강재경 LG전자 디지털네트워크 연구소 선임연구원

휴대폰이나 PC주변기기의 사용방법을 크게 향상시키는 무선통신 방식의 블루투스에 대응 하는 제품의 개발 및 판매가 활발히 진행되고 있다. 본고에서는 블루투스의 용도, 실용화의 문제점, 기술발전 동향에 대해 알아보겠다.

지난 수년동안 세계적으로 휴대전화가 급속히 보급됨에 따라 이것을 이용하여, 전자우편을 송수신을 하는 모바일 컴퓨팅(mobile computing)도 활발하게 실시되고 있으며, 대부분의 경우, 노트북 PC와 휴대전화간의 접속에 케이블을 사용하고 있다.
지금 해외에서는 "IrDA냐 블루투스(Bluetooth)냐."하는 차세대 무선 인터페이스 규격을 두고 IrDA 진영과 블루투스 진영간의 논쟁이 한창이다. 블루투스는 98년 5월 스웨덴의 에릭슨, 핀란드의 노키아, 미국 IBM 및 인텔, 도시바의 5개 회사가 결성한 업체단체 "Bluetooth SIG"(Special Interest Group ; 블루투스 개발을 이끌 통신과 컴퓨터 산업분야의 회사들간의 컨소시엄)에서 제정한 무선통신 규격(IEEE 802.15)이다. 이 기술을 사용하면 각종 전자기기간의 통신시에 물리적인 케이블없이 무선주파수를 이용, 고속으로 데이터를 주고받을 수 있다. 현재 이동통신단말기를 이용해 인터넷에 접속하기 위해서는 데이터 통신 기능을 갖춘 단말기와 노트북, 그리고 이 둘을 연결하는 별도의 케이블이 필요하다. 그러나 블루투스가 상용화하면 기기간의 데이터 통신이 무선통신으로 이뤄지며 블루투스 기능을 갖춘 디지털카메라, 프린터 등 각종 기기에도 케이블 연결이 필요없게 된다. 또한 블루투스는 데이터 통신 기능뿐만 아니라 음성통화에도 특화된 기능을 겸비하고 있다. 주파수 대역은 2.4GHz로 IrDA를 사용하는 적외선 인터페이스와는 달리 통신시에 기기와 방향을 맞추지 않아도 사용이 가능하다. 즉, 휴대폰을 주머니나 가방에 넣은 상태에서도 무선헤드폰만을 이용하여 통화가 가능하다는 것이다. 블루투스 SIG는 1999년 6월 영국에서 개최한 1차 포럼에서 "Bluetooth 1.0" 규격을 정했다. 블루투스 1.0은 데이터 전송속도 1Mbps, 전송거리는 10∼100m로 규정하고 있다.

현재 블루투스 SIG는 전세계 1,600여개사 이상이 참여를 하고 있으며 마이크로소프트, 3Com, 루슨트테크놀러지, 모토로라 등의 참여로 전세계적 규격으로 자리 매김을 공고히 하고 있다. 국내에서도 블루투스 국내 표준을 위한 블루투스 한국 SIG가 설립되어 활발한 활동을 펼치고 있다. 특히 블루투스는 개방형(Open) 규격을 지향하고 있기 때문에 이에 따른 라이센스를 지불할 필요가 없으므로 전세계 업계의 많은 관심을 끌고 있다.

단거리 무선통신 규격인 블루투스 기능을 탑재한 제품은 낮은 가격, 낮은 전력 소비라는 목표아래 PC카드, 전화회선용 모뎀 이외에도 PDA(휴대형 정보단말기)를 위한 컴펙트 플래쉬형 카드, 소형의 프린터 서버, 휴대전화, 디지털 카메라, 무선펜 등이 출시되었으며 날로 그 응용범위를 확대해 가고 있다. 초창기 대부분의 제품은 PC와 주변기기간의 무선 접속이 블루투스의 큰 역할이었으나 현재에는 이러한 기본기능 이외에도 플러그 앤 플러그 기능, 대기상태에서 바로 통신상태로 전환됨으로써 자동적으로 전원이 인가되는 기능 등의 여러 가지 부가 기능도 갖추고 있다.
블루투스의 활용은 우선 PC주변기기나 휴대폰 접속 케이블이 사라진다는 것이다. 또 헤드폰이나 동영상 모니터 등 휴대폰 각 기능을 분리하는 용도, 휴대폰을 PC의 무선모뎀으로 사용하는 용도, 공중 액세스 포인트까지의 무료 액세스 회선의 미디어, 무선결재 기능, 출입문이나 PC의 무선인증 시스템 등 여러 분야에서 활용할 수 있다.

블루투스가 성공하기 위해 해결해야 할 몇 가지 과제가 있다. 과제는 크게 4가지로 나누어 볼 수 있다.

첫째는 가격적인 문제로서 블루투스 기능을 탑재한 장비를 얼마나 저렴하게 만들 수 있는가 하는 것이다. 한편 비교적 고가의 pc주변기기 제품도 무선 LAN제품과 경쟁관계에 있다. 하지만 반도체 제조기술의 발전과 더불어 칩 가격이 하향화되어 가고 있는 추세이다. 예를 들어 필립스사에서 현재 공급중인 VWS26001은 에릭슨의 블루투스 모듈의 기저대역(baseband)에 사용되고 있다. VWS26002도 에릭슨의 블루투스 모듈의 기저대역에 사용되고 있으며, ASIC 기반의 인터페이스와 필립스가 개발한 DECT(유럽 무선전화규격) 기반의 송수신기 UAA3558과 조합해서 사용할 수도 있다. VWS26001/2는 VLSI사가 개발한 것으로, VWS26002는 양산이 가능하도록 설계되었다. 이후 필립스가 개발한 Blue Berry(PCD87550)과 UAA3558의 조합으로 이행될 수 있다. 제2세대인 PCD87750은 소프트웨어 기반의 기저대역 컨트롤러로 ARM 7 코어, 불루투스 코어(링크 컨트롤러) 및 128k 바이트인 OTP, 8k 바이트인 SRAM을 1칩에 집적한 것이다. 블루투스 보급의 열쇠는 말할 필요도 없이 비용이라고 생각되며, 비용을 억제함과 동시에, 양산성 향상을 통한 비용 절감을 추구하고 있다. 등장 초기의 블루투스 비용은 20달러 정도였으나, 2000에는 10달러 내외, 2001년에는 5달러 내외, 그리고 2002년 이후에는 5달러 이하가 될 것으로 전망하고 있다. 또한 블루투스 시장은 송수신기와 링크 컨트롤러만으로 형성되는 하드웨어 시장과 RF와 기저대역을 통합 1칩 블루투스 시장으로 2분화될 것으로 전망하고, 이 방향에서 제품을 공급해 나갈 계획을 세우고 있다.

둘째는 제도나 규제상의 문제로서 세계 공통의 규격인 블루투스가 국경을 초월하여 사용되어질 것인가 하는 문제이다. 불루투스는 전세계적으로 면허없이 사용할 수 있도록 2.4GHz대의 ISM 밴드를 이용하고 있다. ISM 밴드에서는 기본적으로 스펙트럼 확산 방식을 이용하는데, 회로 구성를 간략화할 수 있고, 전자레인지 등의 간섭에 비교적 강하다고 하는 주파수 호핑(FH: Frequency Hopping) 방식을 채용하고 있다. 그러나 블루투스는 2.4GH대역의 전파를 사용하므로 일반적인 무선기기보다 전파법 등의 규제를 받지 않지만 대부분의 국가에서는 무선기기의 인증 절차를 거쳐야 한다. 그러나 각국의 인증 결과를 상호 인정하는 국가들이 늘어나고 있는 추세여서 블루투스 탑재기기가 국가에 상관없이 자유롭게 사용될 수 있을 것이다. 블루투스 사양은 물리계층, 데이터 링크 계층에 해당하는 "코아"와 어플리케이션의 토대가 되는 중간층의 "프로화일"로 구별된다. 기기간에 동일한 프로파일을 가지지 않는 경우 연결이 되지 않을 수 있으므로 어느 제조업체가 독자적으로 규격 표준화를 만들 수는 없을 것이다. 단지 외부 디자인 등의 한정된 부분만을 독자적으로 만들 수 있을 뿐이다.

셋째는 사양이나 기술적인 문제로서 블루투스의 성능이나 상호 접속성, 다른 무선기기와의 전파간섭 등이다. 다양한 2.4GHz대의 무선기기는 동일한 주파수를 사용하는 다른 기기와 전파 간섭이 발생하게 된다. 모든 불루투스 디바이스는 하드웨어적으로는 모두 같지만, 그 상황에 따라 마스터(master) 또는 슬레이브(slave)라 부르는 상태를 취한다. 마스터와 슬레이브들은 최소 구성 단위인 피코네트(PICONET)를 구성한다. 또 소비전력의 저감을 의식한 스탠바이(standby) 상태도 정의되어 있다. 처음에 통신을 개시한 블루투스 디바이스가 마스터로 되어, 피코네트 내의 슬레이브와 호핑 패턴(hopping pattern)의 동기 등을 행하는 구성으로 되어 있다. 동일한 피코네트 안에서는 슬레이브간에 혼신이 일어나지 않도록 마스터가 통신을 제어한다. 기본적으로는 1호핑 슬롯(625μs=1/1600초)을 단위로 하여 TDD(Time Division Duplex)로 송수신을 한다. 데이터 전송의 처리량으로는 단일방향/비대칭으로 최대 721kbps이다. 다른 피코네트에서는 마스터의 MAC 어드레스를 기본으로 하여 결정된 주파수 호핑(FH) 패던으로 구별되기 때문에 간섭 문제를 해결할 수 있다. 단지 피코네트가 협소한 지역에서 몇 번 중첩되는 경우에는 간섭 문제를 무시할 수 없게 되지만 실제적으로 심각한 혼신의 염려는 없다. 주의할 점은 무선 LAN의 통신 방식에서 간섭이 크게 일어난다는 것이다. 블루투스는 DS방식을 사용하는 무선 LAN보다도 FH방식의 무선 LAN, 특히 저속 무선 LAN과 비교적 강한 간섭을 일으킨다는 것이다. 또한 홈네트워킹에 블루투스를 사용할 경우 음성통신에 혼신이 일어나지 않도록 해야한다.
넷째는 서비스 관련 문제로서 전자상거래나 정보서비스의 액세스 수단으로서의 이용을 목표로 하는 경우에 휴대폰의 유료 서비스와 경쟁관계에 있게 되는 것, 그리고 동영상 등의 고속통신이 필요한 경우 전파환경에 더 주의할 필요가 있다는 것이다. 차세대 이동통신이라 불리우는 IMT-2000에서 동화상통신은 중요한 서비스 중의 하나이다. IMT-2000에서 사용하는 MPEG-4에 의한 동영상을 블루투스로 PC에 전송할 경우 전송품질이 좋다고 말할 수 없다. 블루투스의 통신 속도는 속도모드를 선택할 경우 실제로 723.2kbit.sec이다. IMT-2000의 최대 속도는 384kbit/sec이므로 충분하다고 여길지 모르나 이것은 간섭이 없는 이상적인 환경에서 1대 1로 통신하는 경우에 한정된다. 또한 전파환경이 나쁜 경우, 블루투스의 오류 정정 기능이 보증하는 비트오율(BER)은 0.1%밖에 안된다. 부연하면 1000비트 중 1개의 비트가 에러가 생길 수 있다는 것으로서 1 프레임이 2840비트이므로 하나의 프레임안에 여러 개의 에러 비트가 존재할 수 있다는 것이다. 즉 고속모드를 사용하는 경우에 전파환경이 나빠지게 되면 급격한 성능(throughput) 저하가 발생하게 된다. SIG에서는 이 통신속도를 최대 20Mbit/sec까지 향상시키기 위한 작업을 진행중이며 현재로서는 어플리케이션 측면에서 대응을 하고 있다.

블루투스는 "간단한 주변기기의 게이블을 무선으로 교체"하려는 초기의 역할을 넘어서서 모바일 기기를 사용한 전자상거래(EC) 기능, 휴대폰 무선의 보완, 인증이나 전자 결재용 인터페이스까지 그 역할이 확대되고 있다. 통신 거리 규격도 처음에는 10m이내라는 가정에서 출발하여 이제는 전력 공급에 여유가 있는 기기는 50 ∼ 100m 정도의 거리에서도 통신이 가능해지고 있다. 또한 프로파일 "국지 위치 측정" 기능을 이용하여 위치 정보 서비스, 휴대폰을 이용한 전자결재, 무선 전화의 액세스 포인트 제공, 정보 검색, 전자게시판 등의 각종 정보 서비스 제공을 위한 인프라를 개발 중이다. 블루투스의 경쟁 기술로는 HomeRF, WPAN 등이 있다. 서로 중복되는 영역에서의 기술 경쟁이 치열해 지고 있고 서로의 기술과 기능을 수용해 나가고 있다. 미국 시장조사 회사 가트너가 영국회의를 토대로 발표한 "블루투스 시장의 3단계 발전 전망" 보고서를 보면, 첫 단계에서는 어댑터카드나 USB 단자 부착 PC, 고기능 휴대폰 등에 채택돼 2001년까지 13억달러 규모의 시장을 형성할 것으로 예측된다. 두번째 단계에는 저가의 모바일 제품, 무선전화, 개인휴대단말기, 가정용 네트워킹기기, 자동차 등으로 블루투스 탑재 기기가 크게 늘고, 세번째 단계에는 거의 모든 휴대기기에 채택돼 2005년에 시장 규모가 32억달러로 확대될 전망이다. 점차 그 역할이 증대하고 있는 블루투스는 앞에서도 언급했듯이 PC와 휴대전화의 접속을 비롯하여, 여러 가지 응용을 생각할 수 있다. 프린터, 디지털카메라 등과의 데이터의 송수신, PDA와의 데이터 동기 등, 사용의 편리성을 대폭 향상시키는 기술로 주목받고 있다. 불루투스 개발에 따른 새로운 서비스 영역의 개척과 공동 규격 채용, 기존 시설의 재활용, 효율적인 운영 방안 등을 통하여 비용을 절감하고 소비자의 욕구를 충족시킬 수 있는 서비스 개발을 통하여 수익을 창출하고 불루투스 표준에 국내 기술이 채용되도록 기술 개발에 총력을 기울여야 할 것이다.