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[뉴스프리존,대전=이기종 기자] 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 김성민 교수, 이융 교수, 정진환 박사과정, 한국뉴욕주립대 류지훈 교수 등이 후방산란(Backscattering) 기술을 이용해 무전원 사물인터넷 게이트웨이를 개발했다고 13일 밝혔다.
5G 네트워크의 핵심 구성요소 중 하나인 사물인터넷(IoT, Internet of Things)은 각종 사물인터넷 기기들이 인터넷에 연결돼야만 다양한 서비스를 제공할 수 있는 구조로 돼 있다.
이 사물인터넷 기기들을 인터넷에 연결하기 위해서는 사물인터넷 게이트웨이라는 다수의 무선 송수신 장치를 장착하는 기기가 꼭 필요하다.
또 사물인터넷 게이트웨이는 다수의 무선 송수신 장치에서 발생하는 전력소모량이 크기 때문에 유선 전원공급장치도 필요하다.
그러나 자유로운 설치가 제한될 수밖에 없어 광범위한 인터넷 연결성을 제공하는데 많은 제약이 따른다.
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 후방산란 기술을 활용해 사물인터넷 기기들이 주로 사용하는 지그비(ZigBee, 저전력 무선망 기술), BLE(Bluetooth Low Energy, 저전력 블루투스 기술) 통신 규격을 따르는 무선 신호를 와이파이 신호로 변조시키는 기술을 개발했다.
후방산란 기술이란 기기의 무선 신호를 직접 만들어내지 않고 공중에 존재하는 방사된 신호를 반사해 정보를 전달하는 방식의 기술이며 무선 신호를 생성하는데 전력을 소모하지 않아 초저전력으로 통신을 가능케 하는 기술이다.
연구과정을 보면 초저전력 후방산란 기술을 이용해 사물인터넷 기기들이 방사하는 무선 사물인터넷 신호가 와이파이(WiFi) 신호로 공중에서 변조되도록 설계했다.
이후 저전력 통신 규격인 지그비와 BLE 신호를 무전원 사물인터넷 게이트웨이를 통해 와이파이 신호로 변조해 상용 노트북에서 수신됨을 확인했다.
또 다양한 제작사에서 판매하는 상용 스마트홈 기기(스마트 전구, 스마트 스피커 등)가 사물인터넷 게이트웨이를 통해 와이파이 기기에 상호 연결되는 현상을 실험을 통해 통합형 사물인터넷 게이트웨이로서의 가능성도 확인했다.
이 연구결과에 의하면 연구팀이 개발한 무전원 사물인터넷 게이트웨이 기술은 후방산란 기술을 활용해 에너지 수확(Energy harvesting)을 하고 무전원으로 동작할 수 있어 설치비용과 유지·보수 비용을 크게 줄일 수 있다.
또 후방산란의 특성상 공중에 방사된 무선 신호를 반사하면서 물리적으로 변조하므로 동일한 통신 규격을 사용하는 모든 사물인터넷 기기에 보편적으로 적용할 수 있다는 장점이 있다.
제1저자인 정진환 연구원은 “후방산란이라는 초저전력 통신 기술을 통해 상용 사물인터넷 기기들이 매우 적은 비용으로 와이파이를 통해 인터넷에 연결될 수 있다”며 “값비싸고 전력소모량이 큰 기존의 사물인터넷 게이트웨이의 한계를 무전원 사물인터넷 게이트웨이로 극복할 수 있다는 점을 확인한 게 이번 연구의 성과”라고 말했다.
이 연구는 한국연구재단과 정보통신기획평가원의 지원을 받아 수행됐고 지난 6월 캐나다 토론토에서 열린 모바일 컴퓨팅 분야의 최고 권위 학술대회 ‘ACM 모비시스(ACM MobiSys) 2020’에서 발표됐다.
