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산업바이오&ICT
전기 없이도 인터넷 연결...사물인터넷 에너지낭비 줄인다

김성민 KAIST 교수팀, 무전원 IoT게이트웨이 개발

공중 방사된 무선신호를 와이파이용 신호로 변조해

후방산란기술 이용해 전력소모 낮추고, 비용도 절감

KAIST와 한국뉴욕주립대 연구팀이 공동개발한 무전원 인터넷연결 기술의 개요. 삼성전자, 아마존, 샤오미 등의 IoT기기가 보내는 지그비 방식의 무선신호를 무전원 게이트웨이(Batterless Gateway)가 별도의 전력소모 없이 와이파이 신호로 변조해 인터넷에 연결시켜준다. /자료제공=KAIST




각종 전자기기들이 통신망을 통해 서로 데이터를 주고 받는 사물인터넷(IoT)은 자율주행자동차, 스마트시티 등이 적용된 초연결시대를 뒷받침할 핵심기술이지만 자칫 과도한 전력소비로 에너지대란을 부추길 위험성을 내포하고 있다. 이 같은 부작용을 줄일 수 있는 초저전력기술이 국내에서 개발됐다.

한국과학기술원(KAIST)는 본원의 김성민·이융 전기및전자공학부 교수와 정진환 박사과정 연구원이 류지훈 한국뉴욕주립대 컴퓨터과학과 교수와 공동연구를 통해 IoT를 위한 무전원(無電原) 인터넷 연결 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 정확한 기술명은 ‘후방산란(Backscattering) 기술을 이용한 무전원 IoT 게이트웨이’다.

후방산란 기술은 전자기기가 무선통신용 전자파를 만들지 않고도 이미 공중에 방사돼 있는 전자파 신호를 반사해 정보를 전달하는 방식다. 무선 신호를 생성하는 데 전력을 소모하지 않는 초저전력 통신기술이다. 공동연구팀은 이러한 기술을 이용해 IoT기기들이 방사하는 무선IoT신호를 와이파이 신호로 공중에서 변조되도록 설계했다. 그만큼 IoT기기를 와이파이 통신망에 쉽게 연결할 수 있어 인터넷 연결성의 범위가 크게 확장될 것이라고 KAIST는 내다봤다. 또한 무전원으로 동작시킬 수 있어 IoT 관련 장비설치비용과 유지·보수 비용을 크게 줄일 수 있다고 덧붙였다.



이번 기술은 IoT기기들이 주로 사용하는 저전력무선망 기술(지그비·ZigBee), 또는 저전력블루투스기술(BLE) 통신 규격을 따르는 무선신호를 최적의 패턴으로 반사해 와이파이 신호로 변조한다. 이는 동일한 통신 규격을 사용하는 모든 IoT기기에 보편적으로 적용할 수 있다. 연구팀은 지그비와 BLE 신호를 무전원 IoT게이트웨이를 통해 와이파이 신호로 변조해 상용 노트북에서 수신됨을 확인했다. 아울러 다양한 제작사에서 판매하는 상용 스마트홈 기기(스마트 전구, 스마트 스피커 등)가 IoT게이트웨이를 통해 와이파이 기기에 상호 연결되는 현상을 실험을 통해 입증함으로써 통합형 IoT게이트웨이로서의 가능성도 확인했다.

해당 연구논문의 제1 저자인 정 연구원은 “후방산란이라는 초저전력 통신 기술을 통해 상용 IoT기기들이 매우 적은 비용으로 와이파이를 통해 인터넷에 연결될 수 있다는 점을 확인했다”고 설명했다. 또한 “값비싸고 전력소모량이 큰 기존의 IoT게이트웨이의 한계를 무전원 사물인터넷 게이트웨이로 극복할 수 있다는 점을 확인한 게 이번 연구의 성과”라고 소개했다.

이번 연구는 한국연구재단과 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행됐다. 연구성과는 지난 6월 캐나다 토론토에서 열린 모바일 컴퓨팅 분야의 최고 권위 학술대회 ‘ACM 모비시스 2020’에서 발표됐다. 논문명은 ‘Gateway over the air: Towards Pervasive Internet Connectivity for Commodity IoT’다. /민병권기자 newsroom@sedaily.com
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