01. 사물인터넷(Internet Of Things, IoT)

칸드라쿤 2023. 10. 22. 14:59

2023. 10. 22. 14:59

1. 사물인터넷(Internet Of Things, IoT)란?

“초연결의 기반”

IoT란 센서, 소프트웨어, 기타 기술을 내장한 물리적 객체(사물)로 이루어진 네트워크를 의미하며, 인터넷을 통해 데이터를 다른 사물 및 시스템과 전송 및 수신할 수 있습니다.

이전에는 연결에 Wi-Fi가 주로 사용되었지만 오늘날에는 5G 및 저렴한 컴퓨터 칩과 고대역폭 통신의 출현 덕분에 이제 수십억 개의 기기가 인터넷에 연결이 가능하여 거의 모든 곳에서 빠르고 안정적으로 대량의 데이터 세트를 처리를 할 수 있습니다. 현재 70억 개 이상의 IoT 기기가 네트워크에 연결되어 있지만, 전문가들은 이 수가 2025년에는 220억 개로 증가할 것으로 예상하고 있습니다.

IoT 연결 기기와 기기 업무 및 생활 방식을 개선하는 데 유용합니다. IoT는 난방과 조명을 자동으로 조절하는 스마트 홈기기부터 산업 장비를 모니터링하여 문제를 찾은 후 고장 예방을 위해 자동으로 해결하는 스마트 팩토리에 이르기까지 다양한 분야에 응용되고 있습니다

2. IoT의 역사

'IoT'는 MIT의 Auto-ID Center 창립자 중 한 명인 기업가 케빈 애쉬튼(Kevin Ashton)이 창안한 용어입니다. 애쉬튼은 RFID 태그를 통해 객체를 인터넷에 연결하는 방법을 찾아낸 한 연구 팀의 일원이었습니다. 그는 1999년 프레젠테이션에서 'IoT'이라는 용어를 처음 사용했는데, 그때부터 이 용어가 통용되기 시작했습니다.

이 용어 자체는 애쉬튼이 맨 먼저 사용했을지 모르지만 연결된 장치, 특히 연결된 기계라는 개념은 훨씬 오래 전부터 존재했습니다. 가령, 1830년대 후반에 전신이 처음 개발된 이후부터 기계들 간의 소통이 가능해졌습니다. 그 외 무선 음성 전송이나 와이파이 기술, SCADA(감시제어 및 데이터 수집) 소프트웨어가 IoT에 접목되었습니다. 그 후 1982년 카네기멜론대학교(Carnegie Mellon University)에서 코카콜라 자판기를 개조하면서 최초의 연결된 스마트 기기가 탄생했습니다. 이 대학교가 오늘날의 인터넷의 선구자격인 로컬 이더넷, 이른바 ARPANET을 사용한 덕분에 학생들은 자판기에 어떤 음료가 들어있고 음료가 차가운 상태인지를 알 수 있었습니다.

오늘날 우리는 사람보다 IoT 연결 기기가 더 많이 존재하는 세상에 살고 있습니다. 이러한 IoT 연결 기기와 기계는 스마트 워치와 같은 웨어러블 기기부터 RFID 재고 추적 칩에 이르기까지 다양합니다. IoT 연결 장치는 IoT에 연결된 네트워크 또는 클라우드 기반 플랫폼을 통해 통신합니다. IoT가 수집한 데이터에서 실시간으로 도출된 분석 정보가 디지털 트렌스포메이션(digital transformation)을 촉진하고 있습니다. IoT를 통한 건강과 안전, 비즈니스 운영, 산업 성과, 세계 환경 및 인도적 문제에 있어 여러 가지 긍정적인 변화를 기대합니다.

3. IoT가 중요한 이유

지난 몇 년 사이에 IoT는 21세기의 가장 중요한 기술 중 하나가 되었습니다. 이제 주방 가전, 자동차, 온도 조절기, 아기 모니터와 같은 일상 속 생활용품을 임베디드 기기를 통해 인터넷에 연결할 수 있기 때문에, 사람, 프로세스, 사물 간의 원활한 커뮤니케이션이 가능합니다.

현재 IoT를 활용하는 기기는 최소한의 인적 개입만으로 서로 데이터를 공유 및 수집할 수 있습니다. 이 초연결 세계에서 디지털 시스템은 연결된 사물 간의 모든 상호 작용을 기록하고, 모니터링하고, 조정할 수 있습니다. 물리적 세계와 디지털 세계가 만나 서로 협업을 시작하게 된 것입니다.

4. IoT를 발전시킨 기술들

2021년에 전 세계 IoT 기기 수는 100억 대에 달했으며, IDC는 2025년에 전 세계에서 생성되는 데이터의 양이 73제타바이트(73조 기가바이트)에 달할 것으로 예상합니다. 디지털 데이터를 물리적으로 정량화하기는 어렵지만 그 모든 데이터를 1990년대의 플로피 디스크로 변환해 펼쳐 놓는다면 지구에서 달을 5,000번 넘게 왕복할 수 있을 정도입니다.

불과 수십 년 만에 IoT 데이터는 기하급수적으로 증가했으며 그러한 추세는 앞으로도 계속될 가능성이 큽니다. IoT가 진화하려면 일련의 특정 기술도 동시에 발전해야 합니다.

1) 연결 : 오늘날의 인터넷 및 클라우드 연결은 소박한 모뎀 기반에서 진화해 현재 데이터를 대량으로 송수신하고 IoT의 기하급수적인 증가를 지원할 수 있을 정도로 매우 빠르고 강력해졌습니다.

2) 센서 기술 : IoT 센서 혁신에 대한 요구가 꾸준히 상승하면서 시장의 중심축은 특정 고객을 대상으로 하는 고비용 틈새 사업자에서 고도로 글로벌화되고 가격 경쟁력을 갖춘 센서 제조업으로 이동했습니다. 2004년 이래 IoT 센서의 평균 가격 은 70% 이상 하락했으며, 관련 요구의 급증에 따라 더 나은 기능과 다양성을 선보이고 있습니다.

3) 컴퓨팅 능력: 향후 5년간 디지털 스토리지가 시작된 이후 지금까지 생성된 양을 합친 것보다 더 많은 데이터가 생성될 전망입니다. 오늘날 기업에서 이러한 모든 데이터를 유용하게 활용하려면 메모리와 처리 능력도 꾸준히 늘려야 합니다. 이러한 요구를 충족하기 위한 경쟁이 급속도로 진행되면서 IoT의 연관성과 적용 가능성을 확대해 왔습니다.

4) 빅데이터 기술: 1980년대 이후 전 세계의 데이터와 이를 저장하는 데 필요한 컴퓨터 기술이 기하급수적으로 증가했습니다. 데이터베이스 및 분석 툴의 발전으로 IoT 기기, 스마트 차량 및 설비에서 생성된 대량의 데이터를 실시간으로 처리하고 분석할 수 있게 되었습니다. 이러한 속도와 처리능력은 사물 인터넷에 있어 필수적입니다.

5) AI 및 머신러닝: 이러한 기술은 대량의 IoT 데이터를 관리하고 처리하는 기능뿐 아니라 데이터를 분석하고 분석 결과를 바탕으로 학습하는 기능도 제공합니다. 빅데이터 는 인공지능 과 머신러닝을 발전시키는 데 매우 중요한 소스입니다. 데이터 세트가 크고 다양할수록 AI 기반의 고급 분석으로 얻을 수 있는 인사이트와 인텔리전스도 더욱 강력하고 정확해집니다. 인공지능은 IoT 기기의 급증과 함께 발전했으며 IoT 기기에서 생성되는 데이터는 인공지능의 강력한 기반이 되고 있습니다.

6) 클라우드 컴퓨팅: 사물인터넷(Internet of Things) 개발에 있어 연결성이 필수적이었던 것처럼 클라우드 컴퓨팅의 등장도 진화와 밀접하게 연관되어 왔습니다. 필요에 따라 처리 능력과 대용량 스토리지를 제공할 수 있는 클라우드 IoT 서비스는 IoT 장치가 점점 더 크고 복잡한 데이터 세트를 수집하고 전송할 수 있도록 지원했습니다.

5. IoT 작동방식

1) 데이터 수집 : IoT 기기는 센서를 통해 기기 주변의 환경에서 데이터를 수집합니다. 이러한 데이터는 온도처럼 단순할 수도 있고 실시간 동영상 피드처럼 복잡할 수도 있습니다.

2) 데이터 공유 : IoT 기기는 사용 가능한 네트워크 연결을 통해 이러한 데이터를 퍼블릭 또는 프라이빗 클라우드 시스템에 전송하거나(기기-시스템-기기), 다른 기기에 전송하거나(기기-기기), 엣지에서 처리하도록 지시된 대로 로컬에 저장합니다.

3) 데이터 처리 : 이 단계에서는 해당 데이터를 기반으로 팬을 작동하거나 경고를 보내는 등의 작업을 수행하도록 소프트웨어가 프로그래밍됩니다.

4) 데이터를 기반으로 한 조치 수행 : IoT 네트워크 내의 모든 기기에서 누적된 데이터는 분석을 거칩니다. 이 분석을 통해 강력한 인사이트를 추출해 신뢰할 수 있는 조치와 비즈니스 의사결정에 도움이 되는 정보를 제공합니다.

6. IoT의 이점

1) 산업 자동화

기업은 자동화된 모든 작업의 신뢰성을 높이는 방법으로 IoT를 사용하고 있습니다.

공장 현장에서 조립을 수행하는 기계에서 생성된 실시간 감각 데이터에 액세스할 수 있습니다. 데이터 사이언티스트는 데이터를 연구하고 이러한 시스템 중 하나에서 발생할 수 있는 오류를 예측하는 데 도움이 되는 알고리즘을 설계할 수 있습니다. 장치 생성 데이터에 대한 예측 분석을 통해 유지 관리를 사전 예방적으로 수행하여 비즈니스 가동 중지 시간을 최소화할 수 있습니다.

단조로운 작업은 자동화되고 기계에 의해 수행되므로 직원은 다른 중요한 비즈니스 프로세스에 집중할 수 있습니다. 산업 자동화는 회사가 생산 수준과 효율성을 높일 수 있는 기능을 제공하는 데 도움이 되지만, 물체의 상태를 이해하고 예측하려면 데이터에 대한 안정적인 액세스가 필요합니다.

IoT 연결을 통해 제조업체는 여러 장치에서 데이터를 수집하고 잠재적으로 중앙 집중화할 수 있습니다. 이를 통해 해당 데이터에 대한 실시간 상태 확인 또는 의미 있는 장기 분석이 가능하고 매우 유용한 프로세스가 시작됩니다. 지난 10년 동안 우리는 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 실시간 정보를 수집하고 적시에 분석을 수행할 수 있는 능력을 향상시켰습니다. 이러한 방식으로 제조 기업은 사물 인터넷의 "상호 연결성"을 활용할 수 있습니다.

2) 데이터 수집

IoT의 근본적인 매력은 장치가 전례 없는 양의 데이터를 생성한다는 것입니다. 풍부한 정보는 개인과 기업이 정보에 입각한 더 나은 결정을 내릴 수 있는 잠재력을 제공합니다. 그러나 데이터를 검색할 수 있어야 합니다.

IoT의 한 가지 과제는 장치에서 생성되는 데이터를 의미 있게 분석할 수 있는 위치로 가져오는 방법입니다. 소비자의 경우 웨어러블 심박수 모니터 및 스마트 가전과 쌍을 이루는 함께 제공되는 응용 프로그램을 통해 이러한 많은 질문에 답할 수 있습니다. 기업은 여전히 데이터를 얻는 방법에 대한 문제를 해결하고 있습니다. 그리고 이것은 IoT의 보안 문제를 다루기 시작하지 않지만 나중에 더 자세히 설명합니다.

3) 고객 경험

IoT를 통해 그 어느 때보다 많은 개인화가 가능합니다. 이러한 모든 장치가 연결되어 있기 때문에 고객은 장치 자체에 내재된 일정 수준의 고객 지원을 기대합니다. 서비스는 즉석에서 조정할 수 있으며 고객이 특정 순간에 요구하는 내용에 따라 구체화할 수 있습니다. 또한 장치는 시간이 지남에 따라 더 많은 데이터를 얻고 각 고객의 요구에 맞게 보다 정확한 결정을 내릴 수 있으므로 개선할 수 있습니다.

4) 수익 증대

사물 인터넷은 간접비를 크게 줄이고 비즈니스 비용을 낮출 수 있습니다. 동시에 IoT는 기업이 새로운 비즈니스 기능을 활용할 수 있도록 하여 효율성을 높일 것입니다. 예를 들어, 조직은 재고 측면에서 필요한 양과 시기를 정확히 파악함으로써 이점을 얻을 수 있습니다. IoT 장치를 사용하여 7-<> Slurpee® 기계 또는 맥도날드 음료 스테이션을 추적할 수 있습니다. IoT는 더 나은 재고 관리를 제공합니다., 즉, 더 신선한 음식이 배달됩니다., 음식을 더 쉽게 추적할 수 있습니다.

7. IoT 우려사항

1) IoT 보안

다른 기술과 마찬가지로 IoT는 기업에 완전히 새로운 과제를 안겨줍니다. 어떤 형태의 IoT를 조직에 통합할 준비가 된 회사의 경우 IoT 표준, 정책 및 거버넌스에 대한 혼란이 남아 있습니다. IoT는 연결된 장치의 수로 인해 가능성을 보여주지만 이는 보안의 실행 가능성에 잠재적인 해가 될 수도 있습니다. 장치가 많을수록 보안 침해가 발생할 가능성이 높아집니다.

해커가 스마트 자동차, 무선 라우터에 액세스(또는 제어)하거나, 잠재적으로 심장 모니터를 끄거나, 심박 조율기의 리듬을 변경할 수 있다면 더 연결된 세상은 하나의 보안 결함만으로도 개인 데이터 개인 정보 보호에 영향을 미치거나 기업의 보안을 무너뜨리고 비즈니스를 인질로 잡을 수 있습니다.

2) 표준(또는 표준의 부족)

IoT 장치가 성장함에 따라 많은 사람들이 기업에 책임을 묻고 보안되지 않은 장치를 제거하기 위해 균일 한 표준을 요구했습니다. 제조업체와 공급자는 IoT를 완전히 안전하게 만들기 위해 책임을 늘려야 합니다. 기업은 정보 공유와 같은 정책을 중심으로 서로 협력해야 합니다.

8. IoT 활용

IoT는 "현실 세계"와 "디지털 세계"를 융합하여 사람, 사물 및 프로세스 간의 원활한 통신을 가능하게 합니다.

IoT를 사용하면 인터넷 네트워크 인프라를 통해 원격으로 개체를 활성화하고 제어할 수 있으므로 물리적 세계와 컴퓨터 시스템을 안전하게 통합할 수 있는 기회가 생깁니다. 실생활의 IoT 애플리케이션은 모든 사회적 기능에 대한 우리의 방식을 변화시키고 있습니다.

인터넷 연결의 힘은 스마트폰과 컴퓨터를 넘어섰습니다. 이제 인터넷은 물리적 물체가 사람의 개입 없이 데이터를 기록, 모니터링 및 교환할 수 있도록 합니다. 아래는 최고의 사물 인터넷 애플리케이션(IoT 애플리케이션) 10가지입니다.

가까운 장래에 IoT는 인공 지능(AI)과 함께 사용되어 모든 세계 기술 문제에 대한 스마트 솔루션을 제공할 것입니다.

1) 스마트 시티

스마트 시티 또는 "미래의 도시"는 도시 중심을 보다 효율적이고 저렴하며 살기 좋게 만들기 위해 도시 기반 시설을 개선하는 역할을 하는 기술을 분류하는 인기 있는 IoT 활용 분야 입니다. 또한 경제 성장을 개선하고 환경 지속 가능성을 유지하는 것을 목표로 합니다. "스마트 시티"의 개념은 창의적이고 지속 가능한 방식으로 서비스 자동화를 통해 계획 및 공공 행정을 다룹니다. 스마트 시티는 정부 서비스, 교통 및 교통 관리, 에너지, 의료, 물, 혁신적인 도시 농업, 폐기물 관리를 포함한 많은 부문을 개선하고 현대화합니다.

2) 스마트 홈

스마트 홈은 이 IoT 활용 분야 중에서 가장 트렌디합니다. 스마트 홈은 조명, 경보기, 수도꼭지에서 나오는 물 흐름 등 가전 제품을 제어하는 동시에 정교한 스마트 보안 시스템을 통해 가정 보안과 안전을 증진합니다. 스마트 홈을 통해 주택 소유자는 스마트폰, 태블릿 및 노트북을 통해 홈 프로세스를 제어하고 모니터링할 수 있습니다. 오븐을 끄는 것을 잊었다면 — 휴대전화를 통해 오븐을 간단히 끌 수 있습니다.

3) 스마트 자율주행차

자율주행 및 운행 자동차는 미래의 일이었지만 이제는 우리의 현재입니다. 스마트 자동차 기술을 사용하여 스마트 장치를 통해 특정 기능을 제어할 수 있습니다. 차량에 설치된 중앙 컴퓨터는 차량 전체에 설치된 센서로부터 데이터를 수신하여 엔진 오일 레벨, 라디에이터 수온 등을 결정하며, 주변 장애물과 차량을 감지할 수 있습니다. 또한 전화 앱을 통해 위치, 오일 레벨, 가스 등을 포함한 자동차 상태를 모니터링할 수도 있습니다.

4) 스마트 팜

농부들은 지능형 IoT 농업 애플리케이션을 사용하여 시간이 많이 소요되는 많은 농장 운영을 최적화할 수 있습니다., 농업 산업을 혁신할 수 있는 기회 제공. IoT는 작물을 수확하기에 가장 좋은 시기를 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다., 토양 화학 기반 비료 프로파일 생성, 토양 영양분 및 수분 농도 감지합니다. 스마트 팜을 통해 가축을 포함한 일련의 센서가 농업 전체에 설치되어 동물의 건강 정보를 모니터링합니다.

5) 피트니스 트래커

IoT 기기는 피트니스 목표를 최적화하고 진행 상황을 추적하는 데 도움이 됩니다. 피트니스 트래커는 수면 패턴, 심박수, 활동 패턴, 운동 통계, 소모된 칼로리 등과 같은 일상 활동을 추적합니다. 이 장치는 피부에서 데이터를 수집하는 센서를 통해 이 모든 작업을 수행합니다.

6) 스마트 팩토리

스마트 팩토리는 IoT 기술을 사용하여 산업 프로세스 및 장치에 대한 데이터를 수집하여 전략적 계획을 수립하고 효율성을 높입니다. 기계 장비 및 공장 품목은 분석을 개선하기 위해 센서에 연결됩니다. 이러한 기술은 공장이 에너지 소비를 줄이고 자산 추적을 개선하며 장비 문제를 조기에 발견하여 수익을 보호하고 공급망 생산성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

7) 스마트 관광

IoT는 접객 및 관광 운영을 최적화할 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 인력 충원은 환대 산업의 호텔과 모텔에 큰 비용이 들지만 IoT는 특정 상호 작용을 자동화하여 인력 부담을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 모바일 전자 키를 사용하면 호텔 투숙객이 직원과 상호 작용할 필요 없이 객실에 액세스하고 체크인할 수 있습니다. 고객의 스마트폰에서 룸서비스를 요청하고 수건 부족과 같은 객실 문제를 공유하여 호텔이 유용한 정보를 더 빨리 얻을 수 있도록 도와줍니다.

8) 리테일 IoT

산업 부문과 유사하게, 리테일 부문은 사물 인터넷 기술을 사용하여 비용 절감, 효율성 및 혁신을 찾을 수 있습니다. 리테일 IoT는 향상된 고객 경험 포함, 정확한 실시간 제품 추적, 개선된 직원 전략, 전반적으로 효율적인 재고 관리를 가능하게 합니다. 리테일 업체는 또한 IoT를 통해 고객의 쇼핑 패턴을 모니터링하여 구매 내역, 트렌드 및 위치 정보를 식별하여 고객 전략을 더 잘 알릴 수 있습니다.

9) 스마트 그리드

스마트 그리드는 에너지 시스템에 관여하는 IoT입니다. 유틸리티 회사는 스마트 그리드 기술을 사용하여 에너지 소비 모니터링, 에너지 부족 및 정전 예측, 다양한 개인과 회사가 에너지를 사용하는 방식에 대한 데이터 수집을 포함한 다양한 수단을 통해 에너지 효율성을 찾습니다. 일반 개인은 또한 스마트 그리드의 통찰력을 사용하여 자신의 에너지 사용을 평가하고 가정의 효율성을 찾을 수 있습니다.

10) 상태 모니링을 위한 IoT 애플리케이션

COVID-19 팬데믹은 전체 의료 부문에 현대화, 효율성 및 유연성 향상을 포함하여 심각한 업그레이드가 필요하다는 것을 전 세계에 보여주었습니다. IoT는 집에 있는 환자에게 센서를 부착하는 경로를 제공합니다. 이러한 센서를 통해 의사는 환자의 진행 상황을 모니터링하고 추적할 수 있으며 경고는 예를 들어 심장마비와 같은 응급 상황을 의사에게 알릴 수 있습니다.

9. IoT에 관한 흥미로운 사실

마지막으로 IoT에 대한 몇 가지 흥미로운 사실들입니다.

분야	변화
글로벌 IoT 시장	2014: $2.99 trillion ⇒ 2020: $8.90 trillion
전 세계적으로 연결된 장치 수	2018: 23.14 billion ⇒ 2025: 75.44 billion
RFID 태그의 글로벌 수	2018: 17.6 billion ⇒ 2020: 24.5 billion
IoT를 위한 써드파티 연결에 대한 전 세계 지출	2018: $742.6 million ⇒ 2020: $1.18 billion
M2M 연결 수	2018: 1.5 billion ⇒ 2020: 2.6 billion
B2B IoT 시장 규모	2015: $195 billion ⇒ 2020: $470 billion
IoT에 대한 사업 투자	2015: $215 billion ⇒ 2020: $832 billion
운송 및 물류 산업의 IoT 지출	2015: $10 billion ⇒ 2020: $40 billion
예상되는 IoT 경제적 영향	Range by 2025: $3.9 trillion ⇔ $11.1 trillion
IoT를 채택하는 기업의 비율	2017: 30% ⇒ 2020: 65%