사물인터넷의 확장으로서 사이버 물리 시스템
앞서 마흔 번째 글에서 설명하였듯이, 5G 및 5G 이후의 미래 이동통신 기술이 과거의 이동통신 기술과 다른 가장 큰 차이점은 사람 사이의 통신을 위한 서비스보다 사물과 사람, 사물과 사물 간 통신을 위한 서비스와 기술 향상의 비중이 크게 늘었다는 것이다. 5G 이동통신부터는 사물 간 통신을 이용한 서비스와 상품들의 등장이 본격화되면서 지능형 사이버 물리 시스템이 사회 곳곳에 확산되어 사회 인프라 전반이 지능화될 것이라고 설명하였다.
이번 글에서는 사물 간 통신을 위한 사물인터넷(Internet of Things; IoT)과 사물의 지능을 높이는 기술인 에지 컴퓨팅(Edge computing) 기술이 사이버 물리 시스템(Cyber-Physical Systems)과 빅데이터 기술의 발전에 어떻게 관련되어 앞으로 영향을 줄 것인지 같이 생각해보도록 하자. 사물인터넷과 에지 컴퓨팅 기술은 사이버 물리 시스템의 가장 외곽, 또는 최전방에서 사용자와 직접 접하는 기술이기 때문에 사이버 물리 시스템의 발전으로 나타나는 변화를 사용자가 가장 쉽게 체감하게 할 기술 영역이 될 것이다. 이와 함께, 다른 기술들에 비해서 상대적으로 적은 자원과 비용, 시간을 필요로 하는 기술 영역이라 새로운 상품과 비즈니스 기회를 발견하기에 용이하여 앞으로 사이버 물리 시스템의 발전을 체감하는데 가장 큰 영향을 줄 기술 영역이다.
먼저, 사물인터넷(IoT)이 사이버 물리 시스템과 어떤 관련이 있는지 같이 살펴보자. 이를 위해서는 사물인터넷과 관련된 개념과 역사를 조금 살펴볼 필요가 있다.
사물인터넷이라는 용어는 1999년 프록터 앤드 갬블(Procter & Gamble(P&G))에서 브랜드 매니저로 근무하던 케빈 애쉬턴(Kevin Ashton)에 의해서 처음으로 사용되기 시작하였다[2]. 그가 이 용어를 사용하기 시작했던 초반에는 과거 유사한 개념의 말로 많이 쓰였던 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)나 사물지능통신(M2M)과 비슷한 개념으로 많이 사용하였다. 하지만, 케빈 애쉬턴의 사물인터넷에 관한 후반부의 글에서 사물인터넷의 중요한 요소로 사람이 등장하기 시작하며, 이 때부터 기존에 유사한 개념으로 사용되었던 용어인 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)나 사물지능통신(M2M)의 확장된 개념으로 발전하기 시작했다[2].
과거 많이 사용되었던 “유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)”는 센서로부터 수집되는 데이터가 센서 데이터를 분석하는 사람으로 전달되는 단방향 데이터 수집을 위한 네트워크의 성격이 강하다. 센서 네트워크에 연결된 센서들은 데이터 수집이 목적인 수동적인 디바이스인 경우가 많으며, 센서들이 수집해 보낸 데이터를 분석하는 주체는 자동화된 인공지능 시스템이 아닌 사람인 경우가 많았다. 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)는 또한 특수한 목적을 위해 개별적으로 구축되며, 각 디바이스에 부여되는 식별자는 해당 센서 네트워크 내에서는 고유한 값이지만, 지구 전체에 있는 센서 네트워크 모두에서는 고유한 값이 아니다[2].
“사물지능통신(M2M)”은 “유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)”와 함께 “사물인터넷(IoT)”과 비슷한 의미로 많이 사용된 용어 가운데 하나이다. 하지만, 당시 “사물지능통신(M2M)”이 쓰인 배경을 살펴보면 오늘날 사용되는 “사물인터넷(IoT)”과는 다른 차이점을 볼 수 있다.
“사물지능통신(M2M)”은 앞서 언급한 “유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)”와는 달리 데이터가 단방향으로만 흐르는 것이 아니라, 사물지능통신(M2M) 네트워크에 연결된 디바이스로부터 데이터를 전달받은 중앙의 서버에서 자동화된 데이터 처리나 의사 결정을 한 후, 다시 디바이스를 제어하거나 동작시키는 피드백 데이터를 중앙의 서버에서 디바이스까지 전달하도록 양방향으로 데이터가 흐른다. 이 때문에 데이터 수집보다는 디바이스 제어를 위한 성격이 강한 네트워크이다[2].
“사물지능통신(M2M)”은 “유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)”와 같이 특수한 목적을 위해 구축되는 폐쇄적이고 지역적인(local) 네트워크이다. 사물지능통신(M2M) 네트워크가 인터넷에 연결되어 사물인터넷과 유사한 성격으로 동작, 운영되는 경우도 있기는 하지만, 이 때에도 가상사설망(Virtual Private Network; VPN)과 MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 기술로 논리적으로 망을 분리해서 사용하기 때문에 사실상 특정한 목적에 맞는 폐쇄적, 지역적인 네트워크로 운영된다[2].
“유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)”와 같이 “사물지능통신(M2M)”에 부여되는 식별자들은 해당 “사물지능통신(M2M)”에서는 고유하지만, 지구 전체의 사물지능통신(M2M) 전체를 통틀어서 고유하지 않다. 이런 측면에서는 “유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)”와 비슷하며, 사물인터넷이 IPv4, IPv6 기반으로 전지구에서 식별될 수 있는 고유의 식별자를 가지게 되는 것과는 달리 지역적(local)인 성격이 강한 기술이라고 볼 수 있다[2].
위에서 설명한 “유비쿼터스 센서 네트워크((Ubiquitous Sensor Network; USN)”와 “사물지능통신(M2M)”에 비교해서 “사물인터넷(IoT)”은 인터넷과의 연결을 통해 사람이 사용하는 휴대용 단말기, 인터넷 서비스와 사물 간 연결성과 이로 인한 개방성이 좀더 강조된다. 사물인터넷의 개방성으로 인해 사물인터넷에 연결된 모든 디바이스와 사물들은 각자 고유한 식별자를 가지게 되어 전역적(global)인 성격이 강해지며, 인터넷에 연결된 사물들은 앞으로 IPv6 주소 형태의 고유 식별자를 가지게 될 것으로 보인다[2].
“사물지능통신(M2M)”은 서로 같거나 비슷한 종류의 기기들이 각자 서로 사전에 정의된 지능(intelligence)을 가지고 특정한 목적을 위해 연결(예를 들면 공장자동화 등)되어 사전에 정의된 작업을 협업의 형태로 수행한다. 하지만, “사물인터넷(IoT)”은 연결의 대상이 인터넷에 연결된 모든 서비스와 사물, 그리고 이동통신 단말을 사용하는 사람으로 확장되며, 사물들 사이의 연결을 통해 수행되는 작업이 사전에 정의되지 않거나 정의되기 어렵다.
“유비쿼터스 센서 네트워크((Ubiquitous Sensor Network; USN)”와 “사물지능통신(M2M)”은 특정한 목적을 전제로 하여 폐쇄적인 네트워크로 구축되지만, “사물인터넷(IoT)”은 다양한 종류의 사물과 사람 간 개방적인 연결과 메시업(mesh-up)을 통해 새롭게 창출되는 서비스를 통해서 지속해서 진화, 발전해가는 것도 큰 차이점이다. 이렇게 개방성을 전제로 한 “사물인터넷(IoT)”에서 보안 문제는 해결하기 어려우면서도 훨씬 중요한 문제가 된다[2].
“유비쿼터스 센서 네트워크((Ubiquitous Sensor Network; USN)”와 “사물지능통신(M2M)”에서는 지그비(Zigbee), 블루투스 LE(Bluetooth) 등의 근거리 통신 프로토콜이 많이 언급되었지만, 이들 근거리 통신 프로토콜들은 “사물인터넷(IoT)”에서 쓰이는 기술의 일부일 뿐이다. 서비스와의 연결 및 사물 간 통신 범위에 따라 와이파이 다이렉트(Wi-Fi Direct), LTE 다이렉트(LTE Direct) 등의 기기 간 통신 프로토콜, 일반 인터넷 프로토콜인 TCP/IP, HTTP를 사용하기도 하고, 최근에는 이동통신 기술의 발전으로 LTE 및 5G 이동통신을 이용한 셀룰러 사물인터넷(Cellular IoT) 통신 기술도 발전하고 있다.
“사물인터넷(IoT)”의 확장된 연결성과 개방성 때문에 연결되는 사물마다 “사물지능통신(M2M)”과는 다른 수준의 고도의 인공지능 기술이 필요하게 된다. 특정한 목적을 위해 별도로 구축된 네트워크를 사용하는 것이 아니라 5G 이동통신과 Wi-Fi를 이용한 저지연(low latency), 고대역폭(high bandwidth) 통신을 통해 서로 연결되기 때문에 사물 상호 간, 인터넷 서비스와 사물 사시에 서로 교환하는 정보와 데이터의 양이 급증하면서 상호작용의 복잡도가 급격하게 높아지게 된다. 사물인터넷의 개방성 때문에 인해 연결되는 사물의 종류와 수가 크게 늘어나는 것에 따라 연결된 사물들로부터 수집되는 데이터의 처리도 한층 더 자동화, 지능화된다.
앞에서 과거 비슷한 개념으로 사용된 세 가지 용어인 “유비쿼터스 센서 네트워크((Ubiquitous Sensor Network; USN)”와 “사물지능통신(M2M)”, “사물인터넷(IoT)” 간의 차이점을 살펴보면서 사물인터넷이 어떤 것인지 좀더 명확하게 이해해 보았다. 이제 “사물인터넷(IoT)”과 “사이버 물리 시스템”, “빅데이터” 기술사이에 어떤 차이와 관련이 있는지 좀더 생각해보기로 하자.
“사물인터넷(IoT)”은 연결된 사물 간 협업, 상호작용의 통합과 지능의 수준을 높이는 것보다는 사물과 인터넷 서비스, 사람이 사용하는 이동통신 단말 사이의 연결성이 좀더 강조된다. 사물지능통신(M2M)의 경우 사물지능통신(M2M)을 위한 폐쇄된 네트워크가 구축되고, 사전에 정의된 목적에 맞게 사물들이 통신하여 협력하도록 개발, 구축되는 경향이 강했다면, 사물인터넷은 인터넷을 통해 영역과 경계를 넘는 다양한 사물들과 인터넷 서비스, 이동통신 단말을 통한 사람과의 연결이 더 강조된다.
사물인터넷이 이런 연결성의 확장을 강조하는 것과 달리, 사이버 물리 시스템은 오히려 그 개념에 있어서는 사물지능통신(M2M)에 더 가깝다고 볼 수 있다. 먼저, 사이버 물리 시스템은 사물인터넷과는 달리 사이버 물리 시스템 내의 구성 요소들 사이의 연결에 인터넷을 이용한 개방된 연결과 연결 영역의 확장을 전제 조건으로 삼지는 않는다. 오히려 종류에 따라 보안과 안전성의 이유로 사이버 물리 시스템 내에서 폐쇄된 네트워크를 사용하는 것이 바람직한 경우도 있다.
사이버 물리 시스템은 사이버 물리 시스템을 구성하는 구성 요소와 하위 계층의 서비스, 장치 간 서비스 목적에 맞게 좀더 밀접하고 일관성 있게 통합된 연결성과 상호작용을 추구한다. 사물인터넷이 우선 사물 간 연결을 중시하고 연결된 사물들을 가지고 어떤 일들을 할 수 있을지 고민하는 성격이 강하다면, 사이버 물리 시스템은 사이버 물리 시스템을 구성하는 구성 요소들과 하위 계층의 구성 요소와 서비스, 장치들이 사이버 물리 시스템이 설계, 개발된 목적에 따라 좀더 구체적이고 명료한 상호작용의 절차와 프로토콜을 가지고 있다. 이런 측면에서 사전에 사물 간 통신의 목적이 정의되고, 이 목적에 맞는 지능이 연결된 사물들에 부여되는 사물지능통신(M2M)의 개념을 사이버 물리 시스템이 사물인터넷보다는 좀더 충실하게 계승하고 있다고 볼 수 있다.
그림 1. 영국 서섹스 대학 연구진이 만든 촉감을 주는 3차원 볼륨 디스플레이 기술의 개요. 관련 영상: https://www.youtube.com/watch?v=jOnxr9Ez_Kc
현재 우리가 사용하고 있는 스마트폰에서 전자상거래 소프트웨어가 과거 소비 이력을 바탕으로 상품 광고나 알림을 보내어 구매를 유도하는 것도 스마트폰이 일종의 액추에이터 역할을 한다고 볼 수 있다. 그렇지만, 스마트폰과 전자상거래 서비스는 사이버 물리 시스템과 같이 서비스가 자동화되고 유기적인 수준으로 통합된 시스템은 아니기 때문에 액추에이터(actuator)라고 표현하지는 않았다.
사물인터넷과 연결된 사이버 물리 시스템의 액추에이터 기술을 좀더 직관적으로 이해할 수 있는 기술로, 최근 저명한 학술지인 “네이처”에 논문이 게재되면서 주목받은 3차원 볼륨 디스플레이(3D volumetric display) 기술을 들 수 있다. 현재 3차원 정보를 표현하는 증강 현실(Augmented Reality; AR)이나 가상 현실(Virtual Reality; VR)과 같은 기술은 3차원 정보를 2차원 스크린에서 표현하고, 3차원 정보를 보기 위해 가상현실 헤드셋과 같은 특수한 장비를 써야 하지만, 3차원 볼륨 디스플레이 기술은 이런 특수한 디스플레이 장비를 쓰지 않고 3차원 정보를 표현할 수 있게 한다.
최근에는 초음파와 작고 가벼운 비드(bead)를 이용해서 3차원으로 표현된 객체를 만져서 느껴볼 수도 있게 하는 기술 개발도 성공한 바 있다[3-4]. 이런 3차원 볼륨 디스플레이와 같은 기술은 사이버 물리 시스템이 사이버 요소에서 계산된 것을 다시 물리 세계에서 표출하여 사람이나 로봇과 같은 실세계 객체들과 상호작용하고, 사이버 물리 시스템 자신과 실세계 객체들의 변화를 유도하기 때문에 포괄적인 의미에서 액추에이터(actuator)라고 볼 수 있다.
이렇게 사물인터넷으로 수집된 데이터가 현재는 스마트폰이라 태블릿, PC를 통한 알림, 광고를 통해 소비자의 구매를 유도하는 식으로 마케팅과 비즈니스에 활용되고 있지만, 앞으로 사이버 물리 시스템을 이용한 지능형 서비스에서는 로봇과 3차원 볼륨 디스플레이, 자율주행차, 드론과 같이 소비자와 실세계에서 상호작용할 수 있는 자율 에이전트들이 직접적으로 서비스를 제공하거나 3D 프린터를 통해 제품의 모델이나 실제 상품이 전달되는 식의 비즈니스가 가능해질 것이다. 이렇게 되면, 사물인터넷으로 수집되는 데이터의 가공과 분석이 실제 서비스나 제품의 판매와 제공에 자동화된 방식으로 직접적으로 연관되기 때문에 빅데이터 기술과 데이터 과학은 사이버 물리 시스템의 지능화, 자동화에 필수적인 요소가 된다.
사물인터넷으로 연결된 디바이스와 서비스, 사람이 사이버 물리 시스템으로서 발전하는 데 중요한 역할을 하게 될 기술로 에지 컴퓨팅이 있다. 이들 에지 컴퓨팅은 사물인터넷으로 연결되는 디바이스의 지능과 역할을 확장하고, 스마트 센서에서 수집되는 정보의 양과 수준을 높이며, 액추에이터 디바이스들의 반응 속도와 동작 수준을 높이고 부드럽게 하는 역할을 하게 된다. 사물인터넷으로 연결되는 사물과 디바이스 기술의 발전에 큰 역할을 하게 될 에지 컴퓨팅의 발전과 사이버 물리 시스템, 빅데이터, 데이터 과학과의 연관성을 살펴보기로 하자.
Surfshark
VPN (가상 사설 네트워크, Virtual Private Network)은 인터넷 사용자에게 개인 정보 보호와 보안을 제공하는 중요한 도구로 널리 인정받고 있다. VPN은 공공 와이파이 환경에서도 데이터를 안전하게 전송할 수 있고, 개인 정보를 보호하는 데 도움을 준다. VPN 서비스의 수요가 증가하는 것도 같은 이유에서다. 동시에 유료와 무료 중 어떤 VPN을 선택해야 할지 많은 관심을 가지고 살펴보는 사용자가 많다. 가장 먼저 사용자의 관심을 끄는 것은 별도의 예산 부담이 없는 무료 VPN이지만, 그만큼의 한계도 있다. 무료 VPN, 정말 괜찮을까? 무료 VPN 서비스는 편리하고 경제적 부담도 없지만 고려할 점이 아예 없는 것은 아니다. 보안 우려 대부분의 무료 VPN 서비스는 유료 서비스에 비해 보안 수준이 낮을 수 있다. 일부 무료 VPN은 사용자 데이터를 수집해 광고주나 서드파티 업체에 판매하는 경우도 있다. 이러한 상황에서 개인 정보가 유출될 우려가 있다. 속도와 대역폭 제한 무료 VPN 서비스는 종종 속도와 대역폭에 제한을 생긴다. 따라서 사용자는 느린 인터넷 속도를 경험할 수 있으며, 높은 대역폭이 필요한 작업을 수행하는 데 제약을 받을 수 있다. 서비스 제한 무료 VPN 서비스는 종종 서버 위치가 적거나 특정 서비스 또는 웹사이트에 액세스하지 못하는 경우가 생긴다. 또한 사용자 수가 늘어나 서버 부하가 증가하면 서비스의 안정성이 저하될 수 있다. 광고 및 추적 일부 무료 VPN은 광고를 삽입하거나 사용자의 온라인 활동을 추적하여 광고주에게 판매할 수 있다. 이 경우 사용자가 광고를 보아야 하거나 개인 정보를 노출해야 할 수도 있다. 제한된 기능 무료 VPN은 유료 버전에 비해 기능이 제한될 수 있다. 예를 들어, 특정 프로토콜이나 고급 보안 기능을 지원하지 않는 경우가 그렇다. 유료 VPN의 필요성 최근 유행하는 로맨스 스캠은 인터넷 사기의 일종으로, 온라인 데이트나 소셜 미디어를 통해 가짜 프로필을 만들어 상대를 속이는 행위다. 이러한 상황에서 VPN은 사용자가 안전한 연결을 유지하고 사기 행위를 방지하는 데 도움이 된다. VPN을 통해 사용자는 상대방의 신원을 확인하고 의심스러운 활동을 감지할 수 있다. 그 외에도 유료 VPN만의 강점을 적극 이용해야 하는 이유는 다음 3가지로 요약할 수 있다. 보안 강화 해외 여행객이 증가함에 따라 공공 와이파이를 사용하는 경우가 늘어나고 있다. 그러나 공공 와이파이는 보안이 취약해 개인 정보를 노출할 위험이 있다. 따라서 VPN을 사용하여 데이터를 암호화하고 개인 정보를 보호하는 것이 중요하다. 서프샤크 VPN은 사용자의 개인 정보를 안전하게 유지하고 해킹을 방지하는 데 유용하다. 개인 정보 보호 인터넷 사용자의 검색 기록과 콘텐츠 소비 패턴은 플랫폼에 의해 추적될 수 있다. VPN을 사용하면 사용자의 IP 주소와 로그를 숨길 수 있으며, 개인 정보를 보호할 수 있다. 또한 VPN은 사용자의 위치를 숨기고 인터넷 활동을 익명으로 유지하는 데 도움이 된다. 지역 제한 해제 해외 여행 중에도 한국에서 송금이 필요한 경우가 생길 수 있다. 그러나 IP가 해외 주소이므로 은행 앱에 접근하는 것이 제한될 수 있다. VPN을 사용하면 지역 제한을 해제해 해외에서도 한국 인터넷 서비스를 이용할 수 있다. 따라서 해외에서도 안전하고 편리하게 인터넷을 이용할 수 있다. 빠르고 안전한 유료 VPN, 서프샤크 VPN 뛰어난 보안 서프샤크 VPN은 강력한 암호화 기술을 사용하여 사용자의 인터넷 연결을 안전하게 보호한다. 이는 사용자의 개인 정보와 데이터를 보호하고 외부 공격으로부터 사용자를 보호하는 데 도움이 된다. 다양한 서버 위치 서프샤크 VPN은 전 세계 곳곳에 여러 서버가 위치하고 있어, 사용자가 지역 제한된 콘텐츠에 액세스할 수 있다. 해외에서도 로컬 콘텐츠에 손쉽게 접근할 수 있음은 물론이다. 속도와 대역폭 서프샤크 VPN은 빠른 속도와 무제한 대역폭을 제공하여 사용자가 원활한 인터넷 경험을 누릴 수 있도록 지원한다. 온라인 게임, 스트리밍, 다운로드 등 대역폭이 필요한 활동에 이상적이다. 다양한 플랫폼 지원 서프샤크 VPN은 다양한 플랫폼 및 디바이스에서 사용할 수 있다. 윈도우, 맥OS, iOS, 안드로이드 등 다양한 운영체제 및 디바이스에서 호환되어 사용자가 어디서나 안전한 인터넷을 즐길 수 있다. 디바이스 무제한 연결 서프샤크 VPN은 무제한 연결을 제공하여 사용자가 필요할 때 언제든지 디바이스의 갯수에 상관없이 VPN을 사용할 수 있다.