전원 필요없는 사물인터넷 게이트웨이 개발

카이스트 연구진, 후방산란 기술 이용
기기 발송 신호를 와이파이로 바꿔 전달

사물인터넷 기기(왼쪽)가 송신한 신호가 무전원 게이트웨이(가운데)를 통해 와이파이 네트워크(오른쪽 노트북)에 연결되는 과정을 보여주는 모식도. 맨오른쪽은 수신된 와이파이 신호를 사물인터넷 기기가 보낸 신호로 복원해내는 것을 보여준다. 카이스트 제공

국내 연구진이 사물인터넷(IoT) 서비스에 광범위하게 활용할 수 있는 무전원 무선 게이트웨이 기술을 개발했다. 사물인터넷이란 각종 장치들이 센서, 통신기기를 통해 서로 정보를 주고받는 것을 말한다.

카이스트(한국과학기술원)는 전기및전자공학부 김성민, 이융 교수와 정진환 박사과정, 한국뉴욕주립대 류지훈 교수(컴퓨터과학과)가 참여한 공동 연구팀이 후방산란(Backscattering) 기술을 이용한 무전원 사물인터넷 게이트웨이 개발에 성공했다고 13일 밝혔다. 후방산란 기술이란 신호를 직접 만들어내지 않고, 공중에 존재하는 신호를 반사해 정보를 전달하는 기술이다. 이를 활용하면 신호를 생성하는 데 별도의 전력을 쓸 필요가 없다.

연구진은 이 기술을 이용해 사물인터넷 기기들이 방사하는 신호를 와이파이(WiFi) 신호로 공중에서 변조했다. 일반적으로 사물인터넷 기기의 무선 신호와 와이파이 신호는 대역폭, 변조 방식, 전송 속도 등이 다르다. 따라서 와이파이 기기가 곧바로 사물인터넷 기기의 무선 신호를 수신할 수는 없다. 이 문제를 해결하려면 별도의 게이트웨이 장치가 필요하고, 여기에 달린 다수의 무선 송수신 장치 작동을 위한 유선 전원공급장치가 필요하다.

사물인터넷 네트워크. 픽사베이

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통합형 사물인터넷 게이트웨이 구현 가능

카이스트 연구진은 이를 후방산란 기술을 이용해 전원공급 없이도 처리할 수 있는 방법을 개발했다. 후방산란기술을 이용해 사물인터넷 기기들이 주로 사용하는 저전력 무선 통신 규격인 지그비, BLE(저전력 블루투스) 신호를 와이파이 신호로 바꾸는 데 성공한 것이다.

연구진은 "이 기술은 전원 없이도 작동해 비용을 크게 줄일 수 있는 데다 공중에 방사된 무선 신호를 변조하는 것이어서 같은 통신 규격을 사용하는 모든 사물인터넷 기기에 널리 적용할 수 있다"고 말했다.

연구진은 이 기술을 이용한 사물인터넷 게이트웨이를 통해 현재 시판중인 스마트 스피커, 스마트 전구 등 여러 유형의 스마트홈 기기가 와이파이 기기에 연결되는 것을 실험을 통해 입증했다. 연구진은 이를 통해 통합형 사물인터넷 게이트웨이로서의 가능성도 확인했다고 밝혔다. 논문 제1저자인 정진환 연구원은 "값비싸고 전력소모량이 큰 기존의 사물인터넷 게이트웨이 한계를 무전원 사물인터넷 게이트웨이로 극복할 수 있다는 점을 확인한 점이 이번 연구의 성과ˮ라고 설명했다. 이번 연구는 지난 6월 캐나다 토론토에서 열린 모바일 컴퓨팅 학술대회 `ACM 모비시스(ACM MobiSys) 2020'에서 발표됐다. 논문 제목은 ‘Gateway over the air: Towards Pervasive Internet Connectivity for Commodity IoT)’다.

곽노필 선임기자 [e-mail]