될 만큼 급속하게 센서 사용의 확대를 가지고 오는 주요 요인은 이전에 존재하지 않았던 신규 센서나 혁신적인 센서 제조 공정을 개발하는 것이 아니라 이미 개발된 센서들의 조합으로 센서 사용을 확대하려는 움직임이 더 크다. 센서 분야의 전문 컨설턴트인 Roger Grace에 따르면 새로운 센서가 개발돼 기술 검증, 가격 경쟁력을 확보해 범용적으로 쓰이기까지는 이론적으로 약 28년의 기간이 소요된다고 한다.
가속도계, 자이로스코프 등의 센서를 예로 보더라도 이미 80년대 이전부터 기술이 개발돼 2000년대부터 상용화됐다. 이 센서들은 스마트폰에 본격적으로 도입돼 시장이 급속히 확대됐고 시장 확대에 따른 가격 하락으로 다양한 기기에 범용적으로 사용됐던 것이다. 실제로 이 센서들은 초기 스마트폰의 가로/세로 화면 전화, 게임 컨트롤과 같은 일부 기능에 사용됐을 뿐만 아니라 현재 밴드, 시계 등의 웨어러블 기기를 통해 Fitness 서비스, 헬스 케어 분야 등 그 적용 범위가 IT산업을 넘어 광범위하게 사용되고 있다. 대표적인 센서 제조 기업인 STMicroelectronics에 따르면 이와 같은 전 세계 모션 센서 시장 규모는 지속적으로 증가해 2017년에는 1조 7,000억원에 이를 것으로 전망하고 있다.
하지만 이러한 센서 사용의 확대가 단순히 기술 발달과 협업을 통한 시너지로만 가능해진 것은 아니다. 발달해온 모바일 컴퓨팅의 진화, 네트워크 인프라 확대, 클라우드 컴퓨팅의 보편화는 이미 개발됐으나 제대로 사용되지 못했던 센서를 활용한 시스템 및 서비스를 실현하고 있다.
모바일 프로세서의 발전으로 센서 모듈과 같은 작은 장치에서도 저전력으로 고성능의 정보 처리가 가능하게 됐고, WiFi/3G/LTE 등의 통신 인프라 확대는 여러 기기들의 연결성(기기-기기, 기기-인터넷)을 확장했다. 클라우드 컴퓨팅은 센서에서 수집된 정보를 인터넷 공간에 저장, 처리할 수 있게 만들었고 이를 통해 인터넷 기반 빅데이터 및 다양한 서비스와의 결합을 한몫 거들었다. 따라서 이러한 발전된 컴퓨팅 기술이 다양한 기기 및 서비스를 구현하며 그 응용 영역도 넓히고 있는 것이다.
② 센서로 새로운 가치를 창출하는 기업들
센서 활용을 촉진시키는 관련 기술의 발달에 따라 단일기기 혹은 서비스가 사용하는 센서의 개수 및 범위는 점차 증가하고 있다. 스마트폰의 경우 사용자가 정보를 입력할 수 있는 수단은 터치, 문자 입력(Typing), 음성 인식 등으로 제한적이었으나 최근 다양한 센서를 이용해 인간이 물리적으로 입력 불가능한 정보 혹은 높은 정밀도의 정보를 수집 가능하게 발전시키고 있다.
입력 정보만의 한계로 인해 구현하기 힘들었던 기능 및 서비스를 실현하고 서비스의 고도화를 통해 새로운 가치를 만들어 내고 있는 것이다. 센서 활용이 본격화되는 시장에서 기업들은 Value-Chain 상 각자 영역의 핵심 경쟁력을 유지, 강화하며 다른 기업과 유기적으로 개발에 임하고 있다.
MEMS, 콤보센서를 생산하는 센서 제조사
센서 시장은 모바일 환경을 중심으로 급속히 성장하고 있다. 특히 초소형, 고집적도 반도체 기술을 활용한 MEMS(Micro Electro-Mechanical System) 센서의 사용 확대는 스마트폰과 같이 크기, 전력 소비 등의 제약이 많은 제품에서 센서 활용도를 높여준다.
MEMS 시장 조사 기관 Yole Development에 따르면 세계 MEMS 센서 시장은 연평균 13.8%의 성장률(2012년~2017년)로 지속 성장이 예상된다. 그 중 스마트폰, 태블릿 등과 같은 모바일 디바이스에 사용되는 센서 시장의 연평균 성장률은 26%이며 이는 최근 출시되고 있는 웨어러블 장치의 확산과 함께 더욱 가속화될 것이다.
모바일 환경에 사용되는 센서의 확대는 특히 가속도계, 자이로스코프와 같은 모션 감지 센서를 활용한 서비스 급증이 주된 동력이다. 최근 스마트폰 혹은 밴드형 장치에서 증가하고 있는 Fitness용 앱들은 주로 사용자의 운동량 측정을 기반으로 다양한 부가 서비스들을 구현한다.
센서 제조사들은 MEMS 센서의 복합적 활용이 증대됨에 따라 두 개 이상의 센서를 하나의 패키지로 구현한 콤보(Combo) 센서를 출시해 시장의 필요에 대응하고 있다.
이 센서들은 각기 센싱(Sensing)하는 기능은 다르지만 제조 공정상의 높은 유사성 때문에 하나의 패키지로 제작하기 용이하다. 시장조사기관 IHS에 따르면 이와 같은 콤보센서 시장은 2012년을 시작으로 본격적으로 확대돼 2016년에는 모션 센서 시장의 약 50%에까지 이를 것이라고 예상하고 있다.
콤보센서 기반 모션 센서 이외에도 향후 스마트폰을 중심으로 다양한 센서가 탑재될 것으로 보인다. 특히 온도/습도/기압/공기 오염도 등을 센싱해 사용자에게 건강, 주변 상황에 대한 정보를 전달하는 앱과 서비스 출시가 확산되고 센서 제조사들은 다양한 환경 센서들의 시장 확대에도 대응하는 모습을 보여주고 있다. 즉 게임, 동영상 등 IT 영역 중심의 서비스가 센서를 통해 여러 영역으로 확대되고 있는 것이다.
바이오, 환경 센서 등을 도입하는 장비 제조사
그 동안 스마트폰, 태블릿 분야에서는 최신 모바일 OS와 고성능 하드웨어 탑재 등과 같은 성능 위주의 스펙이 주된 경쟁의 요소였다. 하지만 모바일 OS의 성능이 점차 안정화, 평준화돼 감에 따라 고성능 프로세서 등을 통해 제공되는 컴퓨팅 속도 향상이 사용자 체감 성능에 더 이상 주요 요인으로 작용하지 못하게 됐다. 이에 주요 스마트폰 제조사들은 차별화를 위해 신규 센서 혹은 기존 센서를 소프트웨어적으로 활용한 다양한 기능 및 UX를 제공한다.
예를 들어 생체 정보를 활용한 인증 및 결제 시장의 잠재력을 인지한 제조사들의 경우 지문 인식 기술을 빠르게 구현하고 있다. 현재는 잠금 해제 등 사용자 인증에 제한적으로 시작되고 있지만 향후 복합 센서 등을 활용한 인증의 완성도가 높아지게 되면 모바일 인증, 결제 시장도 더욱 탄력을 받을 가능성이 높다. 또한 제조사들은 온/습도, 기압, 심박 센서 등 다양한 바이오, 환경 센서 등을 경쟁적으로 탑재한 스마트폰을 통해 서비스 영역을 확장하고 있다.
바이오, 환경 센서의 도입은 웨어러블 장치 등의 IoT 환경에서 적극 활용 중이다. 이 장치들은 스마트폰과는 달리 하나의 장치에서 사용하는 센서의 개수는 적고 특화 서비스에 적합한 센서가 사용된다. Fitness용 밴드형태 장치는 모션 센서의 민감도를 알맞게 조정하고 하드웨어의 Form-Factor 또한 정밀하고 정확한 센싱을 할 수 있는 형태로 개발함으로써 특화 서비스를 최적의 상태로 제공한다.
웨어러블뿐만 아니라 환경 센서 등을 활용한 거치형 센서 장치들도 발전을 거듭하고 있다. ‘Netatmo'의 경우 온도/습도/CO2 센서 등을 탑재해 실내 공기 상태를 센싱하는 기능을 발휘한다. 이러한 환경 센서를 활용한 장치들은 향후 흠, 빌딩 내의 공조 시스템, 가전 등과 연동이 가능하다는 점을 고려하면 잠재력 및 확장성이 크다고 할 수 있다.
제조사들은 가용성이 높아진 범용화된 센서를 활용해 다양한 기기에 서비스를 구현해내며 이러한 움직임으로 IoT 시대는 한 단계씩 진화하고 있다.
IoT 기반 서비스를 실현하는 클라우드 기업
급속히 확산되는 센서의 활용이 센서 네트워크, 유비쿼터스 컴퓨팅과 같은 키워드로 대변됐던 과거의 M2M, IoT 시도들과 다른 점은 사용되는 센서의 양과 영역만이 아니라 센서를 통해 센싱되는 정보를 수집, 분석하고 2차적으로 활용할 수 있는 클라우드 환경도 보편화된 것이다. Amazon의 AWS(Amazon Web Service) 등과 같은 클라우드 컴퓨팅 환경은 그 동안 로컬 디바이스가 담당했던 정보 저장(Storage), 처리(Computing) 기능을 인터넷 상의 인프라로 제공해오며 급속히 보편화됐다.
이러한 물리적 인프라를 기반으로 최근에는 IoT 환경에서 사물들을 하나로 묶어 서비스를 구현하는 IoT 클라우드가 개발되고 있다. Xively, Evreything, Electric Imp 등과 같은 기업들은 Amazon 등이 제공하는 HW 기반 클라우드 인프라를 활용해 다양한 기기를 연결/제어하고 서비스를 가능하게 하는 SW 클라우드 환경을 제공한다. 이 기업들은 IoT 기반 장치/서비스 제공자들에게 다양한 사물들이 센싱한 정보를 처리할 수 있는 환경을 선사한다.
또한 클라우드 환경에서 간단한 프로그래밍을 통해 연결된 기기들이 수행하는 기능, 서비스를 자유롭게 구현할 수 있게 만든다. 과거에는 사물 자체에서 정보를 수집하고 처리하는데 그쳤다면 이제는 클라우드 환경에서 센서를 통해 센서 정보를 복합적으로 분석하고 그 분석에 기반해 기기를 제어한다. 실시간으로 필요한 기능을 구동할 수 있는 등 다양한 IoT 기반 서비스를 실질적으로 실현하게 된 것이다.
센서로 상황 정보를 활용하는 서비스 기업
Google, Amazon과 같은 IT 서비스 기업들은 기존 서비스를 기반으로 센서 정보를 활용하고 있다. Google의 경우 검색 엔진을 통해 이미 엄청난 양의 인터넷 기반 빅데이터를 보유하고 있지만 더 나아가 센서 정보를 사용해서 데이터양을 더욱 확보하기 위해 노력하고 있다.
PC 환경과 다르게 모바일 환경에서는 사용자의 주변 환경이 실시간으로 변화되기 때문에 동일한 키워드로 검색을 하더라도 상황별로 사용자가 검색으로 요구하는 정보는 다르다. 또한 상황마다 사용자가 자신의 상황 정보(Context)를 명시적으로 나타내기는 물리적으로 한계가 있다.
센서는 이런 한계를 극복하기 위한 해법이 된다. 사용자가 굳이 입력하지 않더라도 센서는 최대한 많은 상황 정보를 수집해 최적화된 정보, 서비스 전달이 가능하기 때문이다. Google은 Google Glass에서만 봐도 모션 센서, 카메라 등의 약 7가지 센서를 복합적으로 도입하고 있다.
또한 최근 가정 내 실내 온도와 사용자의 움직임 감지를 자동으로 조정하는 기기의 제조사인 Nest를 인수했다. Google에게 Nest는 자동 온도 조절이라는 기능 자체보다도 Nest에 탑재된 센서를 사용한 수집 가능한 정보가 더 큰 의미를 갖는다고 할 수 있다.
Nest가 수집하는 온도 정보 및 사용자 움직임 정보와 같은 가정환경에서 상황 및 패턴 정보는 Google의 기존 서비스와 접목돼 향후 다양한 상황인지(Context Awareness) 서비스로 구현될 수 있다. Google은 기존 인터넷 기반 빅데이터의 영역을 실시간 상황 정보의 영역까지 넓히는 도구로서 센서를 활용하고 있는 것이다.
Amazon의 경우 센서를 사용해 기존 E-Commerce를 강화하고 있다. Kindle 등을 통한 eBook, Video 콘텐츠 판매에 집중했던 Amazon은 6대 이상의 카메라를 단 스마트폰, 태블릿 등을 출시할 예정이다. 다중 카메라를 도입해서 영상 콘텐츠 감상에 최적의 조건을 제공한다는 것이다. 사용자의 눈동자 또는 머리 움직임을 감지해 장치 기능을 자유롭게 제어할 수 있고 따로 3D 안경을 쓰지 않고도 3D 영상을 감상할 수 있도록 개발 중이다. 또한 음성인식 및 바코드 스캔을 통해 사용자의 Amazon 계정 장바구니에 자동으로 상품을 담아주는 바(Bar) 형태의 IoT 장치 시제품을 출시해 센서를 적절히 활용한 사례라 할 수 있다.
또한 비 IT 영역 기업들의 센서 도입이 본격화되고 있다. 센서를 사용해 사람이 직접 측정하고 입력할 때 일어날 수 있는 오류를 최소화하며 번거로움을 덜어 서비스의 격을 한 층 높여가고 있는 것이다. 대표적으로 물류기업 Fedex는 배송하는 물품 중 주변 기온, 습도 등에 취약한 물품의 안전한 배송을 위해 ‘Senseaware’라는 장치를 사용하기 시작했다. 환경 센서 및 위치 정보를 습득할 수 있는 센서를 탑재한 기기를 배송하는 물품에 부착해 실시간으로 주변 환경 정보를 수집하고 즉각적인 조치를 취할 수 있는 제품이다.
이와 같이 센서 사용은 IT 산업뿐만이 아니라 비 IT 영역에서도 활발히 전개되고 있다. 인간의 인지 능력 및 입력의 한계를 넘어 센서가 광범위한 영역의 정보를 획득하고 모바일 컴퓨팅과 클라우드 환경과 같은 기술을 응용해 과거의 M2M/IoT와 다른 실체화된 IoT 시대의 모습을 나타내고 있다. 기업 간의 센서 경쟁과 협력은 이미 시작됐고 대응전략을 수립하는 것이 새로운 시대의 우선 과제일 것이다.
출처 | LG경제연구원(www.lgeri.com)
