[에너지단열경제]이재철 기자
한국과학기술원(KAIST·총장 신성철) 전기 및 전자공학부 김성민, 이융 교수와 정진환 박사과정, 한국뉴욕주립대 류지훈 교수(컴퓨터과학과)가 참여한 공동 연구팀이 후방산란(Backscattering) 기술을 이용한 무전원 사물인터넷 게이트웨이 개발에 성공했다.
후방산란 기술은 기기 무선 신호를 직접 만들어내지 않고 공중에 존재하는 방사된 신호를 반사해, 정보를 전달하는 방식으로 초저전력으로 통신을 가능케 하는 기술이다.
즉, 초저전력·저비용으로 광범위 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공하는 핵심 기술을 개발한 것이다.
사물인터넷은 각종 사물인터넷 기기들이 인터넷에 연결, 다양한 서비스를 제공하는 구조로 돼 있다.
인터넷에 연결하기 위해서는 사물인터넷 게이트웨이라는 다수의 무선 송수신 장치를 장착하고 있는 기기가 꼭 필요하다.
사물인터넷 게이트웨이는 다수의 무선 송수신 장치에서 발생하는 전력소모량이 크기 때문에 유선 전원공급 장치가 필요하다.
이에 따라 자유로운 설치가 제한, 광범위한 인터넷 연결성을 제공하는데 어려움이 있다.
연구팀은 이 문제 해결을 위해 후방산란 기술을 활용해 사물인터넷 기기들이 주로 사용하는 지그비(ZigBee, 저 전력 무선망 기술) 또는 BLE(Bluetooth Low Energy, 저 전력 블루투스 기술) 통신 규격을 따르는 무선 신호를 최적의 패턴으로 반사, 와이파이 신호로 변조시키는 기술을 개발했다.
이 기술을 이용해 사물인터넷 기기들을 사용자 주변에 흔히 볼 수 있는 와이파이 기기에 연결, 인터넷 연결성을 제공하는 무 전원 사물인터넷 게이트웨이를 제작했다.
이를 활용하면 '에너지 수확'을 통해 무 전원으로 동작할 수 있다.
설치비용과 유지·보수비용을 크게 줄일 수 있다.
또 동일한 통신 규격을 사용하는 모든 IoT 기기에 보편적으로 적용할 수 있다는 장점이 있다.
연구팀은 이미 IoT 게이트웨이로 변조한 와이파이 신호가 상용 노트북에서 수신됨을 확인했다.
다양한 상용 스마트홈 기기(스마트 전구, 스마트 스피커 등)가 게이트웨이를 통해 와이파이 기기에 상호 연결되는 것도 입증했다.
김성민교수
연구팀은 “후방산란이라는 초저전력 통신 기술을 통해 상용 IoT 기기들이 매우 적은 비용으로 인터넷에 연결될 수 있다는 점을 확인했다”며 “비싸고 전력소모량이 큰 기존 게이트웨이 한계를 극복할 수 있다”고 말했다.
전기 및 전자공학부 정진환 박사과정이 제1 저자로 참여한 이번 연구는 지난 6월 캐나다 토론토에서 열린 모바일 컴퓨팅 분야 최고 권위 학술대회 'ACM 모비시스(ACM MobiSys) 2020'에서 발표됐다.
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