사물인터넷 ( IoT ) 스케치

- 요약 -
 
IoT 디바이스

각종 센서 (온도,조도,습도,오염,소음,행동등) ,  가전제품 , 산업제품 등 

IoT 서비스

에너지/가전/위치추적/자동차/원격제어/물류/유통/금융/보안/안전/의료/자산관리/환경

IoT 통신 프로토콜

z-wave /zigbee/wi-fi/LoRa 등

IoT 표준 플랫폼

 디바이스와 어떻게 통신할수 있느냐에 대한 고민이 끝나면, 그 디바이스가 “무엇을 할수 있습니다.” 라고 하는 말을 알아 들을 수 있고, A 제품에게 들은 말을 B 제품에게 실행 시킬수 있는 공통 언어가 있어야 한다. 이렇게  모든 디바이스와 대화를 나눌수 있는 공통된 행동/특성 명세를 IoT 표준 플랫폼이 담당하는데 현재 표준화 전쟁중이며, 각 플랫폼을 연결해주는 솔루션 을 개발하는 업체도 생겨나고 있다. oneM2M / Thread / OIC / AllSeen등의 플랫폼 표준기구가 있다.

밤 1시가 넘어가는 지금 ,  제안서를 마무리 하며  여유가 생겨서 몇 자 끄젹여 봅니다.
수개월전에도 IoT 관련해서 글을 남긴적이 있는데요,  그때와 마찬가지로 특별히 기술적인 이슈에 대해 깊이있는 글이 아니라서 스케치라는 제목을 붙였습니다.  (깊이있는 기술을 잘 모르기도 합니다)

* 이 글에서 말 하는 내용이 모두 100% 사실이 아닐 수 도 있음을 견지 하시길 바랍니다.

그 전 게시글에서는 LGU+ 의 홈IoT 에 대해서 이야기 했었는데, 아마 작년 가을부터 엄청나게 광고하면서 대리점을 통해서 판매가 이루어 졌을 겁니다. 제가 하는 오프라인 IT 스터디에서도 혼자 사는 여성분이 , 저 서비스를 받으셨는데요.  회사에서 집에 있는 고양이가 심심해? 무서워? 할까봐 스마트폰으로 스위치를 조작하길 원한게 구매의 이유였습니다. 스위치 말고도 엣지디바이스로는 스위치,플러그,에너지미터,도어락,가스락,창문열림센서,온도조절기(린나이,귀뚜라미),애견활동량계,애견 자동급식기,CCTV등등 여러가지 있는것으로 아는데 , 가장 많이 팔린것은 무엇일까요?  생각해보시길~ 많이 팔린것을 알면  IoT 시장에 관한 통찰을 조금 얻을수 있을겁니다.   (댓글로 상위  2개 찍어보세요~ ㅋㅋ) 

자 오늘 이야기 할 부분은 IoT 를 이루는 환경이 어떻게 이루어져있는지 알아보겠습니다. 

다음과 같이 4가지입니다. (제 생각입니다. 공식적으로 정해진건 아님) 

• IoT 디바이스  +  (허브,컨트롤러) 
  
• IoT 서비스
  
• IoT 통신 프로토콜
  
• IoT 표준 플랫폼
  
  

위의 4가지에 대해서 스마트그리드의 예를 기반으로 하나씩 이야기 해 보도록 하죠.

IoT 디바이스  +  (허브,컨트롤러)

엣지디바이스라든지, 유틸리티라고도 말해지는데요. LGU+ 제품들 예에서 말한것처럼  "스위치,플러그,에너지미터,도어락,가스락,창문열림센서,온도조절기(린나이,귀뚜라미),애견활동량계,애견 자동급식기,CCTV" 이런 제품들을 말합니다.각종 센서 (온도,조도,습도,오염,소음,행동등) ,  가전제품 , 산업제품 등이 모두 포함됩니다. (그 자체가 IP 를 가지고 있지 않아도 됩니다. 아무 상관없습니다) 

한 종류의 디바이스를  가지고 썰을 풀어보도록 하죠.  "전기 미터"  라는게 있는데요.

네  집집 마다 설치되있는,  "전기 계량기"  입니다.  이놈의 전기 계량기 가지고 멀 할 수 있을까요?  
전기를 얼만큼 사용했는지 측정 합니다. -.-;;;

현재 우리나라는 피크요금제를 할 수 가 없습니다. 피크요금제란건, 가장 전기가 많이 사용되는 계절,시간 때에 전기값을 비싸게 받는 요금제입니다. 한 여름에 전력이 고갈될 상황에 , 원자력발전소를 더 짓는거 보단 더 아껴서 에너지 균형을 맞추는게 좋아보이는데요.  ( 여기서 , 대기업에 제공하는 산업용 전기는 엄청 싸네 마네...같은 이야기는 제외하겠습니다. 빡치는 문제죠 ㅎㅎ)   아끼게 만들기 위해서는 , 피크타임때 전기값을 엄청 비싸게 때려 버리면 됩니다.  

근데 그렇게 하려면, 여러가지 시스템이 갖추어져야하는데 우선 먼저 가정마다 해당 시간때 얼만큼 사용하고 있는지를 알아야하는데, 현재 우리나라는 그런 시스템이 갖추어져 있지 않습니다. 그냥 한달 총 전력사용량만 계산합니다. (저압 수용가 기준)

저런 시스템을 갖추기 위해서는 "전기 미터" 가 각 가정에 보급되야하는데, 그게 비싸면 보급하기 힘들겠지요. 따라서 "전기 미터" 자체를 싸게 만들면 IoT 세계에서 성공 할 가능성을 부여받습니다. 당연한가요;;;

단지 전기의 사용량 만 재는게 아니라,  양방향  즉  전기 사용량은 한전으로 보내고, 한전은 전기 미터를 조절하고 이렇게 양방향으로 통신을 하면 좀 더 진정한 IoT 를 하고 있다라고 볼 수 있겠습니다.피크요금제가 적용되기 전에 가정내에서 사용되는 전기를 자동조절할 수 있으면 좋으니깐요.

이런 디바이스를 통제할 허브,컨트롤러 기술도 역시 필요합니다. 이 컨트롤러에는 무선통신모듈이 들어가야하며, 직접 웹서비스를 할 수 도 있으며, 클라우드측과의 TCP/IP 통신을 해야 할 수 도 있습니다.

IoT 서비스

에너지/가전/위치추적/자동차/원격제어/물류/유통/금융/보안/안전/의료/자산관리/환경 등에서
사용될수 있는  서비스  즉 비지니스 모델은 무궁무진 하겠죠? 

위에 디바이스에서 "전기 미터" 를 가지고 썰을 풀었으니, IoT 서비스에서도 전기 미터 기반으로 
서비스에 대해 이야기 해보겠습니다.

발전소를 더 짓거나 , 국민들아 좀 전기 쓰지마~라고 단순하게 요구하지  않고도 에너지 균형을 맞출수 
있는 새로운 방법이 있는데, "수요반응" 이라고 합니다.  이 개념은 굉장히 재밌습니다.

우리나라에서 전기가 유통되는 과정은

발전소 -> 전력거래소 -> 한전 -> 아파트 or 산업체 등 소비자

이렇게 됩니다.  즉 발전소에서 전기를 만들어서 , 거래소에 흥정을 붙이면 한전은 그걸 사다가 님 한테 팝니다.

발전소는 아주 저렴한 원자력발전부터 시작해서 화력 , 가스 , 그리고 열라비싼 민간기업발전소까지 있습니다. 평상시에는 저렴한 원자력발전소 전기를 사다가 팔기때문에 한전은 수익이 남습니다만, 전기가 모자르면 아주 비싼 민간발전소 전기를 사서, 일반가정에게 동일한 가격을 주고 팔아야하기때문에 손해가 남니다. 

이걸 해결하는 방안은,  국민들이여 좀 전기좀 쓰지마세요~~ 라고 해서 전기수요를 줄이는 방법이 있고, 저렴한 원자력발전소나 거대 화력발전소를 더 지어야 할 거 같습니다. 라고 말하기도 합니다. 그러나 이제 
국민 수준도 올라고오 해서 쉽게 저런 시설들을 짓기가 힘들어졌습니다. 

그런 상황에서  선진국스러운 신기한 방식이 생겼으니, 이름 하여  수요반응 (DR) 입니다.

이 방식은 저 위에 언급한 "전력거래소" 에 전기를 파는걸 발전소 뿐 만 아니라,  전기를 소비하는 소비자들도 팔 수 있게 하는 스토리입니다.  어? 내가 전기를 어떻게 만들어서 팔어? 라고 생각하실지 모르겠는데요.

전기를 만들어서 파는게 아닙니다.   전기를 안 쓴다고 말하는게  파는겁니다.  이해가 안가시죠? ㅎㅎ

자, 찬찬히 설명해 보겠습니다.  

"전기가 엄청 모자르는 타이밍" 에 한전은 전력거래소를 통해서 비싼 민간발전소 전기를 1000원에 사서, 
소비자한테 200원에 팔아야합니다.
보통때라면 100원에 사서 200원에 팔았으니,  100원 이득이지만, 저렇게 되면 -800원 손해입니다. 
이때,  소비자들이  좀 덥지만 전기를 안쓸께,  안쓰는 대신 " 300원 내놔 " 라고 하는겁니다. 
즉 전력거래소에 300원으로 경매를 올리는겁니다.
그러면 한전은 1000원짜리 전기를 사는 대신해, 전기를 사용하지도 않은 소비자한테  300원을 줍니다.
그럼 한전의  손익계산은?? 

네 -300원 손해가 아니라 그나마 500원 덜 손해보게됩니다.

소비자들이 전기를 사용하면 -800원이었는데 그나마 손해가 줄어들은거죠?  
이런 매커니즘으로  소비자들은 사용하지도 않은 전기를 전력거래소에 팔 수 있게됩니다.
지금 현재는 전기를 얼만큼 아꼈는지 계량가능한 , 전기를 아주 많이 소비하는 소비자들을 대상으로 시행되지만 , IoT 가 아주 발달하고, 전기가 아주 비싸진다면  아파트 단지라든지 , 모든 국민들 대상으로 실행이 될 여지가 있습니다.

어떤  IoT 가 발달해야하냐고 묻는다면, 먼저 전기미터기가 저렴해져야하고, 수많은 댁내의 미터기에서 나오는 빅데이터를 처리/분석/학습 할 수 있어야 하며, 양뱡향 통신 및 센서 및 가전기기들 간의 커뮤니케이션이 되서 쌈박한 서비스가 가능해 져야합니다. 

IoT 통신 프로토콜

Z-Wave / Zigbee / Wi-Fi / 블루투스 등이 있으며 재미가 없기때문에 간단하게 알고 넘어가겠습니다. 
집안에서 만약 냉장고라든지, 오염센서가  인터넷에 연결되려면 , 각각 인터넷에 연결되어도 좋지만, 집안에 게이트웨이를 두어서 모든 센서는 게이트웨이와 접속하고 그 게이트웨이가 인터넷으로 연결되면 좋습니다. 이때 센서,냉장고와 게이트웨이가 통신을 하는 방식이 Z-Wave 무선 통신으로 합니다. Wi-Fi 로 해도 되지만 집안에서는 주파수 특징상 간섭받을 확율이 커지기때문에 , Z-Wave 가 더 낫습니다. 그리고 Z-Wave 는 저전력통신이기때문에, 전기를 별로 사용하지 않습니다. 통신을 위해 사용되는 전기가 낭비되지 않는다는 것이며, 센서의 배터리가 오래가게 합니다. 
참고로 LGU+ 는 Z-Wave 기반으로 무선통신을 합니다. 대전에 Z-Wave 인증센터를 개소했으며,
LGU+ 는 Z-Wave 얼라이언스 회원사입니다. 

마지막으로 Z-Wave 얼라이언스끼리의 디바이스가 서로 자동적으로 알아차리진 못합니다. 광고와는 다르게 호환성에 문제도 있구요. Z-Wave 는 표준이라고 하지만, Z-Wave 를 가져다 사용하는 거대 밴더들은 자기만의 허브를 만들고 있습니다. 다른 Z-Wave 제품을 사다가, 집에 설치해도 , LGU+ 허브가 못 알아차린다는거죠. 대중성에 발목을 잡는 큰 문제입니다.

주로 임베디드소프트웨어 개발자가 라이브러리를 이용하여 칩에  코딩을 합니다. 

IoT 표준 플랫폼

디바이스와 어떻게 통신할수 있느냐에 대한 고민이 끝나면, 그 디바이스가 “무엇을 할수 있습니다.” 라고 하는 말을 알아 들을 수 있고, A 제품에게 들은 말을 B 제품에게 실행 시킬수 있는 공통 언어가 있어야 합니다. 이렇게  모든 디바이스와 대화를 나눌수 있는 공통된 행동/특성 명세를 IoT 표준 플랫폼이 담당하는데 현재 표준화 전쟁중이며, 각 플랫폼을 연결해주는 솔루션 을 개발하는 업체도 생겨나고 있습니다.
있어보이게 말하자면 IoT Device 사이의 상호운용성(Interoperability)을 보장하는 표준을 정의하기 위해 

Allseen Alliance(퀄컴 주도)
    *  LG 전자,시스코,샤프,MS,하이얼 등 참여
Thread 그룹(구글 주도)
   *  삼성전자,ARM 등 참여
OIC 그룹(인텔 주도)
   *  Atmel, 델, 브로드컴,심성등 참여
oneM2M 그룹 (세계 주요 표준화 기관이 공동 설립) 
   * 한국TTA, 유럽ETSI,북미,TTC 등 참여
   * 해외기업 AT&T, 스프린트, 에릭슨, 시스코, 화웨이, 퀄컴, 알카텔루슨트, 인텔 등 참여
   * 국내기업 SKT, KT, LGU+, 삼성전자, LG전자 등 참여

들이 편먹고 있습니다.

삼성전자는 Thread 그룹과 OIC 그룹에 참여 중이며, 애플은 아직 컨소시엄에 참여하지 않고 있습니다.

이렇게 IoT 첫번째 스케치를 마무리 하겠습니다.