김성필 한국정보통신기능대학 정보통신설비과 교수
지난 과거 10여년 동안 유선 인터넷 망 보급과 이동통신 기술 발전은 우리의 일상을 바꾸었고 다양하고 새로운 비즈니스 분야를 등장시켰으며, 향후 10여년은 새로운 무선 모바일 서비스의 확대로 유비쿼터스 세상을 열어갈 것이다. 본 기고에서는 그 동안의 정보통신발전 추세를 정리해 보면서, 향후 유비쿼터스 구현을 위해 중요한 임베디드시스템에 대하여 소개하고자 한다. 1) 세상의 변화 - 인터넷과 이동통신
“지난 과거 10여년 동안 유선 인터넷 망 보급과 이동통신 기술 발전은 우리의 일상을 바꾸었고 다양하고 새로운 비즈니스 분야를 등장시켰다.”
90년대 정보통신업계의 또 다른 큰 변화는 인터넷이 가져다 준 변화 외에도 이동통신 기술의 발전으로 모바일 환경의 변화를 들 수 있다. 90년대 중후반 핸드폰의 보급으로 삐삐(pager)는 기억 속에서 빠르게 사라져 갔고 CT폰에 대한 기억도 가물가물하다. 몇 년 전까지만 해도 있었던 흑백 액정의 핸드폰도 거의 사라졌다. 또한 디지털 카메라의 보급으로 한 장 한 장 신중하게 셔터를 누르던 필름 카메라는 찾아보기 힘들어졌다. 핸드폰에는 과거 초창기 디지털 카메라에 버금가는 품질의 디지털 카메라가 핸드폰에 중요한 기능 중 하나로 자리 잡았으며 어릴 적 꿈같던 화상통신이 가능해진 지도 오래다. 이렇듯 우리 사회는 유선망 서비스로 대표되는 인터넷과 무선망 서비스로 대표되는 핸드폰에서 많은 변화와 급속도로 빠르게 발전을 이룩하였다.
“향후 10여년은 새로운 무선 모바일 서비스의 확대로 유비쿼터스 세상을 열어갈 것이다”
과거 학창시절 교과서에서는 세 가지 ‘자동화’ 분야를 이야기 했다. 사무실(OA), 공장(FA), 집(HA)에서의 자동화를 미래 사회의 청사진으로 거론했었다. 지난 10여년의 세월 동안 우리는 정보통신 분야의 빠른 변화를 겪으면서, 홈 오토메이션(HA)이라는 말 보다는 홈 네트워크(Home Network)라는 말로 ‘네트워크’ 관점에서 미래 주거 환경을 계획 했었다. 또한 ‘자동화’와 ‘네트워크’는 원격 제어의 구현을 보다 현실성 있게 만들었다. 다양한 분야의 기술 발전을 바탕으로 최근 우리는 유비쿼터스라는 새로운 개념을 주거 환경을 비롯한 모든 정보통신 영역에서의 미래 사회 청사진으로 제시하기에 이르렀다. 과거의 사용자는 주로 컴퓨터 앞에 앉아 응용 프로그램을 실행시키거나 유선 인터넷의 웹을 통하여 컴퓨터와 대화하고 정보통신 서비스를 이용하였다. 향후 사용자들은 이동 중에도 다양한 모바일 서비스를 요구하게 될 것이며 유비쿼터스 구현은 이러한 요구를 충분히 수용해야 할 것이다.
2) 유비쿼터스 구현 기술과 임베디드시스템
“유비쿼터스(ubiquitos, 편재)란 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 인식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보통신 환경이라는 뜻으로 사물이나 어떤 장치에 컴퓨터(마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러)를 탑재시켜 정보통신이 가능하도록 하는 정보통신기술 또는 정보기술 패러다임을 뜻하는 말로도 사용되고 있다.”
유비쿼터스(ubiquitos, 편재)란 ‘언제나 어디에나 있는’이라는 의미의 단어다. 유비쿼터스라는 말은 마크 와이저에 의해 정보통신용어로 재탄생하게 되었고 그 의미는 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 인식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보통신 환경’이라는 뜻을 가지게 되었다. 또한 사물이나 어떤 장치에 컴퓨터(마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러)를 탑재시켜 정보통신이 가능하도록 하는 정보통신기술 또는 정보기술 패러다임을 뜻하는 말로도 사용되고 있다.
최근 유비쿼터스을 구현하기 위한 구체적인 추진 분야는 U시티다. 즉, 유비쿼터스 구현이 도시를 중심으로 나타나는 것을 U시티라고 볼 수 있다. U시티는 삶의 질을 향상시키고 도시의 경쟁력을 향상시키기 위해 유비쿼터스 기술을 활용하여 언제 어디서나 시간과 장소에 상관없이 유비쿼터스 기반 서비스를 제공하는 도시를 말한다. U시티를 구현하기 위해서는 통신 인프라 및 다양한 기술적 요소를 고려해야 한다.
【U시티 기반 기술】
1. 통신망 기술 : BcN, Wibro, WCDMA, FTTH, WLAN, Zigbee, Bluetooth 등
2. 인식 기술 : RFID/USN
3. 운용 기술 : 임베디드 SW, 미들웨어, CCTV, 콘텐츠 제어 기술, 암호화 기술
유선 통신망 기술은 대역폭을 확장하여 보다 고속 전송이 가능한 방향으로 발전하고 있으며 무선 통신 기술은, 특히 WPAN(Wireless Personal Area Network, Zigbee, Bluetooth)의 경우 통신 속도를 높이고 전력 소모를 줄이는 방향으로 발전하고 있다. 인식기술으로 분류할 수 있는 RFID(무선인식기술) 도입이 가장 빠르게 진행되고 있으며 USN(유비쿼터스 센서 네트워크)에 대한 인력 수요도 증가될 것으로 예상된다. 운용기술인 임베디드 소프트웨어와 개인정보 보호를 위한 암호화 및 보안 기술이 중요한 이슈로 떠오르고 있다.
“유비쿼터스를 말할 때 ‘언제 어디서나’를 이야기 한다. 그 말 속에는 이동 중에도 유선 인터넷에 접속한 것과 같이 정보통신 서비스가 가능해야 한다는 뜻도 포함된다. 유비쿼터스 기술의 중심에는 모바일 기술로 구현된 모바일 기기, 서비스가 매우 중요하게 자리할 것이다. 유선이 아닌 무선 접속이기 때문에 가능한 새로운 서비스가 생겨 날 것이다.”
유비쿼터스 구현은 ‘언제 어디서나’를 만족시켜야 한다. 이 말을 좀 더 넓게 살펴보면 사용자가 이동 중이든 정지 상태에 있든 원활한 통신 서비스가 가능해야 한다는 뜻이기도 하다. 따라서 도시를 중심으로 한 유비쿼터스 구현인 U시티를 구현함에 있어서도 필수적으로 사용자의 이동성을 고려해야한다. 이러한 사용자의 이동성을 고려할 때 사용자가 네트워크에 접속하기 위해 직접 접하게 되는 기술은 무선 통신, 모바일 기술이 될 것이며 서비스 형태는 모바일 서비스가 될 것이다.
현재 가장 널리 보급되었고 사용자들에게 익숙한 휴대 무선 장치인 핸드폰은 이동 중에 네트워크에 접속하기 유용한 장치다. 최근 핫 이슈로 떠오른 스마트 폰은 Bluetooth 무선 통신 기능뿐만 아니라 Wi-Fi를 탑재함으로써 무선 통신 기능이 더욱 강화 되었다. 또한 스마트폰의 화면은 과거 핸드폰의 화면에 비해 매우 커졌으며 화질 또한 매우 개선되었다. 좁은 화면으로 들여다 본 인터넷이 꽤 답답한 느낌을 준 것과 비교하면 스마트폰의 넓어진 화면으로 만나는 인터넷은 웹 브라우징할 ‘맛’을 준다. 스마트폰을 ‘스마트’하게 해주는 제일 중요한 요소는 새로운 핸드폰 운영체재의 편리함과 고기능성 때문일 것이다.
운영체재의 변화 또는 발전이 시스템에 어떤 변화와 개선을 가져다 줄 수 있는지 설명하기 위해 과거 컴퓨터 운영체재로 사용했었던 DOS와 최근까지 지속적으로 발표되고 있는 Window 계열 운영체재를 비교해보면 좋을 것이다. DOS를 컴퓨터 운영체재로 사용하던 시절, 검은색 바탕에 하얀색 글씨가 나타나는 참으로 밋밋했던 사용자 환경과 여러 가지 일을 동시에 수행하지 못하는 기능적 한계를 가지고 있었다. 그러나 90년대 중반 이후 지속적으로 발표되어 온 Windows 계열(Windows 95/98/XP 등) 운영체재는 컴퓨터의 외부 모습과 내부 기능이 많이 발전하였음을 눈으로 볼 수도 있으며 컴퓨터에 대해 깊은 조예가 없는 사람이더라도 그 성능이 진일보하였음을 짐작할 수 있을 것이다. 컴퓨터는 운영체재가 DOS였기에 하지 못했던 일들을 운영체재의 겉(사용자 인터페이스)과 속(운영방식)이 발전된 Windows 계열로 바꿈으로써 DOS 환경에서는 하지 못했던 많은 일을 수행할 수 있게 되었다.
스마트폰 중 iPhone은 iOS를 그리고 안드로이드 폰은 안드로이드라는 운영체재를 각각 탑재했다. 과거 컴퓨터가 운영체재를 개선시킴으로서 새롭게 다시 태어날 수 있었듯, 핸드폰도 기존 운영체재와 다른 새로운 운영체재를 탑재하고 스마트폰이라는 이름으로 등장했다. 핸드폰으로 대표되는 모바일 기술과 인터넷으로 대표되는 유선 네트워크 기술은 유비쿼터스 구현, U시티 구현을 통해 기존에 없던 새로운 통신 환경을 만들어 내면서 다양한 비즈니스 모델의 도전을 기다릴 것이다.
“유비쿼터스 구현을 위해 기존 정보통신기기들은 임베디드시스템 형태로 진화하고 있으며, 새로운 개념의 정보통신기기가 임베디드시스템 형태로 등장할 것으로 기대된다.”
유비쿼터스를 구현하기 위해 많은 전자장치와 정보통신기기들은 복잡하고 섬세한 기능을 수행할 수 있어야 할 것이며 일부 장치들은 네트워킹 접속 기능이 필요할 것이다. 시스템에 대한 기능적 요구가 높아감에 따라 이를 수용하기 위해 정보통신 기기들은 임베디드시스템 형태로 진화할 것이다. 따라서 임베디드시스템 기술은 유비쿼터스 구현을 위한 중요한 기술이 될 것이다.
임베디드시스템을 간단하고 쉽게 설명하면 한마디로 컴퓨터(computer)다. 보통 컴퓨터라고 부르는 개인용 컴퓨터(personal computer)는 어려 사람들이 다양한 목적으로 사용한다. 문서 작업을 하기도 하며, 엑셀 프로그램을 이용하여 테이블 문서를 만들기도 하며, 게임을 하기도 하며, 노래를 듣기도 하고, 동영상을 보기도하며, 인터넷을 통해 웹 브라우징을 하기도 한다. 따라서 다양한 기능의 여러 프로그램을 수행하기 위해 용량이 큰 메모리가 필요하고 여러 가지 응용 프로그램을 저장할 대용량 하드디스크도 필요하다. 또한 여러 사용자의 다양한 요구를 충족시키기 위해 컴퓨터를 관리하는 프로그램인 Windows XP와 같은 운영체재의 구조도 복잡하다.
임베디드시스템은 시스템이 수행해야하는 기능이 한 두 가지로 정해져 있다. 정해진 특정 기능을 수행하기 위해 꼭 필요한 하드웨어 장치와 프로그램만으로 구성된다는 점이 우리가 흔히 컴퓨터라고 부르는 PC(personal computer)와 다르다. 따라서 임베디드시스템이란 특정 기능 수행을 목적으로 시스템 구동 프로그램이 탑재된 컴퓨터라고 말 할 수 있다. 임베디드시스템의 개발을 용이하게 하고 시스템의 동작을 안정적으로 보장하기 위해 임베디드시스템에 알맞은 운영체재가 탑재 되면서 “특정 기능을 수행할 목적으로 소형 운영체재가 탑재된 컴퓨터 형태의 시스템”을 임베디드시스템이라고 부르기도 한다. 임베디드시스템의 예로는 전기밥솥, 자판기, 라우터, 자동차 내부에 들어가는 컴퓨터, 주유소에 있는 주유기, RFID 응용 시스템, USN 장치, 핸드폰, PDA 등 이루 헤아릴 수 없이 많다. 조금 ‘똑똑’한 기기는 다 임베디드시스템 형태의 시스템으로 보면 틀림 없을 것이다.
3) 임베디드시스템 구현 기술
“임베디드시스템 구현 기술의 핵심은 마이크로프로세서(마이크로콘트롤러)에 의한 제어와 구동이다!”
임베디드시스템은 시스템의 동작과 운용을 마이크로프로세서나 마이크로콘트롤러로 처리하는 시스템이다. 이런 하드웨어 구성을 갖는 시스템의 자원(마이크로프로세 또는 마이크로콘트롤러, 메모리, 주변 장치 등)을 관리하고 조정하기 위해 별도의 운영체재 프로그램을 탑재할 수도 있으며 운영체재 프로그램 없이 하나의 응용 프로그램이 필요한 자원 관리 및 처리 그리고 목적하는 기능을 수행하도록 구성할 수 있다.
“임베디드시스템이 동작하도록 생명을 불어 넣는 기술은 컴퓨터 언어를 이용한 프로그래밍 기술이다!”
특정 기능 수행을 목적으로 임베디드시스템의 하드웨어를 설계했을 때, 그런 하드웨어에 생명을 불어넣고 기능을 수행하게 하는 것은 소프트웨어인 응용 프로그램이다. 여기서 응용 프로그램이란 임베드디스템에게 수행할 것을 명령하는 명령어 리스트 또는 업무 지시서다. 임베디드시스템의 마이크로프로세서에게 해야 할 일들을 지시하기 위해서는 마이크로프로세서가 이해할 수 있는 언어로 말을 해야 하는데, 그러한 언어를 ‘컴퓨터 언어’라고 한다. 따라서 임베디드시스템을 구동하고 제어하기 위해서는 컴퓨터 언어와 프로그래밍 기법 즉, 마이크로프로세서와의 대화 기법을 알아야 한다. 사람 사회에도 영어가 있고 한국어가 있고 불어가 있는 것과 유사하게 컴퓨터 언어의 종류도 다양하다. 임베디드시스템의 마이크로프로세서에게 해야 할 일들을 지시하기 위해 사용될 수 있는 여러 가지 컴퓨터 언어가 있지만 주로 ‘C언어’라는 컴퓨터 언어가 사용된다. 따라서 임베디드시스템과 대화 하기 위해, 명령을 지시하기 위해서는 C언어라는 컴퓨터 언어 학습과 프로그래밍 기법에 대한 학습이 선행되어야 한다.
임베디드시스템을 위한 운영체재로는 여러 가지가 있는데 그 중 리눅스, Window CE 등이 대표적이며 유비쿼터스 센서 네트워크 장치를 위한 운영체재로는 TinyOS가 있다. 리눅스 계열이 임베디드시스템을 위한 운영체재로 많은 관심을 끌었던 이유는 돈을 주고 사야하는 Window CE와 달리 무료라는 점과 리눅스 운영체재 프로그램의 코드가 개방되어있기 때문이다. 즉 누구나 리눅스 프로그램 코드를 고쳐 자신이 고려하는 시스템에 맞도록 기능을 수정 하거나 필요하지 않은 기능을 삭제함으로써 시스템에 최적화하기 용이하기 때문이다. TinyOS는 유비쿼터스 센서 네트워크 장치들의 특성인 저전력 소모, 작은 규모의 하드웨어/소프트웨어 환경에 맞도록 개발된 운영체재이다.
4) 맺는 말
지난 과거 10여년 동안 유선 인터넷 망 보급과 이동통신 기술 발전은 우리의 일상을 바꾸었고 다양하고 새로운 비즈니스 분야를 등장시켰다. 향후 10여년은 새로운 무선 모바일 서비스의 확대로 유비쿼터스 세상을 열어갈 것이다.
유비쿼터스(ubiquitos, 편재)란 사용자가 컴퓨터나 네트워크를 인식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보통신 환경이라는 뜻으로 사물이나 어떤 장치에 컴퓨터(마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러)를 탑재시켜 정보통신이 가능하도록 하는 정보통신기술 또는 정보기술 패러다임을 뜻하는 말로도 사용되고 있다.
유비쿼터스를 말할 때 ‘언제 어디서나’를 이야기 한다. 그 말 속에는 이동 중에도 유선 인터넷에 접속한 것과 같이 정보통신 서비스가 가능해야 한다는 뜻도 포함된다. 유비쿼터스 기술의 중심에는 모바일 기술로 구현된 모바일 기기 및 모바일 서비스가 매우 중요하게 자리할 것이다. 유선이 아닌 무선 접속이기 때문에 가능한 새로운 서비스가 생겨 날 것이다.
유비쿼터스 구현을 위해 기존 정보통신기기들은 임베디드시스템 형태로 진화하고 있으며, 새로운 개념의 정보통신기기가 임베디드시스템 형태로 등장할 것으로 기대된다. 임베디드시스템 구현 기술의 핵심은 마이크로프로세서(마이크로콘트롤러)에 의한 제어와 구동이다. 임베디드시스템이 동작하도록 생명을 불어 넣는 기술은 컴퓨터 언어을 이용한 프로그래밍 기술이다.
유비쿼터스 구현을 위한 유선 네트워크 접속 환경 및 무선 네트워크 접속 환경의 확대 및 변화는 기존 비즈니스 영역의 확대와 더불어 새로운 비즈니스 영역이 생겨날 것이다. 유비쿼터스는 과거 인터넷과 웹이 우리 사회를 크게 변화시켰듯이 다시 한번 정보통신업계에 큰 기회를 안겨줄 것이다.
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