사물인터넷(IoT) 이용 더 쉬워진다...KAIST, 무전원 IoT 게이트웨이 개발
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사물인터넷(IoT) 이용 더 쉬워진다...KAIST, 무전원 IoT 게이트웨이 개발
  • 입력 2020-07-13 13:51
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후방산란 기술 활용해 설치, 유지 비용 크게 낮춰
인터넷 연결범위 확대에 기여할 전망
(사진=셔터스톡)
(사진=셔터스톡)

국내 연구진이 저전력ㆍ저비용으로 사물을 연결하는 사물인터넷(IoT) 핵심 기술을 개발했다. 후방산란 기술을 활용해 IoT 설치ㆍ유지 비용을 낮추고 기기별 연결 보편성을 확대해 인터넷 연결 범위를 크게 확장하는데 기여할 전망이다.

한국과학기술원(KAISTㆍ총장 신성철)는 김성민ㆍ이융 전기및전자공학부 교수 연구팀이 류지훈 한국뉴욕주립대 컴퓨터과학과 교수와 공동으로 후방 산란(Backscattering) 기술을 이용해 IoT 기기를 와이파이(WiFi) 네트워크에 쉽게 연결해주는 '무전원 IoT 게이트웨이'를 개발했다고 13일 밝혔다.

후방 산란은 기기 무선 신호를 직접 만들어내지 않고, 공중에 존재하는 방사 신호를 반사해 정보를 전달하는 기술이다. 무선 신호를 생성하는 데 전력을 소모하지 않아 초저전력으로 통신을 가능하도록 한다.

연구팀은 저전력 후방 산란 기술을 활용해 각종 IoT 기기가 방사하는 무선 IoT 신호를 와이파이(WiFi) 신호로 공중에서 변조하도록 설계했다. WiFi 네트워크에 보다 쉽게 연결할 수 있게 된다.

IoT는 5세대(5G) 이동통신 핵심 구성 요소 중 하나로, 각종 IoT 기기를 인터넷에 연결해야 다양한 서비스를 이용할 수 있다. 하지만 IoT 기기를 인터넷에 연결하기 위해서는 다수 무선 송ㆍ수신 장치를 장착하고 있는 'IoT 게이트웨이' 장비가 필요하다.

IoT 게이트웨이는 유선 전원공급장치를 설치해야한다. 다수 무선 송ㆍ수신 장치에서 발생하는 전력소모량이 크기 때문이다. 이에 설치 환경이 제한적이고, 광범위한 인터넷 연결이 어렵다.

상용 IoT 기기에서 송신한 신호가 무전원 게이트웨이를 통해 WiFi 네트워크에 연결되는 과정을 보여주는 모식도
상용 IoT 기기에서 송신한 신호가 무전원 게이트웨이를 통해 WiFi 네트워크에 연결되는 과정을 보여주는 모식도

이 같은 문제 해결을 위해 연구팀은 후방 산란 기술을 활용했다.

'저전력 무선망 기술(ZigBee)' '저전력 블루투스 기술(BLE)' 통신 규격을 따르는 무선 신호를 최적의 패턴으로 반사해 WiFi 신호로 변조시키는 기술을 개발했다. ZigBee와 BLE는 IoT 장비가 주로 사용하는 신호다.

연구팀은 이 기술로 IoT 기기를 주변 WiFi 기기에 연결해 인터넷 연결성을 제공하는 '무전원 IoT 게이트웨이'를 제작했다.

무전원 IoT 게이트웨이는 후방 산란 기술로 에너지 수확을 거쳐 무전원 동작이 가능해 설치ㆍ유지ㆍ보수 비용을 크게 줄일 수 있다. 또 후방 산란 특성상 공중에 방사된 무선 신호를 반사하면서 물리적으로 변조한다. 이에 동일한 통신 규격을 사용하는 모든 IoT 기기에 보편적으로 적용할 수 있다.

연구팀은 이번에 개발한 무전원 IoT 게이트웨이를 이용해 저전력 통신 규격인 ZigBee와 BLE 신호를 WiFi 신호로 변조, 상용 노트북에서 신호를 수신하는 데 성공했다.

또 스마트 전구ㆍ스피커 등 다양한 제작사에서 판매하는 상용 스마트홈 기기가 IoT 게이트웨이를 통해 WiFi 기기에 상호 연결하는 현상을 시연ㆍ입증했다.

정진환 연구원은 "이번에 개발한 기술은 향후 대규모 IoT 인터넷 연결성을 확대 및 제공하는 데 활용 가능할 것이다”라고 기대했다.

 

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