1. 정의

사물인터넷(IoT)은 "모든 것을 연결하는 인터넷"으로, 인터넷의 확장 및 발전된 형태입니다. 다양한 정보 감지 장치를 네트워크와 결합하여 거대한 네트워크를 형성하고, 언제 어디서든 사람, 기계, 사물을 상호 연결할 수 있도록 합니다.

사물인터넷(IoT)은 차세대 정보 기술의 중요한 부분입니다. IT 산업은 사물과 모든 것을 연결하는 것을 의미하는 '만능 상호 연결(paninterconnection)'이라고도 불립니다. 따라서 "사물인터넷은 연결된 사물의 인터넷"이라고 할 수 있습니다. 이는 두 가지 의미를 내포합니다. 첫째, 사물인터넷의 핵심이자 기반은 여전히 ​​인터넷이며, 인터넷 위에 확장되고 확장된 네트워크라는 것입니다. 둘째, 클라이언트 측이 확장되어 사물 간의 정보 교환 및 통신을 가능하게 한다는 것입니다. 그러므로 사물인터넷은 무선 주파수 식별(RFID), 적외선 센서, GPS(위성 위치 확인 시스템), 레이저 스캐너 등의 정보 감지 장치를 통해 계약에 따라 인터넷에 연결된 모든 사물과 정보를 교환하고 통신함으로써 지능형 식별, 위치 파악, 추적, 모니터링 및 관리를 구현하는 네트워크라고 정의할 수 있습니다.

2. 핵심 기술

2.1 무선 주파수 식별

RFID는 판독기(또는 리더)와 여러 개의 트랜스폰더(또는 태그)로 구성된 간단한 무선 시스템입니다. 태그는 연결 부품과 칩으로 이루어져 있습니다. 각 태그에는 고유한 전자 코드가 있으며, 대상 물체를 식별하기 위해 물체에 부착됩니다. 태그는 안테나를 통해 리더로 무선 주파수 정보를 전송하고, 리더는 이 정보를 읽는 장치입니다. RFID 기술은 사물들이 서로 "소통"할 수 있도록 해줍니다. 이는 사물 인터넷(IoT)에 추적 기능을 제공합니다. 즉, 사람들은 언제든지 물체의 정확한 위치와 주변 환경을 파악할 수 있습니다. 샌포드 C. 번스타인의 소매 분석가들은 사물 인터넷(IoT) RFID의 이러한 기능이 월마트에 연간 83억 5천만 달러의 비용 절감 효과를 가져올 수 있다고 추정합니다. 이 중 상당 부분은 수동으로 코드를 확인하는 데 드는 인건비 절감에서 비롯됩니다. RFID는 소매 업계가 직면한 두 가지 주요 문제인 재고 부족과 낭비(도난 및 공급망 중단으로 인한 제품 손실)를 해결하는 데 도움을 주었습니다. 월마트는 도난으로만 연간 약 20억 달러의 손실을 보고 있습니다.

2.2 마이크로-전기-기계 시스템

MEMS는 마이크로 전기 기계 시스템(Micro-Electro-Mechanical Systems)의 약자입니다. 마이크로 센서, 마이크로 액추에이터, 신호 처리 및 제어 회로, 통신 인터페이스, 전원 공급 장치 등으로 구성된 통합 마이크로 장치 시스템입니다. MEMS의 목표는 정보의 획득, 처리 및 실행을 다기능 마이크로 시스템에 통합하고, 이를 대규모 시스템에 적용하여 시스템의 자동화, 지능화 및 신뢰성을 크게 향상시키는 것입니다. MEMS는 일반적인 센서의 한 종류입니다. MEMS는 평범한 사물에 새로운 생명을 불어넣어 자체적인 데이터 전송 채널, 저장 기능, 운영 체제 및 특수 응용 프로그램을 갖도록 함으로써 방대한 센서 네트워크를 형성합니다. 이를 통해 사물 인터넷(IoT)은 사물을 통해 사람을 감시하고 보호할 수 있게 됩니다. 예를 들어 음주 운전의 경우, 자동차와 시동 키에 초소형 센서를 장착하면 음주 운전자가 시동 키를 뽑을 때 키에 내장된 냄새 센서가 알코올 냄새를 감지하여 무선 신호로 즉시 차량에 "시동 중지"를 알리고 차량을 정지시킬 수 있습니다. 동시에 그는 운전기사의 휴대전화에 친구와 친척들에게 운전기사의 위치를 ​​알리고 가능한 한 빨리 조치를 취하도록 문자 메시지를 보내라고 "명령"했습니다. 이것이 바로 사물 인터넷 시대에 "사물"이 되는 결과입니다.

2.3 기계 대 기계/인간 통신

M2M(기계 대 기계/인간)은 기계 단말기 간의 지능적인 상호 작용을 핵심으로 하는 네트워크 기반 애플리케이션 및 서비스입니다. 이를 통해 사물은 지능형 제어를 실현할 수 있습니다. M2M 기술은 기계, M2M 하드웨어, 통신 네트워크, 미들웨어, 애플리케이션의 다섯 가지 핵심 기술 요소로 구성됩니다. 클라우드 컴퓨팅 플랫폼과 지능형 네트워크를 기반으로 센서 네트워크에서 얻은 데이터를 바탕으로 의사 결정을 내리고, 사물의 행동을 제어 및 피드백을 위해 변경할 수 있습니다. 예를 들어, 집에 있는 노인이 스마트 센서가 내장된 스마트워치를 착용하면, 다른 곳에 있는 자녀는 휴대전화를 통해 언제든지 부모의 혈압과 심박수를 확인할 수 있습니다. 또한, 주인이 직장에 있을 때는 센서가 자동으로 수도, 전기, 문과 창문을 차단하고, 주인의 휴대전화로 정기적으로 안전 상황을 알리는 메시지를 보낼 수 있습니다.

2.4 클라우드 컴퓨팅

클라우드 컴퓨팅은 비교적 저렴한 컴퓨팅 장치들을 네트워크를 통해 강력한 컴퓨팅 능력을 갖춘 완벽한 시스템으로 통합하고, 선진 비즈니스 모델을 활용하여 최종 사용자가 이러한 강력한 컴퓨팅 능력 서비스를 이용할 수 있도록 하는 것을 목표로 합니다. 클라우드 컴퓨팅의 핵심 개념 중 하나는 '클라우드'의 처리 능력을 지속적으로 향상시키고, 사용자 단말기의 처리 부담을 줄여 궁극적으로 사용자를 간단한 입출력 장치로 만들고, 필요에 따라 '클라우드'의 강력한 컴퓨팅 및 처리 능력을 활용할 수 있도록 하는 것입니다. 사물 인터넷의 인식 계층은 대량의 데이터 정보를 수집하고, 네트워크 계층을 통해 전송한 후 표준 플랫폼에 올려놓습니다. 그런 다음 고성능 클라우드 컴퓨팅을 사용하여 데이터를 처리하고 지능화함으로써 최종적으로 최종 사용자에게 유용한 정보로 변환합니다.

3. 응용

3.1 스마트 홈

스마트 홈은 가정에서 사물 인터넷(IoT)을 활용하는 기본적인 방식입니다. 광대역 서비스의 보급으로 스마트 홈 제품은 모든 분야에 걸쳐 활용되고 있습니다. 집에 아무도 없더라도 스마트폰이나 다른 제품 클라이언트를 통해 스마트 에어컨을 원격으로 조작하고 실내 온도를 조절할 수 있으며, 사용자의 습관을 학습하여 자동 온도 조절 기능을 구현할 수도 있습니다. 덕분에 더운 여름철에도 시원하고 쾌적한 실내 환경을 누릴 수 있습니다. 클라이언트를 통해 스마트 전구를 켜고 끄거나 밝기와 색상을 조절하는 등 다양한 제어가 가능합니다. 콘센트에 내장된 Wi-Fi 기능을 통해 콘센트의 전원을 원격으로 제어하고, 기기의 전력 소비량을 모니터링하여 전력 사용량 차트를 생성함으로써 전력 소비 현황을 파악하고 자원 사용 및 예산을 효율적으로 관리할 수 있습니다. 스마트 저울은 운동 성과를 모니터링하는 데 유용합니다. 스마트 카메라, 창문/문 센서, 스마트 초인종, 화재 경보기, 스마트 알람 등 다양한 보안 모니터링 장비는 가정에 필수적인 요소입니다. 언제 어디서든 집안 곳곳의 실시간 상황과 보안 위험을 확인할 수 있습니다. 사물인터넷 덕분에 겉보기엔 지루해 보이던 가정생활이 더욱 편안하고 아름다워졌습니다.

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3.2 지능형 교통 시스템

사물인터넷(IoT) 기술을 교통 분야에 적용하는 것은 비교적 성숙한 단계에 이르렀습니다. 대중교통 이용이 증가하면서 도시의 교통 체증이나 마비 현상이 심각한 문제로 대두되고 있습니다. 실시간 교통 상황 모니터링 및 운전자에게 정보를 적시에 전달하여 운전자가 적시에 경로를 조정할 수 있도록 함으로써 교통 혼잡을 효과적으로 완화할 수 있습니다. 고속도로 교차로에 자동 통행료 징수 시스템(ETC)을 설치하면 진출입 시 카드 발급 및 반납 시간을 절약하고 차량의 교통 효율을 향상시킬 수 있습니다. 버스에 설치된 위치 추적 시스템은 버스의 경로와 도착 시간을 실시간으로 파악하여 승객이 경로에 맞춰 이동할 수 있도록 함으로써 불필요한 시간 낭비를 줄일 수 있습니다. 대중교통 이용 증가로 교통 혼잡뿐만 아니라 주차 문제도 심각해지고 있습니다. 많은 도시에서 클라우드 컴퓨팅 플랫폼을 기반으로 사물인터넷 기술과 모바일 결제 기술을 결합하여 주차 자원을 공유하고 주차 이용률과 사용자 편의성을 향상시키는 스마트 노상 주차 관리 시스템을 도입했습니다. 이 시스템은 휴대폰 모드와 무선 주파수 식별(RFID) 모드를 지원합니다. 모바일 앱 소프트웨어를 통해 주차 정보와 주차 위치를 실시간으로 파악하고, 사전 예약 및 결제 등의 작업을 수행할 수 있어 "주차하기 어렵다"는 문제를 상당 부분 해결해 줍니다.

3.3 공안

최근 지구 기후 이상 현상이 빈번하게 발생하면서 재해의 갑작스러움과 피해 규모가 더욱 커지고 있습니다. 인터넷은 환경 불안정을 실시간으로 모니터링하고, 사전에 예방 조치를 취하며, 실시간으로 조기 경보를 발령하여 인명과 재산에 대한 재해의 위협을 줄이는 데 시의적절한 대응책을 마련할 수 있습니다. 2013년 버팔로 대학교는 심해에 특수 처리된 센서를 설치하여 수중 환경을 분석하고, 해양 오염을 방지하며, 해저 자원을 탐지하고, 나아가 쓰나미에 대한 더욱 신뢰할 수 있는 경보를 제공하는 심해 인터넷 프로젝트를 제안했습니다. 이 프로젝트는 지역 호수에서 성공적으로 시험 운영되어 향후 확장의 기반을 마련했습니다. 사물 인터넷(IoT) 기술은 대기, 토양, 산림, 수자원 등 다양한 분야의 지표 데이터를 지능적으로 인식하여 인간의 삶의 질을 향상시키는 데 크게 기여할 수 있습니다.