'후방산란' 기술로 스마트기기 전원 없이 함께 연결해 쓴다

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구팀이 낮은 전력과 비용으로도 사물인터넷(IoT) 서비스를 폭넓게 제공할 수 있는 기술을 개발했다. 사물인터넷은 각종 사물이 센서와 통신기기를 통해 서로 연결돼 소통하고, 개별적으로 제공하지 못했던 서비스를 제공한다.

한국과학기술원(KAIST)은 김성민·이융 전기전자공학부 교수 공동 연구팀이 후방산란 기술을 이용해 무전원 사물인터넷 게이트웨이를 개발했다고 13일 밝혔다.

상용 사물인터넷 기기가 송신한 신호가 무전원 게이트웨이를 통해 Wi-Fi 네트워크에 연결되는 과정을 보여주는 모식도.<자료=한국과학기술원>

사물인터넷은 각종 사물인터넷 기기들이 인터넷에 연결돼야 서비스를 제공할 수 있는 구조로 돼 있다. 사물인터넷 기기들을 인터넷에 연결하려면 사물인터넷 게이트웨이라는 다수의 무선 송수신 장치를 장착하고 있는 기기가 필요하다.

사물인터넷 게이트웨이는 다수의 무선 송수신 장치에서 발생하는 전력소모량이 커 유선 전원공급장치가 필요하다. 하지만 설치가 자유롭지 않아 광범위한 인터넷 연결에 한계가 있었다.

이에 연구팀은 후방산란 기술을 활용해 사물인터넷 기기들이 주로 사용하는 지그비(저전력 무선망 기술)이나 BLE(저전력 블루투스 기술) 통신 규격을 따르는 무선 신호를 최적의 패턴으로 반사해 와이파이 신호로 변조시키는 기술을 개발했다. 이 기술을 이용해 사물인터넷 기기들을 와이파이 기기에 연결하고, 인터넷 연결성을 제공하는 무전원 사물인터넷 게이트웨이를 제작했다.

연구팀은 후방산란 기술을 적용해 에너지 수확을 통해 전원 없이 동작시켜 설치비용과 유지·보수 비용을 낮췄다. 후방산란 특성상 공중에 방사된 무선 신호를 반사하면서 물리적으로 변조하기 때문에 동일 통신 규격을 사용하는 사물인터넷 기기에 적용할 수 있다.

연구팀은 저전력 통신 규격인 지그비와 BLE 신호를 무전원 사물인터넷 게이트웨이를 통해 와이파이 신호로 변조해 상용 노트북에서 수신됨을 확인했다. 다양한 제작사에서 판매하는 스마트 전구, 스마트 스피커 등이 사물인터넷 게이트웨이를 통해 와이파이 기기에 상호 연결되는 현상도 입증했다.

정진환 연구원은 “후방산란이라는 초저전력 통신 기술을 통해 사물인터넷 기기들이 적은 비용으로 와이파이를 통해 인터넷에 연결될 수 있다”며 “비싸고 전력 소모량이 큰 기존 사물인터넷 게이트웨이의 한계를 무전원 사물인터넷 게이트웨이로 극복할 수 있다는 것을 확인했다”고 말했다.

연구에는 정진환 KAIST 박사과정, 류지훈 한국뉴욕주립대 컴퓨터과학과 교수가 참여했다. 연구 결과는 지난달 캐나다 토론토에서 열린 모바일 컴퓨팅 분야 국제학술대회 ‘ACM 모비시스(ACM MobiSys) 2020’에서 발표됐다.