[스마트 홈] 스마트한 주거공간으로 변신하는 스마트 홈이란?

스마트 홈 이란?

스마트 홈은 사물 인터넷 기능이 포함된 가전제품 및 가정설 비가 유무선 통신 네트워크 기반 주거환경에서 스스로 정보를 생산해서 다른 사물과 사람에게 전달하고, 사람의 수요를 파악 하거나 예측해서 일정 수준의 자동화 결정을 함으로써 주거생활 의 질을 높여주는 시스템을 말한다.

 

스마트홈 이전에는 기본 적으로 집안의 필요 기능을 자동으로 움직이게 해주는 홈오토메 이션 기술이 진행되어왔다. 홈오토메이션은 집과 차고가 따로 있는 북미 쪽에서 먼저 발달하였는데, 아파트 현관에서 사람이 지나가면 자동으로 켜지는 불이나, 카메라로 문 앞의 사람을 확 인하고 현관문을 열어주는 인터폰, 화재 감지기나 가스감지기 등이 대표적인 예이다.

 

 

 

주요 구성 기술

스마트 홈이 구축되려면 스마트 홈 솔루션 및 디바이스, 통신 기술, 정보분석기술, 가상화기술, 정보분석기술, 인공지능기술, 플랫폼기술, 음성인식기술 등 여러 가지 기술들이 융합되어 스마트 홈 서비스를 지원해준다. 

여기서는 스마트 홈의 대표적인 기술 4가지에 대해 살펴보자.

 

 

1) 네트워크 기술

ㅇ 와이 파이(WIFI)

인텔은 CES 2018에서 가정용 라우터 및 게이트웨이용 IEEE802.11ax 칩셋을 새로이 선보였다. 이 칩셋을 사용하면 보다 빠르고 부드럽게 콘텐츠를 스트리밍하고 온라인게임을 즐 기며 화상 통화를 할 수 있다. 디링크(D-Link)가 개발한 AC2600 와이 파이 라우터 솔루션은 가정용 와이 파이 칩셋 WAV500시리즈가 내장되어 있어, 동시에 연결된 수많은 디바 이스에 강력한 와이 파이 연결을 제공해준다. 와이 파이는 무선 네트워크 표준 기술로 대표적인 근거리 무선 네트워크로 고대역 폭을 제공해주고 있으나 전력소모가 다른 무선 네트워크에 비해 크다는 단점이 있다.

 

ㅇ 블루투스(BLE, Bluetooth Low Energy)

이 기술은 IEEE 802.15.1에서 표준화된 개인 근거리 무선통 신(PAN) 표준 기술로 유선 USB를 대체하는 목적이나 블루투스 의 버전 4.1이후로 스마트 홈 기기에도 적용되고 있다. 10m 이 내의 거리에서 3Mbps 정도의 데이터를 전송하는 기술로 복잡 한 설정 없이도 블루투스 호환 기기라면 곧바로 인식해 움직인 다. 블루투스의 적용 범위는 휴대 전화나 노트북, MP3를 비롯 한 휴대용 IT 기기에서 자동차나 TV, 냉장고, 운동 기구, 의료 기기 등으로 확대되고 있다. BLE4.1이후는 저 전력 블루투스로 배터리 걱정 없이 생활 속에 여러 기기들을 연결해 사용가능하다.

 

ㅇ Zigbee

작고 저 전력의 디지털 라디오를 사용하는 하이 레벨 통신 프 로토콜 IEEE 802.15.4를 기반으로, 주로 양방향 무선 개인 영 역 통신망(WPAN) 기반의 홈 네트워크 및 무선 센서 망에서 사 용되는 기술이다.

 

 

하나의 버튼을 누르면 집안 어느 곳에서나 전 등 제어 및 홈 보안 시스템을 제어 관리할 수 있고, 인터넷을 통 한 전화 접속으로 가정 자동화를 더욱 편리하게 달성할 수 있다. 변조 방식은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DS-SS)방식이며, 데이 터 전송 속도는 20~250 kbps이다.

 

 

2) 인공지능 기술

 

ㅇ 머신러닝기반

인공지능 머신 러닝은 사람이 학습하듯이 컴퓨터에도 경험적 데이터를 입력하여 학습하게 함으로써 새로운 지식을 얻어내게 하는 인공 지능의 한 분야이다. 패턴인식과 컴퓨터 학습 이론에서 진화한 머신 러닝의 알고리즘은 입력 데이터를 기반으로 예측이나 결정 을 이끌어내는 방법을 따른다. 대용량 음성/질의 데이터처리기 술과, 음성인식기술, 머신러닝 기반 의도분석 기술을 개발하여, 고객이 쉽게 대화 시나리오를 관리할 수 있으며, 고객과 인공지 능이 연속적으로 대화가 가능한 플랫폼도 개발 중이다. 인공지능 클라우드 서비스는 기존 클라우드 서비스에 머신러 닝 기능을 결합하여 개인이나 기업이 새로운 서비스를 지원할 수 있다. 구글 클라우드를 가장 많이 사용하는 이유는 바로 혁신 적인 머신러닝 때문이며 IoT 가전기기는 스마트 홈 구성요소로 서 빅데이터를 활용해서 분석하고, 인공지능 기술을 접목시키고 있기 때문이다.

 

ㅇ 음성인식

인공지능비서 음성인식기술은 마이크를 통해 음성인식시스템에 전달된 음성 으로 부터 특징과 패턴을 추출하고 미리 입력된 음성인식 데이 터베이스에서 가장 근접한 결과를 추출해내는 기술이다. 인공지 능 비서는 사물인터넷 기술로 외부 사물과 연계되어 사람의 말 을 알아듣고 사람이 시키는 일을 척척 해내는 기술이다.

 

 

음성인식 인공지능 비서의 원리는 머신러닝과 딥러닝을 활용 한다. 먼저 클라우드 데이터 속에 인공신경망 인공지능 모델을 설치한 후 감독학습과 비 감독학습이라는 두 가지 머신러닝 기 법을 통해 인공지능 비서의 처리 능력과 처리할 수 있는 분야를 확대해 학습시키는 원리에 사람의 말을 듣고 이를 이해할 수 있 는 자연어 처리 기술이 더해진다. 인공지능비서는 플랫폼 관리형 인공지능 비서와 오픈 API형 인공지능 비서로 구분할 수 있다.

 

플랫폼 관리형 인공지능 비 서는 특정 플랫폼의 운영체제에 종속된 인공지능 비서로 특정 플랫폼에서 생성되는 데이터와 실행되는 앱, 서비스를 모두 세밀하게 관리하고 조직할 수 있다. 사례로는 애플의 시리, 구글의 나우 등이 있다. 오픈 API형 인공지능 비서는 모든 플랫폼과 기 기에서 이용할 수 있는 기술이다. 어떤 기기라도 손쉽게 인공지 능을 접목할 수 있도록 오픈 API를 활용해 어떤 플랫폼에서도 스마트폰, PC, 스마트TV, 스마트 스피커, 스마트 냉장고 등 사 물인터넷 기기를 제어할 수 있다. 사례로는 아마존의 알렉사, 구 글의 어시스턴트 등이 있다.

 

 

2) 플랫폼 기술

 

스마트 홈 플랫폼 소프트웨어 프레임워크는 2011년 퀄컴이 개발한 오픈 소스 P2P기술 AllJoyn을 그 시작으로 볼 수 있다. 중계 서버가 필요 없는 P2P(Peer to Peer) 기반이며 블루투스 나 와이 파이 등의 물리적인 통신방식 위에서 디바이스 등록 등 의 기능이 구현되어 있다. 응용 프로그램(Application, app)은 라우터(Router)와 물리적 통신을 하며 응용 프로그램이 다른 영역의 응용프로그램들과 통신을 하기 위해서는 반드시 라우터 를 거쳐야 한다. AllJoyn의 네트워크 아키텍처는 네트워크 장비 들이 어떤 물리적인 형태로 연결되어 있는지를 나타내는 3가지 의 토폴로지로 구성되어 있다.

 

 

3) 매시업 기술

매시업은 원래 음악분야에서 서로 다른 곡을 조합하여 새로운 곡을 만들어내는 용어로 사용되었다. IT분야에서는 웹서비스 업 체들이 제공하는 다양한 콘텐츠와 서비스를 혼합하여 새로운 서 비스를 제공해 주는 것을 말한다. 새로운 서비스를 만들어내는 사람들은 구글, 네이버와 같은 인터넷 사업자들이 아니라 과거 소비자였던 일반 인터넷 이용자들이다. 다시 말하면, 매시업은 누구나 새로운 서비스를 창조할 수 있는 기술이며, 이 서비스는 이용자 수만 충분하다면, 곧 신규 매체가 된다. 이 기술은 오픈 API라는 개방 응용프로그램 기술을 통해 구현할 수 있는데, 웹 서비스 업체가 자신들 서비스에 접근할 수 있다. 접근방법을 공 개하면 공개한 API를 기반으로 유저 인터페이스나 콘텐츠를 융 합하여 새로운 응용서비스를 개발할 수 있다.

국내외 서비스현황을 살펴보면, 한국전자통신연구원은 웹 2.0 에서 제공하는 매시업 기능을 모바일에서 구현할 수 있는 모바 일 매시업 응용기술을 ㈜네오엠텔과 함께 개발했다. 이 기술은 웹 2.0 인터넷 소프트웨어 개발방식으로 모바일에서 매시업을 구현하여 유무선 통합 모바일 서비스를 활성화시켰다. 구글 은 이미 매시업을 위한 지도검색 서비스에 광고를 접목시켜서 이용자들은 이 검색광고의 수익을 함께 나누고 있다.

 

 

 

사례분석 - 삼성물산 레미안

삼성물산 건설부문은 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 기술을 결합한 '래미안 A.IoT 플랫폼'을 개발했다. 래미안 A.IoT 플랫폼은 기존 IoT 플랫폼에서 한 단계 진화한 형태다. 삼성SDS와 협업해 홈 IoT 플랫폼에 인공지능 시스템을 연결한 것으로, 입주민의 생활 패턴을 분석하고 고객에게 익숙한 맞춤형 환경을 제안하거나 자동으로 실행해줄 수 있는 것이 특징이다.

기존 시스템이 홈패드나 모바일기기 등을 활용해 사용자가 설정을 제어하는 기능을 수행했다면, A.IoT 플랫폼은 입주민의 패턴 분석을 통해 선호하는 환경으로 자동 제어해준다. 외출이나 귀가 시 조명·난방·가스·방범 등 세대 내 기기를 자동으로 제어해 에너지 소비를 줄이고 보안 강화, 생활의 편리함까지 도모한다.

만약 인덕션을 끄지 않고 외출했을 때 기존 IoT 시스템의 경우 외부에서 스마트폰 등을 활용해 인덕션 전원을 차단할 수 있었다면, 이번 A.IoT 시스템은 스스로 전원을 차단한다.

래미안 A.IoT 플랫폼은 개방형 플랫폼으로 삼성전자 뿐만 아니라 KT, LG유플러스, SK텔레콤, 카카오, 네이버 등에서 제공하는 첨단 스마트홈 기술을 활용할 수 있고, 입주민이 AI 스피커 및 서비스를 선택해 이용할 수 있다. 삼성물산은 이미 2018년 자체 IoT 플랫폼을 개발해 2019년 부산에서 분양한 '래미안 어반파크'에서 첫선을 보인 바 있다.

삼성물산은 코로나19의 영향으로 비대면 서비스 이용이 증가하는 것을 감안해 아파트 커뮤니티 시설에도 새로운 비대면 기술과 서비스를 도입할 계획이다. 대표적인 것이 커뮤니티 시설 안내와 예약 등을 도와주는 로봇이다. 삼성물산이 도입할 로봇은 자율주행과 음성인식 등의 인공지능(A.I) 서비스를 탑재했다. 커뮤니티 시설 내부를 돌아다니며 시설 안내와 예약을 지원하게 된다. 가벼운 짐도 나를 수 있다.

삼성물산은 이전에도 얼굴인식 기술을 활용한 출입 시스템, 세대 내 환기시스템과 연계돼 자동으로 실내 공기 상태를 측정해 공기 질을 관리하는 기술인 음성인식 IoT 홈큐브, 스마트폰 앱을 활용한 모바일 커뮤니티 예약 시스템 등 사용자 편의를 위한 기술들을 개발하고 적용해왔다.

삼성물산 관계자는 "래미안은 스마트홈 기술 개발에 앞장서 왔으며, 앞으로도 국내 주거문화를 선도하기 위해 끊임없이 노력하겠다"고 밝혔다.

'래미안 A.IoT 플랫폼'의 개념도. /삼성물산

스마트폰과 웨어러블 기기의 대중화로 인해 개인화가 더욱 강화되고 있는 IT 시장. 이제는 집이라는 개인 공간으로까지 사물인터넷이 적용되며 스마트해지고 있다.본 프로젝트에서는 스마트폰에 이어 미래 먹거리로 부상하고 있는 스마트 홈 관련 신상품 개발을 위한 필요한 미래 유망 기술과 스마트홈의 발전 방향을 살펴보았다. 사실 최근 스마트홈이 주목을 받고 있지만, 주거 환경에 ICT 기술이 접목된 것은 십수 년 전부터다. 새로운 개념도 아닌 스마트홈. 왜 다시 주목하는 것일까?

크리베이트는 스마트 홈 이전의 유사 개념인 홈 오토메이션과 홈 네트워크를 살펴보고 스마트 홈은 무엇이며, 기존의 개념과 무엇이 달라졌는지, 시장 확대가 가능한지 등을 심층적으로 분석하였다. 이후 스마트 홈 관련 7가지 제품군(조명, 스마트 토이, 스마트 피트 니스, 웨어러블 디바이스, 홈 에너지 매니지먼트 시스템, 가구, 소형가전)에 대한 동향과 발전 방향을 살펴본 후 실제 스마트 홈 제품 개발에 필요한 핵심 기술을 5가지 분야로 분류하고 항목별 최신 기술과 활용 사례를 제시함으로써 근미래 신상품 개발 시 활용할 수 있도록 했다.

 

 

결론

 

스마트 홈에서 정말 중요한 것은 ‘어떻게 인터넷으로 연결할 것인가?’가 아니라 ‘왜 인터넷으로 사물들을 연결하는가?’이다. 스마트 홈의 궁극적 목표는 다양한 연결을 통한 정보 융합으로 인간에게 필요한 정보와 서비스를 제공하는 데 있다. 즉 연결을 통해 사용자에게 어떠한 가치를 제공할 것인지에 대한 고민이 선행되어야 한다. 그러나 시중에 나와 있는 대부분의 제품은 오토메이션, 보안, 에너지 관리 등 기능적인 측면에 머물러 있다. 이는 집을 경제적으로 사고파는 자산적 가치로 바라보기 때문이다. 집은 거주자의 자산으로 보호하고 효율적으로 관리, 이용하는 것뿐만 아니라, 사람이 살아가는 공간으로서 감성적, 사회적 가치도 함께 충족되어야 한다. 가정 내 기기에 네트워크, 센서, 인공지능 등 다양한 기술이 접목되면서 제품, 서비스 개발 철학이 달라진 것 같지만, 결국 가치 창출의 본질은 같다. 아무리 많은 사물을 연결하고, 많은 데이터를 수집한다고 해도 고객에게 가치 없는 정보와 기능은 유효하지 않으며 제공하고자 하는 고객가치가 분명하지 않은 상태에서 수집한 데이터는 아무런 가치를 가질 수 없다. 

기술과 기능을 고민하기 이전에 고객에게 전달할 가치를 고민해야 할 것이다.