IoT, 인더스트리얼 IoT, 인더스트리 4.0… All Connected

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IoT(사물인터넷), IIoT(인더스트리얼 IoT), 인더스트리 4.0, 스마트 제조…

모든 과학기술의 붕괴와 마찬가지로 계속해서 이러한 용어가 새롭게 등장하고 있다. 당연한 얘기지만 이러한 용어의 정의는 다양하게 걸쳐져 있고 일부는 완전히 상반되기도 하다.

컨수머용 IoT 제품과 스마트 팩토리에 유사성은 있는가? 인더스트리얼IoT와 매뉴팩처링IoT의 차이는? IoT는 ‘사물인터넷’이라는 의미인데, 인터넷에 접속되 지 않는 사물까지 그렇게 불리는 이유는 무엇일까? 혼란스러운가? 모두들 그럴 테니 걱정말기 바란다. 여기서는 주요 산업계에서 IoT 트렌드를 특징짓는 것, 무엇이 지금까지와 다른지, 이들 용어의 진정한 의미에 대해 살펴본다.

IoT의 ‘사물’이란 무엇인가?

IoT란 근본적으로는 아래와 같은 ‘사물(디바이스, 머신 등)’에 관련된다.

  • 주변환경을 ‘감지’할 수 있다(사물을 둘러싼 환경을 측정할 수 있다). 이것에는 주로 센서가 사용된다.
  • ‘계산을 실행’하는 능력을 가진다. 이것에는 주로 내장 일렉트로닉스에 조합되는 소프트웨어가 사용된다.
  • 다른 사물이나 소프트웨어 시스템에 ‘연결되는’ 것에 의해 다른 사물과 ‘데이터나 명령’을 주고받는다.

가장 심플한 형태의 사물(연결되지 않은 사물)에서 연결되는 사물(IoT)의 순서로 조금 상세하게 설명하겠다.

우선, 연결되지 않은 사물이다. 이들 사물은 사이버 공간에서도 물리적으로도 어느 것에도 연결되어 있지 않다. 일반적으로는 단순한 기계장치인데 수압이나 공기압, 역학을 사용해 가동된다. 연결되어 있지 않다는 사실이 ‘단순’을 의미하는 것은 아니라는 데 주의하기 바란다. 연결되지 않은 사물도 매우 복잡하고 고도의 기능을 실행할 수 있다. 단 전자기기가 탑재되지 않아 다른 사물과의 ‘통신’은 불가능하다.

다음은 일렉트로닉스와 전기기계 부품이 소프트웨어와 함께 내장된 사물이다. 이것으로 소프트웨어 알고리즘 내에 임베드된 ‘지능’에 의해 사물의 동작을 컨트롤할 수 있게 된다. 디자인 프로세스는 일렉트로닉스와 소프트웨어가 도입됨으로써 완전히 바뀐다. 긴밀한 연동을 필요로 하는 기계, 일렉트로닉스, 소프트웨어의 3가지 영역이 존재하기 때문이다. 그리고 여기에 센서가 더해진다. 이렇게 되면 사물은 그 주변환경을 감지할 수 있게 된다. 조합된 소프트웨어는 사물을 둘러싸는 환경의 상태를 고려하고, 나아가 정보를 통한 동작 결정을 할 수 있으므로 보다 고차원의 복잡성이 더해진다.

마지막으로 접속성이다. 사물은 다양한 프로토콜(Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi, 4G, GSM, NFC, MQTT 등)을 사용해 다양한 방법으로 연결된다. 이것이야말로 ‘사물인터넷’이라는 용어의 ‘인터넷’에 의문을 느끼는 이유다. ‘사물인터넷’이라는 용어는 인터넷만을 통해 사물이 연결된다는 느낌을 준다. 하지만 실제로는 그렇지 않다.

이로써, 사물은 다른 사물과 소프트웨어 시스템으로 연결되고 데이터나 명령을 주고받을 수 있게 되었다. 연결되는 사물의 내부에는 대부분 다음과 같은 컴포넌트가 포함되어 있다.

  • 기계적 하드웨어 : 구조적인 완전성을 제공하고 모든 것을 결부시켜 기능시킨다.
  • 전기적 하드웨어 : 마이크로프로세서나 마이크로컨트롤러, 전원, 데이터 스토리지, 통신이 포함된다.
  • 전기기계적 하드웨어 : 센서, 액추에이터, 전기 에너지를 역학 에너지로 변환하는 여러 가지 출력 디바이스로 구성된다.
  • 마이크로컨트롤러 : 일종의 오퍼레이팅 시스템으로, 내부에 임베드된 소프트웨어가 실행된다.

IoT란 무엇인가? 주변환경을 감지할 수 있고 지능적이며 상호 연결되는 사물이다. 그런데 그것이 어떻다는 것인가? 연결되는 디바이스의 디자인은 지금까지 수십 년에 걸쳐 진행되어 오지 않았나? 도대체 최근 들어 일어나는 IoT에 대한 열광은 무엇 때문인가? 몇 가지 중요한 점이 있다.

  • 연결되는 사물의 개발에 필요한 지적재산, 하드웨어, 툴이 이전보다 폭넓게 이용 가능해졌다. 결과적으로 연결되는 사물의 수와 종류는 급증하고 있고 몇년 전에만 해도 상상할 수 없었던 혁신적인 용도의 종류도 급증하고 있다.
  • 오픈 커넥티비티 프로토콜이 일반화됨으로써, 복수의 제조사나 사물에서부터 기업의 소프트웨어 시스템에 이르기까지 이종의 사물로 접속하는 것을 보다 간단하게 하고 있다.
  • 늘어나는 데이터 해석의 고도화에 의해(클라우드에 의해 고성능 컴퓨팅의 이용 가능성이 확대된 것도 함께), 이들 디바이스가 생성하는 방대한 양의 데이터에서 유익한 통찰을 추출할 수 있게 되었다.

IoT, 인더스트리얼 IoT, 인더스트리 4.0… 무엇이 다른가?

지금까지 IoT 시스템을 일반론으로 설명했는데, IoT가 속한 특정 업계에 대해 얘기하는 것은 의도적으로 피했다. IoT의 세계에는 공통점이 있다. 사물은 상호 연결되어 있고 데이터나 명령을 주고 받고 보완 서비스를 가능하게 한다.

그러나 여기에서부터 사물은 나뉘게 된다. 연결하고자 하는 사물의 종류와, IoT 시스템이 해결하고자 하는 문제를 보면 명료해진다. 이 두 가지 측면에 눈을 돌리면 IoT 시스템에는 3종류의 기본 형태가 있음을 알 수 있다. 바로 컨수머, 인더스트리얼, 매뉴팩처링이다.

1. 컨수머 IoT 시스템
이 시스템은  피트니스 기기, 홈오토메이션/홈시큐리티 기기, 레저/엔터테인먼트/라이프스타일 제품 등 일반적으로 컨수머가 개인적인 사용을 위해 매장에서 직접 구입하는 사물을 연결한다. 목적은 보다 건강하고 안전하고 즐거운 사물로 진화함으로써 생활을 향상시키는 것이다. 이런 용도는 사람들의 ‘IoT’에 대한 일반적인 이미지에 가깝다.

2. 인더스트리얼 IoT 시스템
기본적으로 컨수머 이외의 사물의 커넥티비티를 가리키고 전문직이나 기업이 서비스의 제공에 사용하는 목적으로 구입하는 경우에 해당한다. 여기에는 산업용 기계, 우송설비(차량, 철도, 비행기), 의료기기, 그리고 스마트빌딩, 스마트시티, 스마트그리드 등의 대규모 시스템이 포함된다. 이들 사물의 목적은 생산성을 향상시키고 제조자가 서비스 제공을 통해 남들과의 차별화를 꾀하는 것을 가능하게 하고 환경에 대한 영향을 낮춘다. 인더스트리얼 IoT 시스템은 예지보전(豫知保全, Preventive Maintenance) 서비스, 에너지 최적화, 디자인 최적화와 같은 응용도 가능하다.

3. 매뉴팩처링 IoT 시스템
매뉴팩처링 IoT 시스템은 인더스트리얼 IoT 시스템의 하위 그룹이라고 할 수 있는데, 물품생산용 공장에서 볼 수 있는 사물(공장건물, 제조기계, 자재운반 기기, 로봇, 창고 등)이 포함된다. 여기에는 제조용 디바이스나 소프트웨어가 서로 접속되고 공장의 가동을 실시간으로 최적화하며 자동화된 장치의 동작을 동기화하고 서플라이 체인과 재고관리를 최적화한다. 이를 흔히 ‘스마트 제조’라고도 한다. 스마트 제조(스마트 팩토리라고도 불린다)는 인더스트리4.0의 목적 그 자체다.

마치며

시간이 흐르면서 기술이 성숙됨에 따라 어떤 IoT가 어디에 활용될지, 또 왜 그 IoT가 그곳에 도입되는지가 좀 더 선명하고 명확하게 될 것이다. 그때까지 IoT라는 사물의 연결고리의 정점에 서게 되는 사물은 무엇일까? 분명한 것은 하나다. 모든 것이 도달하는 곳은 한 가지, 바로 ‘모든 사물이 연결되는 세계’다.

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