차세대 홈네트워크 서비스의 발전 방향 및 요소 기술

홈네트워크는 이동통신ㆍ초고속 인터넷 등 유무선 통신 네트워크를 기반으로 가정 내의 기기들이 네트워크로 상호 연결되어 시간, 장소, 기기에 구애받지 않고 다양한 서비스를 제공받을 수 있고, 나아가 지식적인 상호 연동을 통한 서비스 제공을 통해서 사용자의 편의를 극대화시키기 위한 기술이다. 현재 선진 각국의 주요 기업들이 핵심 기술을 선점하기 위해 치열한 경쟁을 전개하고 있으며, 우리나라에서도 세계 최고 수준의 통신 인프라를 바탕으로 홈네트워크 산업분야의 발전 가능성은 매우 클 것으로 기대된다. 본 고에서는 홈네트워크 차세대 홈네트워크 서비스의 현황 및 요소 기술에 대해서 기술하고 마지막으로 홈네트워크 서비스 모델 제시를 통해 홈네트워크 서비스의 발전 방향을 제안한다.

1. 서론

유비쿼터스란 언제(Anytime), 어디서나(Anywhere), 어느기기(Anydevice)로도 미디어에 구애받지 않고(Anymedia), 경제적이며 편리하게 정보를 교환할 수 있는 환경을 말한다. 유비쿼터스 시대를 열어가는 홈네트워크는 이동통신ㆍ초고속 인터넷 등 유무선 통신 네트워크를 기반으로 가정 내의 A/V, 데이터 통신 및 정보가전기기들이 네트워크로 상호 연결되어 기기, 시간, 장소에 구애받지 않는 다양한 서비스의 제공이 가능하며 중앙의 홈 서버를 통해 집안 전체의 관리가 가능하여 안전하고 스마트한 자동화 서비스의 제공되는 환경을 말한다. 또한 다양한 사용자의 요청 및 환경에 대한 복합적이고 지식적인 상호연동을 통한 서비스 제공을 통해서 사용자의 편의를 극대화 하는데 그 목적이 있다.

유비쿼터스 혁명이야 말로 새로운 정보지식 국가의 패러다임이라는 전제 아래 미국, 일본, 유럽 등 세계 각국은 앞다투어 국가기관, 유수 대학 연구소, 첨단 기업들을 앞세워 유비쿼터스 시대를 열어가는 디지털 컨버전스의 총아인 홈네트워크를 국가적 과제로서 추진하고 있다. 국내 정보통신부에서도 IT839 전략에 가치의 최정점에 있는 홈네트워크 서비스와 네트워크 기술 과제를 내놓고 있으며 2007년까지 전체가구의 약 60%인 1,000만 가구에 홈네트워크를 보급하고, 국내외 통신ㆍ가전업체들 간의 표준화를 유도, 홈서버, 통합미들웨어 등 핵심 기술의 개발을 지원하는 등 지원을 아끼지 않고 있다. 홈네트워크는 통신, 방송, 건설, 가정 등 첨단 기술과 서비스가 총 망라되어 융합된 분야로서 산업화가 현재 가속화되고 있어, 2007년에는 세계 시장 규모가 1,026억 달러 이상이 될 것으로 전망되는 대표적인 차세대 유망산업이다. 현재 선진 각국의 주요 기업들이 핵심 기술을 선점하기 위해 치열한 경쟁을 전개하고 있는 실정이며, 우리나라에서도 세계 최고 수준의 통신 인프라를 바탕으로 홈네트워크 산업분야의 발전 가능성은 매우 클 것으로 기대된다.

홈네트워크의 발전을 위한 기술 연구가 가속화 되어가고 있는 가운데 홈PNL(Home Phoneline Networking Alliance), PLC(Power Line Communication), 홈RF(Home Radio Frequency), Zigbee, UWB(Ultra Wide Band) 등 물리적 네트워크 구성 기술과 홈네트워크를 구성하는 각종 단말(가전 기기, 센서, 엑추에이터)간의 프로토콜 기술, 단말간의 상호 발견, 구성ㆍ관리를 위한 네트워크 미들웨어 기술은 홈네트워크 서비스 환경 구축을 위해서 매우 중요하다. 그러나 미래지향적인 홈네트워크를 구축하기 위해서는 기존의 단순한 형태로 장치들이 연결된 물리적인 공간을 보다 지능적이고 적응적 컴퓨팅 환경인 지능적 유비쿼터스 환경으로 변화시켜야 한다. 이러한 지능적 환경을 구현하기 위해서 자율적이고 다양한 entity들이 공통의 context를 인식하고 교환할 수 있는 기술, 주어진 상황에 맞는 최적을 서비스를 제공하기 위한 context-aware 기술이 필요하다. 즉, 사용자의 직접적인 서비스 요청에 의해서만 동작하는 수동적인 환경이 아닌 사용자가 의식하지 않고도 서비스를 제공받는 “Invisible Service”를 제공받을 수 있는 환경이 되어야 한다.

본 고에서는 이러한 유비쿼터스 시대적 흐름을 바탕으로 홈네트워크 서비스를 위한 기술과 국내ㆍ외 기술동향 및 서비스 방향을 기술한다. 또한 미래지향적인 홈네트워크를 지향하기 위한 홈네트워크 서비스 모델을 제시하여 지식기반 홈네트워크의 발전 방향을 제안한다.

2. 홈네트워크 서비스 제공을 위한 환경 및 기반 기술

홈네크워크 서비스 제공을 위한 기반 기술 중 물리적 네트워크 구성 기술은 크게 유선과 무선으로 나눌 수 있으며, 유선 기술로는 전화선, 전력선, Ethernet, USB등이 있고, 무선에는 IEEE802.11x 계열의 Wireless LAN, Home RF, Bluetooth, UWB, Zigbee, HiperLAN등이 대표적인 기술이다. 또한 홈 오토메이션을 위한 표준인 LonWorks, 오디오/비디오를 위한 Havi, 소위 데이터 네트워크를 위한 UPnP, Jini등의 홈네트워크 미들웨어 기술도 대표적 홈네트워크 기반 기술 중 하나이다.

한편, 여러 가지 댁내망(LAN) 기술과 액세스망(WAN) 기술을 상호 접속하거나 중계하고 그 상위 계층에 미들웨어 기술을 부가함으로써 가정의 사용자에게 다양한 서비스를 제공하는 게이트웨이 기술 또한 홈네트워크 구현에 있어 가장 중요한 요소 기술중 하나로서 대표적으로 OSGi(Open Service Gateway initiative)를 들 수 있다. OSGi는 홈게이트웨이에 대한 해법을 제공해 주는 서비스 게이트웨이 표준으로, 특정 기능을 수행하는 자바 인터페이스와 실제 구현 객체로 이루어진 서비스와 이러한 서비스를 제공하기 위한 기능적 배포단위인 번들, 그리고 번들의 라이프 사이클을 관리하는 번들 실행환경인 프레임워크로 구성되어 있다.

마지막으로, 보다 고도화된 서비스를 제공하기 위하여 기존의 단순 장치 연결에서 벗어나 지능적이며 적응적인 컴퓨팅 환경인 지능적 유비쿼터스 환경으로의 변화를 지원할 수 있는 빠른 context 인지 기술, context에 따라 적절한 정보를 다양한 입출력 방법으로 제공하는 기능, 홈서버에 지속적으로 축적 관리하며 외부에서 유무선망을 통해 홈서버에 접속하여 수집된 실시간 정보 및 집안의 각 종 센서로부터 수집된 context를 요약, 분석, 처리, 가공하여 음성, 문자, 영상등으로 관찰 할 수 있고 제어할 수 있는 기능을 제공하는 유비쿼터스 지식기반 홈네트워크 서버 기술이 있다. (그림 1)은 이러한 홈네트워크 서비스를 위한 기반 기술을 도식화한 것이다.

3. 기존의 홈네트워크 서비스 관련 프로젝트 동향

이 장에서는 국내 및 국외의 국가기관, 유수 대학 연구소, 첨단 기업에서 진행되고 있는 홈네트워크 관련 프로젝트에 대한 내용을 분석하고 이를 통하여 앞으로의 홈네트워크 기술 및 서비스 발전 방향에 대해서 논의한다. 이 장에서의 분석을 통해 기기 중심이 아닌 사용자 중심의 차세대 지식기반 홈네트워크 서비스 모델에 대해서 제시하고자 한다(IITA 및 ETRI에서 수행하고 있는 홈네트워크 사업에 관한 소개는 생략함).

가. 외국의 홈네트워크 관련 프로젝트 동향

(1) MIT mediaLab “things that think” 프로젝트

MIT 미디어랩이 수행하는 ‘생각하는 사물(things that think)’ 프로젝트는 인간을 주인으로 섬기는 지능화된 사물과 컴퓨터를 연구해 사람들이 사용하는 모든 기계와 사물들이 사용자의 언어ㆍ행동ㆍ생활습관 등을 스스로 이해하고 서로가 정보를 주고받으며 스스로 생각해 사람이 의식하지 않아도 사용자를 위해 일하도록 하는데 목적이 있다.  따라서 상황인지 컴퓨팅(context-aware computing), 반응하는 환경(responsive environments), 나노센싱(nanoscale sensing) 등 30여개 세부프로젝트로 나뉜다.

(2) 조지아 공대의 Aware Home 프로젝트

조지아 공대의 Aware Home 프로젝트는 홈 내에 있는 사용자의 상황정보, 즉 누가, 언제, 어디에서, 무엇을 하고 있는가에 대한 정황을 파악하여 사용자가 필요한 서비스를 선택하여 사용자를 돕는 것을 목표로 하고 있다.

홈 내의 사용자의 신분 및 위치, 행동 등을 인지하기 위한 카메라, 마이크를 비롯한 각종 센서들을 이용하여 사용자의 상황정보를 인지한다. 조지아 공대에서는 이렇게 개발된 기술들을 실제로 적용하고 실험하기 위해 실제 주거용 실험 건축물을 이용하여 개발을 진행하고 있다. 이기종 센싱 디바이스를 이용하여 정보를 취득하고 이를 처리하는 방법에 대해 많은 연구를 수행하였다.

(3) MIT 의 Changing Places/House_n 프로젝트

변화는 가속되고 있지만, 우리가 창조하는 장소들(Places)은 주로 정적이며 상호 반응이 없다. 따라서 변화하는 장소를 만들자는 것이 이 프로젝트의 취지이다.

House_n은 유비쿼터스 Living Room을 개발하는데, 집에서 일어나는 우리 모든 삶과 반응하는 전자적 애플리케이션을 개발하고, 모든 사물과 기계들이 “Automatic”하게 처리하는 환경과 홈 베이스 미래의 컴퓨팅 인터페이스를 개발한다. House_n 프로젝트가 추구하는 Living Room은 사람의 위치를 추적할 수 있는 컴퓨팅 센서 기술, 상호작용을 추적하는 레이저 포인터, IBM이 개발한 Everywhere Display 프로젝터, 전자 디지털 책상, 무선으로 연결된 많은 PDAs 기기들로 구성된다. 특히 IBM의 ED 프로젝트는 방의 벽, 마루, 바닥, 책상, 테이블, 그림 등 어느 위치에서든 그 표면에 원하는 정보나 그림들을 프로젝션으로 쏘아 보여주고, 상호작용이 일어 날 수 있도록 하는 기술이다. 그리고 그 환경에서 사람들의 행동에 따라 자동적으로 인터페이스와 디스플레이를 해 준다.

(4) MS의 EasyLiving 프로젝트

Microsoft사의 EasyLiving은 사용자의 단순한 행위(Single User Experience)와 다양한 입출력 기기(I/O Device)의 합체를 통해 구현되는 지능화된 환경을 위한 아키텍처 및 기술을 개발하는 프로젝트이다. 즉, 사용자가 처해있는 상황에 적합한 서비스를 제공할 수 있는 사용자-기계 상호작용 시스템의 구현을 목적으로 하고 있다.

현재의 EasyLiving 시스템의 적용 범위는 사무실 또는 작은 주거형 공간에 맞추어 적용되었으나, 향후 이를 확장시켜 건물 전체, 더 나아가 도시 전체에 적용할 수 있는 기하학적 모델의 개발, 네트워크 확장, 그리고 인지 기술의 개발이 이루어질 것으로 보인다.

하지만 연결되는 기기와 사용하는 사용자의 수가 증가됨에 따라 현재 인지된 상황에 대한 대안을 제공하는 기능이 아직까지는 미약하다. 즉, 인지된 특정 상황을 하나의 정해진 사건(Event)으로 분류하고 그에 대한 대안을 생성해내는 기능이 보강되어야 한다.

(5) HP Cool Town 프로젝트

쿨 타운(Cool Town) 프로젝트의 핵심은 현실의 사람과 사물, 공간이 동시에 인터넷에도 존재하는 것과 같은 ‘현실과 같은 월드 와이드 웹(www)’을 구축하는 데에 목표를 두고 있다.

고유 식별 ID나 URL 등의 개별 정보를 가지는 전자 태그(RFID)를 비롯해 인터넷 인프라, 내장형 웹서버 등을 통해서 개인이 이동하는 곳 어디에서나 디지털 기기들이 제공하는 웹 서비스를 자동적으로 PDA나 휴대폰 등의 장치에 연결시키는 켬퓨팅 모델과 시나리오로 구성된다. 인터넷과 상호작용하는 디지털 기기들을 이용하여 이동하는 사용자가 언제, 어느 곳에서나 커뮤티케이션이 가능한 환경을 실천하고자 하는 것이다.

나. 국내의 홈네트워크 관련 프로젝트 동향

(1) KT 컨소시엄

1단계 1차년도(03.12~04.6) 사업은 3개 지역 200세대를 대상으로 진행하였고, 5개 분야 19개 서비스가 제공되었다. 서비스 확장성 및 다양한 인터페이스 제공으로 편리한 이용환경을 확보하고 기기 및 서비스 호환성 확보로 전국망 기반 상용화 여건을 조성하는 전략을 추진하였다. 2차년도 추진 목표는 첫째, 컨소시엄 참여기관 간 100% 호환성을 확보하고, 둘째, 디지털 홈 플랫폼 연동 및 보안모듈 장착으로 보안기능 강화 등 망의 안정화, 셋째, 양방향 DTV, 모바일을 통한 원격제어 등 서비스 고도화를 목표로 삼고 있다.

(2) SKT 컨소시엄

1단계 시범사업의 목표는 다양한 홈네트워크 비즈니스 모델개발, 조기상용화 및 기술호환성 확보를 통한 홈네트워크 표준화 완성이다. 앞으로 진행될 2단계(2005.1~2007.12) 사업은 컨소시엄간 호환성을 확보하고 비즈니스 모델 완성을 통한 상용 서비스 제공이다.

(3) 삼성전자 ‘홈비타(Homevita)’

삼성전자는 홈네트워크 솔루션을 ‘홈비타(Homevita)’라는 브랜드로 개발을 진행하고 있다. 국내의 경우 기술개발과 함께 사업영역을 확대하고 표준화 부분에도 적극 대응하고 있다. 또한 지난해 10월 자체 개발한 홈네트워크 전력선통신(PLC) 규격인 ‘홈비타 프로토콜(S-Cube)’ 기술을 공개했다. 귀뚜라미보일러, 린나이 코리아, 이건창호 등 20여개 관련업체들이 이 규격을 사용하고 있고 이번 공개로 표준화는 더욱 빠르게 진행될 전망이다.

지난해 12월 480세대 규모의 대구 태왕 아너스빌에 홈비타 솔루션을 구축했고 풍림, 신명, 대우 등 주요 아파트 1만7,000여 가구에 홈네트워크를 수주했다. 올해에는 경기 화성, 경남 양산 등 3,000세대에 홈비타 솔루션이 공급될 예정이다.

(4) LG전자 ‘홈넷’

LG전자의 ‘홈넷’은 지난 2003년 7월 장안동과 방배동의 대규모 신축아파트 단지에 홈네트워크를 구축하며 대중적인 상용화에 나섰고 지난해까지 1만여세대 이상의 신축아파트 단지에 홈네트워크 시스템을 수주했다. LG홈넷은 통합제어, 댁내관리, 엔터테인먼트, 방범/방재, 웰빙 등 세부적으로 솔루션을 나누어 서비스를 제공함으로서 다양한 디지털 기기들을 네트워크로 연결하여 언제 어디서나 편리하고 안전하며 즐겁고 윤택한 주거 생활의 제공을 목표로 하고 있다.

(5) 중앙대 ‘HNRC(Home Network Research Center)’

중앙대학교의 ‘Home Network Research Center(홈네트워크 연구센터)’는 2004년 8월에 설립되어 지능적 서비스의 제공을 위한 차세대 홈네트워크 미들웨어 구조 및 보안 기술응용 핵심 기술을 연구 개발하고 있다. 세부 연구개발 내용 및 목표는 홈네트워크 구조 통합 연구 기술, 차세대 서비스모델링 및 홈네트워크 구조 연구 기술, 차세대 홈네트워크 미들웨어 기술, 홈네트워크 보안 기술, 홈네트워크기반 실감형 3D 멀티미디어 처리 기술 및 홈네트워크 표준화 수행이다.

특히 홈네트워크 연구센터는 다양한 센서를 이용한 위치 추적 시스템 기술과 3D 위치기반 홈네트워크 관리 기술, 상황인지 생체 인식 기술, 실시간 위치기반 동영상 스트리밍 서비스 기술, 웹 기반 보안 서비스 기술 및 Home Office Conference Infra 기술, 상황적응형 실시간 Web Crawling 기술 등을 통해 지능적이며 적응적인 서비스의 비즈니스 모델 완성을 위해 산ㆍ한ㆍ연 공동연구개발 체계로 운영하고 있다.

4. 차세대 홈네트워크 서비스 모델

현재 유비쿼터스 시대를 대비하기 위한 시도는 위에서도 살펴보았듯이 각 나라별로 다양하게 진행되고 있다. 국내에서도 또한 이러한 움직임에 발맞추어 정부의 주도하에 관련 기술개발 및 표준화를 통해 유비쿼터스 시대를 선도하려는 움직임을 보이고 있다. 이러한 새로운 패러다임인 유비쿼터스 컴퓨팅 기술은 인간 생활에 기초가 되는 홈에서 가장 복합적으로 적용될 것으로 예상된다. 즉, 홈네트워크 기술은 유비쿼터스 사회를 구현하기 위한 가장 중요한 시발점이 될 것이다.

그러나 홈네트워크 기술이 산업계의 큰 관심의 대상이긴 하나, 시장을 주도할만할 진정한 ‘Killer Application’은 아직 제시되고 있지 않다. 최근에는 사이버아파트 구축, VoD 서비스, IP 셋톱박스 보급 등 각 사업자들이 상대적으로 경쟁력이 있는 분야에 대한 홈네트워크 서비스를 제공하고 있지만 홈네트워크 서비스는 IT 기술의 발전과 사용자 중심의 친화적인 서비스 형태로 진화하게 될 것이다. (그림 2)는 홈네트워크 서비스의 진화를 보여주고 있다.

가. 사용자 중심의 홈네트워크 지능형 통합 서비스 모델

앞에서 살펴본 바와 같이 홈네트워크의 패러다임은 점차 사용자 중심의 서비스로 진화하고 있음을 알 수 있다. (그림 3)은 이러한 패러다임 변화에 맞는 사용자 중심의 홈네트워크 지능형 통합 서비스의 모델을 제시한 것이다.

나. 홈네트워크 지능형 통합 서비스의 요소 기술 및 발전 방향

홈네트워크 지능형 통합 서비스를 위해 제시한 시나리오와 같은 서비스를 제공하기 위해서 가장 중요한 요소 기술 중 하나는 홈네트워크 구조의 통합 관리 기술이라 할 수 있다. 즉, 미들웨어, 유무선 네트워크, 홈게이트웨이, 홈서버 등의 기반 기술을 통합할 수 있는 구조 설계 및 기술 개발이 중요하다 할 수 있다. 또한 여러 네트워크 및 디바이스를 지닌 홈네트워크 환경의 특성상 이들간의 상호 운용성을 지원하며, 자동 구성 관리할 수 있고, 그밖의 멀티모달 인터렉션 기술 및 QoS 보장 및 관리를 위한 차세대 홈네트워크 미들웨어 기술 개발이 요구된다. 이 밖에도 고도화된 지능형 맞춤 서비스를 위한 지식 기반 서비스 미들웨어 기술과 보다 발전 된 서비스를 지속적으로 공급하기 위한 서비스 관리 기술이 필요하다. 한편, 다양한 서비스 제공을 위해 필요한 정보 또한 다양해지기 마련인데, 이와 관련하여 사용자 개인 정보를 보호하거나 외부 접속에 대한 보안을 제공하며, 관련 기술 및 인프라와의 연동시 발생할 수 있는 보안 취약점을 차단시켜줄 수 있는 보안 기술 또한 중요한 요소 기술일 것이다. <표 3>에서 이와 같은 홈네트워크 서비스 제공에 필요한 요소 기술을 간단히 요약하였다.

홈네트워크 구축을 위해 필요한 물리적인 네트워크 구성 기술과 단말간의 통신 프로토콜 기술, 네트워크 미들웨어 기술들과 더불어 <표 3>에서 정리된 기술들이 복합적으로 적용된 지식서비스 미들웨어 기술은 향후 지능형 통합 홈네트워크 서비스를 제공하기 위한 필수 기술이라 할 수 있다.

5. 결론

본 고에서는 현재의 홈네트워크 서비스 관련 프로젝트 동향에 대해서 살펴보았고, 이에 따른 차세대 홈네트워크 서비스 방향과 이러한 서비스를 제공하기 위해 필요한 요소 기술을 제시했다.

차세대 홈네트워크 서비스 시나리오에서는 사용자의 각 개인별 취향과 관심(Interests) 및 상황(Context)에 따라 적절한 정보를 다양한 입출력(Multimodal) 방식으로 제공하며, 각 사용자의 관심과 지식들의 연관성을 온톨로지(Ontology)를 통해서 표현이 가능하다. 또한 집안의 센서들로부터 수집된 정보를 요약, 분석, 처리, 가공하여 음성, 문자 및 그래픽 등으로 보고받고 이러한 정보(Context)를 기반으로 적응적인 사용자 중심의 최상의 서비스가 제공할 수 있다. 이러한 서비스가 더욱 고도화되기 위해서는 지속적인 서비스 관리 기술 이 필요하며 홈네트워크 구조를 통합적으로 관리할 수 있어야 하고, 이에 따른 프라이버시 및 보안 관리를 할 수 있어야 한다.

우리나라의 경우, 그동안 초고속 인터넷의 급속한 확산으로 홈네트워크 기술 기반이 IT 선진국들보다 조기에 정착되었을 뿐 아니라, D-TV, 인터넷가전 등 세계적 수준의 가전 기업을 보유하고 있어 세계 어느 나라보다도 홈네트워크 산업이 조기 활성화되고 세계 시장을 선점할 수 있는 조건을 구비하고 있다. 이러한 산업기반을 적극 활용하여 국내 산업이 세계 시장을 석권하기 위해서는 산ㆍ학ㆍ연간의 역량을 총결집하여 다양하고 창의적인 아이디어와 기술력을 토대로 수요자에게 어필할 수 있는 “Killer Application”을 개발하여 국내시장에 우선 보급하고, 내수시장에서 검증된 기술 및 서비스를 세계시장에 수출할 수 있는 전략이 요구된다. 또한 안전한 홈네트워크 서비스 제공을 위한 지속적인 대책 수립과 관련 기술개발을 추진해 나가야 할 것이다.

<참 고 문 헌>

[1]    Jabeom Gu, Sehyun Park., et al. “Security Clustering: A Network-wide Secure Computing Mechanism in Pervasive Computing” Lecture Notes in Computer Science, vol.3042. May, 2004.

[2]    Minsoo Lee, Jintaek Kim, Sehyun Park., et al. “A secure Web Services for Location Based Services in Wireless Networks,” Lecture Notes in Computer Science, Vol.3042. May, 2004.

[3]    MIT Media Lab: Things That Think Consortium, http://ttt.media.mit.edu

[4]    HP cool town project, http://cooltown.hp.com

[5]    Microsoft Research: Easy Living, http://research.microsoft.com/easyliving

[6]    Anand Ranganathan and Roy H. Campbell, “A Middleware for Context-Aware Agents in Ubiquitous Computing Environments,” In ACM/IFIP/USENIX International Middleware Conference, Rio de Janeiro, Brazil, June 2003.

[7] 이윤철, “최근의 홈네트워크 기술동향 및 시장 전망,” ETRI IT 정보센터, 2003년6월

[8]    권오병, 정기욱 “유비쿼터스 시스템의 이해,” 신론사, 2004년10월