(4) 유비쿼터스 IT의 의미
1) 센싱 기술
● 센서 (Sensor)
센서는 외부의 환경 변화를 감지하는 유비쿼터스 IT의 입력 장치를 말한다. 센서는 인간이 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각 등 오감을 통해 인식하게 되는 감각적 정보를 인식하고 빛, 온도, 냄새, 맛 등 물리적, 화학적 에너지를 전기적인 신호로 변환해 주는 역할을 한다. 센서는 전원을 갖고 스스로 동작하는 능동형 센서와 그렇지 않은 수동형 센서로 구분된다.
● 인식 (Identification or Recognition)
인식은 특정 개체의 존재나 속성, 행위 등을 인식하는 기술을 말한다. 바코드는 접촉 방식에 의해 개체의 존재와 그 속에 저장된 정보를 인식하는 기술이며 RFID는 무선 주파수를 이용해서 비접촉 방식으로 즉, 일정한 거리 안에 있는 개체의 존재와 그 속에 저장된 정보를 인식하는 기술이다.
인간의 속성이나 행위에 해당되는 음성, 표정, 동작 (motion & gesture) 등을 전자적인 신호로 인식하는 것도 인식 기술의 일종이라 할 수 있다.
● 상황인지 (Context Awareness)
상황 인지는 인식 기술의 바탕 위에 지능적 처리 기술 (예: 온톨로지, 추론엔진)이 적용되는 것으로서 물리적, 시간적, 신체적, 감정적 상황 (또는 환경)과 그 상황 속에 있는 개체를 대상으로 한다. 즉, 상황 인지란 대상 개체 (예: 컴퓨터의 사용자)가 속해 있거나 연계되어 있는 공간의 속성 (예: 위치, 기온, 시간)과 개체의 상태 (예: 사람의 맥박 수, 체온) 및 상태 변화 (예: 맥박이 빨라짐, 체온 상승)를 종합해서 이를 특정 상황으로 인지하는 기술을 말한다. 예를 들면, 화장실에 들어 간 노인의 맥박이 거의 안 뛰는 상황이 몇 분 동안 계속될 때 이를 119에 연락해야 할 위급 상황으로 판단하는 식의 기술을 말한다.
상황 인지는 컴퓨터 외부의 물리공간과 내부의 전자공간을 보이지 않게 연결하는 기능으로서 다양한 유비쿼터스 애플리케이션을 위해 중요한 역할을 하는 기술이다.
2) 프로세싱 기술
프로세싱 기술은 사람의 두뇌가 수행하는 정보의 분석, 판단, 실행 명령 등을 컴퓨터 시스템 내에서 효율적으로 수행하도록 해 주는 기술이다. 유비쿼터스 시스템에 포함될 프로세서는 소형의 칩에 내장되어야 하므로 간단한 구조를 가진 가운데 실시간 처리, 고성능 처리, 지능형 처리 등이 가능해야 한다.
일본 동경대의 사카무라 켄 교수가 개발한 TRON은 대표적인 실시간 운영체제(OS)로서 마이크로 프로세서의 표준 OS로 활용되고 있다. 지능형 정보처리를 위해서는 에이전트 (agent) 소프트웨어 기술이 주로 활용된다.
☞ TRON (The Real Time Operating System Nucleus): 1984년 사카무라 켄 교수가 개발한 실시간 OS로서 가전제품, 자동차 등에 내장되는 마이크로 컴퓨터에 활용된다. TRON은 지능형 주택, 지능형 빌딩, 지바시를 대상으로 한 컴표터 도시, 교통정보시스템, 디지털 박물관 등을 구축/건설하는 프로젝트에 활용된 바 있다.
☞ 에이전트(agent): 주어진 임무에 대해 자신의 지식(knowledge), 신념(belief), 의도(intention) 등에 따라 다른 시스템과 상호작용을 하면서 자주적으로 실행되는 소형의 소프트웨어를 말한다. 에이전트는 자주성(Autonomy), 협업(Cooperation & Collaboration), 학습(Learning), 지속성(Temporal Continuity), 개성(Personality), 의사소통(Communication), 적응성(Adaptability), 이동성(Mobility) 등의 특징을 갖는다.
3) 인터페이스 기술
인터페이스 기술은 일반적으로 컴퓨터 시스템과 사람 간의 데이터 입/출력, 컴퓨터 시스템 내 구성요소 간의 메시지 송/수신을 위한 기술을 가리킨다. 종래의 정보시스템에서 인터페이스는 주로 문자, 숫자 등을 키보드, 마우스, 펜 등을 이용해서 입력하고 컴퓨터 모니터에 디스플레이 하거나 프린터에 인쇄하는 방식이었다.
유비쿼터스 시스템의 경우는 사물/기기 간 또는 사물/기기와 사람 간의 데이터 입/출력을 위한 기술이 추가된다. 즉, 다양한 멀티미디어 자료는 물론 사용자의 몸짓, 음성, 영상 등을 3차원 공간 내에서 입력 받고 컴퓨터 모니터 외에도 가전기기나 생산 기계 등에 제어 신호로 출력하거나 건물 외벽, 자동차 유리창 등에 투사하고 빈 공간에 홀로그램 형태로 보여 주는 기술 등이 포함된다. 이와 같은 인터페이스는 한 마디로 기계가 중심이 되는 것이 아니고 사람을 중심으로, 사용자가 의식하지 못하는 가운데 컴퓨터가 작동, 실행되도록 하는데 목적이 있다.
사이버 공간에 존재하는 가상세계와 물리 공간에 존재하는 실물을 연계시키는 증강현실 기술, 인간과 컴퓨터 간의 상호작용 자체를 좀 더 쉽고, 편하게 만들기 위한 HCI (Human Computer Interaction) 기술 등이 여기에 포함된다.
☞ HCI (Human Computer Interaction, 인간-컴퓨터 상호작용): 인간과 컴퓨터 간의 상호작용에 대한 이론과 응용을 포괄하는 기술로서 멀티미디어, 컴퓨터 그래픽스, 가상현실 (Virtual Reality), 컴퓨터 언어 (예: VRML: Virtual Reality Modeling Language), GUI (Graphic User Interface), 인지심리, 인지공학, 디자인 등의 요소기술이 복합적으로 활용된다.
4) 보호 기술
인터넷을 중심으로 한 현재의 정보시스템에서도 보안 및 보호는 중요한 문제이었으나 유비쿼터스 환경에서 이는 더욱 더 중요한 문제가 된다. 왜냐하면, 시스템 내에 포함되는 개체 (또는 노드)의 수는 물론 이들 간의 커뮤니케이션 빈도가 기하급수적으로 증가되어 통제력이 약화될 수 밖에 없기 때문이다. 따라서, 기존 e-비즈니스를 통한 상거래는 물론 업무 상의 협업 등 거래에 대한 보호, 개인의 프라이버시 보호, 시스템에 포함된 컴퓨터, 네트워크, 기기/사물 등 시스템 자체에 대한 보호, 그리고 유통되는 콘텐트에 대한 보호 등이 고려되어야 할 기술 과제이다.
유비쿼터스 시스템, 사용자, 거래, 콘텐트 등의 보호를 위해서는 식별 (identification), 인증 (authentication), 기밀성 (security), 무결성 (integrity) 등의 기술이 발전되어야 한다. 예를 들면, 센서 (예: 위치 파악), 생체정보 (예: 지문, 홍채), 행동 특징 (예: 사용자가 종이가 아닌 공중에 손짓으로 한 서명을 3차원으로 인식) 등을 이용한 보호 기술의 개발, 적용이 필요하다.
☞ 인증 (authentication) : 정보를 보내는 사람의 신원을 확인하는 것
☞ 기밀성 (security) : 컴퓨터 시스템이나 네트워크를 통해 전달되는 내용을 제3자가 알아 볼 수 없도록 하는 것
☞ 무결성 (integrity) : 정보가 전달되는 도중에 훼손되지 않도록 하는 것
5) 네트워킹 기술
유비쿼터스 시스템은 컴퓨터와 사용자, 사물/기기 등이 언제든 접속 기능한 네트워크가 될 때 의미를 갖는다. 일본의 노무라총합연구소 (NRI: Nomura Research Institute)는 유비쿼터스 네트워크의 기본적 특성을 브로드밴드 (즉 광대역), 모바일 (이동성), 상시 접속, 제약 없는 (barrier-free) 인터페이스, 그리고 IPv6 등으로 꼽고 있다. (노무라총합연구소 저, 유비쿼터스 네트워크와 시장 창조, 2002)
광대역 네트워크란 동영상, 음악 등 대용량의 콘텐트를 짧은 시간 내에 송/수신 할 수 있는 통신망으로서 1~2 Mbps 수준의 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line, 비대칭 디지털 가입자 회선), 3~6 Mbps 수준의 xDSL, 10~100 Mbps 수준의 FTTH (Fiber-To-The-Home, 댁내 광 가입자망) 등을 포함한다.
이동식 (mobile) 네트워크는 무선 (wireless) 통신의 일종으로 컴퓨터나 장비 (예: 휴대폰)가 저속 내지 고속으로 이동 중인 상태에서도 접속이 가능한 통신망을 가리킨다. 이동통신 기술에는 음성과 SMS (단문 메시지 서비스)를 9.6~14.4 Kbps로 전송할 수 있는 2세대 (예: GSM), 음성과 MMS (멀티미디어 메시지 서비스)를 64~144 Kbps로 전송할 수 있는 2.5세대 (예: CDMA), 멀티미디어를 384 Kbps ~ 2 Mbps 로 전송할 수 있는 3세대 (예: CDMA 2000, WCDMA, EV-DO), 20 Mbps까지 전송 가능한 3.5세대 (예: HSDPA, EV-DV), 그리고 100 Mbps 이상을 목표로 하는 차세대, 즉 4세대 (예: WLAN, WPAN) 기술 등이 포함된다.
상시 접속이란 언제, 어디서나 시간과 공간에 구애 받지 않고 네트워크에 접속할 수 있음을 가리키며, 제약 없는 인터페이스란 누구나 쉽게 원하는 서비스를 이용할 수 있는 활용의 용이성을 가리킨다.
IPv6 (Internet Protocol version 6)는 32비트 길이의 주소를 사용하는 기존의 IPv4를 4배 확장해서 IETF가 1996년에 표준화 한 128비트 길이의 주소체계를 말한다. IPv4는 약 43억 개의 주소를 만들 수 있음에 반해 IPv6는 거의 무한대의 주소 생성이 가능하므로 가상 공간 내의 정보자원은 물론 실 세계에 존재하는 무수히 많은 사물, 기기에 독자적인 주소를 부여할 수 있게 된다.
☞ WLAN (Wireless Local Area Network): 저렴한 비용으로 핫스팟 (Hot spot) 영역에서 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 것으로서 홈 네트워킹, 오피스 네트워킹, 텔레매틱스 등에 활용된다.
☞ WPAN (Wireless Personal Area Network)은 단거리 무선 접속을 위한 네트워크 기술로서 개인의 휴대단말, 센서의 무선 접속에 활용된다. 주요 표준 기술로 블루투스 (Bluetooth), 지그비 (Zigbee), UWB (Ultra-Wideband) 등이 있다.
☞ 블루투스 (Bluetooth): 블루투스는 10세기 덴마크와 노르웨이를 통일한 해럴드 블루투스 왕의 이름에서 유래된 것으로서 1994년 에릭슨사에서 연구를 시작해서 1998년 이후에는 에릭슨, 노키아, 루슨트테크놀러지, 3Com 등의 회사들이 중심이 되어 개발하고 있는 근거리 무선통신 규격이다. 블루투스는 작고 (0.5평방인치), 저렴한 가격 (5달러), 적은 전력소모 (100mW)로 인해 휴대폰, 휴대용PC등과 같은 휴대장치를 근거리 (1m, 10m, 100m)에서 고속 (버전 2.0 경우 2.1 Mbps)으로 연결할 때 많이 활용된다.
☞ 지그비 (Zigbee): 지그비는 ‘지그재그(Zigzag)’와 ‘벌(Bee)’의 합성어로 벌이 꽃을 쫓아 여기저기 다니며 모든 것을 통신한다는 의미를 갖는 근거리 무선통신 기술의 일종으로서 홈 네트워크처럼 초소형, 저전력 무선 통신 응용에 활용된다. 지그비는 2.45 GHz와 868/915 MHz 주파수 대역을 사용하며 반경 30m 내에서 20~250 Kbps의 전송속도를 지원한다.
☞ UWB (Ultra-Wideband, 초 광대역 무선통신): UWB는 무선 반송파를 사용하지 않고 기저대역에서 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 대역을 사용해서 통신이나 레이더 등에 응용되고 있는 새로운 무선 기술이다. UWB는 타 무선통신에 비해 저 전력이므로 간섭효과가 작고, 광대역이기 때문에 근거리 (평균 10~20m, 최대 100m)에서 초고속 (500 Mbps 또는 1 Gbps) 데이터 전송이 가능하다.
6) 유비쿼터스 IT의 특성
유비쿼터스 IT는 다음과 같은 특성을 갖는 것으로 정의된다.
▪ Wearable (착용 가능한): 사람이 몸에 착용할 수 있는 컴퓨터 - 인간과 컴퓨터의 일체성
▪ Nomadic (유목민의, 방랑자의): 이동 중에도 사용할 수 있는 컴퓨터 - 컴퓨팅의 이동성
▪ Pervasive (충만한, 침투성의): 물리 공간 내 어디에든 존재할 수 있는 컴퓨터 - 컴퓨팅의 편재성
▪ Silent (조용한): 소리 없이 작동되는 컴퓨터 - 컴퓨팅의 자발성
▪ Sentient (느끼는, 지각력 있는): 사람이 느끼지 못하는 가운데 작동되는 컴퓨터 - 컴퓨팅의 지각성
▪ Disposable (처분할 수 있는, 1회 용의): 사용 후에 폐기할 수 있는 컴퓨터 - 컴퓨팅의 경제성
▪ Embedded (묻어 둔, 내장된): 사물, 기기 등에 내장될 수 있는 컴퓨터 - 컴퓨팅의 (다양한) 기능성
▪ Exotic (외래의, 이국풍의): 컴퓨터 중심인 기존 방식과는 달리 인간 중심의 새로운 접근방식을 적용한 컴퓨터 - 컴퓨팅의 인간(중심)