연■재■순■서
1. USN - 인간, 컴퓨터, 사물의 유기적 연계 마법사 (2006년 5월호)
2. 유비쿼터스 센서 노드의 플랫폼 (2006년 6월호)
3. 유비쿼터스 센서 노드의 운영체제 기술과 네트워크 (2006년 7월호)
4. USN 미들웨어와 USN 애플리케이션 구현 (2006년 8월호)
5. USN 시범사업의 현황과 과제(2006년 9월호)
6. USN과 IPv6의 연계, USN 정보관리 체계(USIS)의 개념과 추진 계획 (2006년 10월호)

USN은 유비쿼터스 환경을 구현하기 위한 핵심 기술로 인식되고 있으며, 기상·군사·환경 분야 등을 중심으로 현장·실증 시험과 상용화가 활발히 추진되고 있다. 특히 u-시티, u-헬스와 같은 유비쿼터스 관련 사업에 적용하는 방안이 적극 논의되고 있다. 기존의 유선 센서 네트워크를 무선으로 전환함과 동시에 각종 환경 정보를 지능적으로 센싱하는 무선 센서 네트워크 관련 연구가 가장 활발하다.

그러나 지금까지 대부분의 USN 관련 서비스가 식별체계, 프로파일, 통신프로토콜, 데이터 형식 등이 상이해 향후 서비스와 인프라간 상호 연동에 필요한 비용이 크게 증가할 것으로 예상된다. 이와 함께 국가적 USN 정보자원을 효율적으로 파악하기 어려운 상황이 도래해 정보화 시대의 선구축 후통합의 문제점을 그대로 답습할 가능성이 높다.

정보화의 변천과 유비쿼터스 사회의 주요 요소
1980∼1990년대에는 부동산, 주민, 자동차, 금융 정보가 국가 기본 데이터베이스로 관리됐으며, 1990∼2000년대에는 전자정부를 비롯한 국가의 각종 정보가 데이터베이스화됐다. 앞으로 다가오는 유비쿼터스 사회에서는 유비쿼터스 정보자원을 저장, 축적, 관리, 분배할 수 있는 정보체계가 요구된다. 특히 기존 정보처리 자원과 차별화되는 u-센서는 그 특성상 활용과 적용범위가 매우 넓기 때문에 유비쿼터스 사업 초기에 연동 표준화와 관리방안 정립이 요구된다. 

미래의 유비쿼터스 사회는 현실 세계가 사이버 공간으로 전환됨과 동시에 물리적 공간이 사이버 공간과 연계됨으로써 두 공간이 긴밀하게 상호 작용하는 유비쿼터스 사회로 진화할 것으로 예상된다. 즉 시간(Time), 장소(Place), 상황(Occasion)과 관련된 TPO 정보와 보이지 않는 기술을 기반으로 사라지는(disappearing) 인프라가 언제 어디서나 구현돼, 개개인의 생활에 스며드는(pervasive) 서비스가 구현되는 사회를 예상할 수 있다.

이처럼 유비쿼터스 사회에서는 인간의 주위를 둘러싸고 있는 다양한 환경 정보를 이용한 지능적인 서비스가 요구된다. 즉 온도, 습도, 조도, 진동, 움직임, 위치와 같은 낮은 단계의 상황 정보(Low-Level Context Data)를 바탕으로 높은 단계의 정보(High-Level Context Information)를 도출·유통·관리함으로써 유비쿼터스 서비스 이용자가 요구하는 지능적·복합적 서비스를 제공할 수 있다.

따라서 유비쿼터스 서비스의 구현과 제공을 위해서는 기존의 일차원적인 정보를 바탕으로 한 정보시스템으로는 불가능하고, 다차원적 상황정보를 복합적으로 이용해 높은 단계의 정보를 생성하는 정보시스템이 요구된다. 그리고 이를 위한 정보 자원 관리와 제공체계가 필요하다.

USN은 유비쿼터스 서비스 제공에 필요한 정보를 획득하기 위해서 설치되는 유·무선 네트워크로, 인체의 신경조직으로 비유할 수 있다. USN은 신경세포와 같은 수많은 u-센서의 연결로 구성되며, 사물에 부착된 태그와 u-센서에서 감지·측정·분석된 정보는 유무선 네트워크를 거쳐 유비쿼터스 정보시스템으로 전달·저장·가공돼, 상황인식 정보와 디지털 컨텐츠 생성을 통해 유비쿼터스 서비스 제공에 필요한 핵심 정보자원이 된다.

즉 인간의 생활공간, 기기, 기계 등 모든 사물에 컴퓨팅 기능과 센서 노드간 자율 네트워크를 구성함으로써 보다 정밀한 정보유통과 고도화된 유비쿼터스 서비스(u-서비스)를 실현할 수 있다. 인체가 신경세포, 신경전달물질, 신경을 이용해 외부환경을 인지하고 두뇌에서 지능적 의사결정을 내리듯이, 유비쿼터스 환경에서는 u-센서와 USN이 신경세포의 역할을 담당함에 따라 u-서비스 제공을 위한 토대, 즉 u-센서와 USN에 대한 일관되고 체계적인 관리체계가 요구된다.

이처럼 USN과 이를 구성하는 u-센서노드는 유비쿼터스 사회에서 정보를 생성하는 신경세포와 이 정보를 실어 나르는 신경조직과 같은 존재로 u-코리아를 실현하고 u-인프라를 구성하는 디지털 신경 조직인 것이다.

이미 우리 주위에는 u-센서를 활용한 USN 실증실험, 현장적용 등의 시범 사업이 활발하게 추진되고 있으며, 이와 동시에 USN을 이용한 다양한 서비스 모델의 개발과 검증 활동이 이뤄지고 있다. 그리고 u-시티, u-워크, u-헬스 등 대규모 유비쿼터스 사업도 기획, 추진되고 있어 향후 USN의 확산에 더욱 가속도가 붙을 것으로 예상된다.

그러나 다른 시작에서 살펴보면, USN 활동 사업들이 개별 서비스 모델을 중심으로 추진되다 보니 다양한 유비쿼터스 자원과 서비스간 상호 연계는 거의 고려되지 못하는 상황이다. 즉 개발 서비스 단위로는 원활한 서비스가 가능하겠지만, 유비쿼터스 관점에서 볼 때 향후 해결해야할 많은 과제를 갖고 있다.

USN 관련 사업 추진 경과
USN과 u-센서 노드에 대한 연구는 이미 90년대 말부터 진행돼, 최근 초소형 MCU(Micro Controller Unit), 멀티 홉 애드 혹(Multi-Hop Ad-Hoc) 무선 네트워킹 기술, 임베디드 OS 기술, 고감도 초소형 센서 기술이 급속히 발전함에 따라 인간이 접근하거나 지속적으로 모니터링이 곤란한 산불 감시, 대형 구조물 관리, 공장 기계 모니터링 등의 분야를 중심으로 이미 현장에서 활용되고 있으며, 지능형 홈네트워크와 건물 관리 분야를 중심으로 우리의 실생활과 연계되고 있다.

예를 들어 HP의 쿨타운(Cool Town), 마이크로소프트의 이지 리빙(Easy Living), 로체스터 대학의 Smart Medical Home, 버클리 대학의 스마트 더스트(Smart Dust) 프로젝트와 같이 USN을 이용해 삶의 질을 향상시키기 위한 시도가 계속되고 있으며, USN을 IPv6, BcN이 주요 이슈로 부각됨에 따라 IETF(Internet Engineering Task Force)를 중심으로 표준화가 진행되고 있다.

u-센서 정보 검색과 측정된 센싱 정보를 효율적으로 관리·활용할 목적으로 USN 미들웨어에 대한 개념 정립과 연구 개발도 활발하게 추진되고 있다. 버지니아 대학의 Nest 프로젝트, 코넬대학의 Cougar 프로젝트 등은 u-센서 노드에 적합한 미들웨어 개발을 목적으로 하며, IEEE 1451, Sensor-ML(Markup Language), Sensor-MIB (Management Information Base), 6LoWPAN 등의 개념을 정의하고 물리적 센서와 논리적 애플리케이션간 연계 작업이 추진되고 있다.

또한 대규모 센서 네트워크 사업 수행 경험을 바탕으로 사실상 표준형태의 USN 미들웨어(Tiny OS·DB, Intel IrisNet, Sensor Grid, Sensor-Web 등) 개발과 상용화에 초점을 맞춤으로서 국제 표준화와 관련 시장을 주도하고 있다.

국내에서는 ETRI가 Nano-Qplus OS를, 옥타컴, 맥스포 등의 벤처 업체가 u-센서 노드를 개발해 국내 시장 확대를 꾀하고 있다. 그리고 ETRI는 USN과 텔레메틱스, GIS, 홈네트워크간 결합을 목표로 센서 데이터, 모바일 에이전트, QoS, 센서 그룹 등을 관리하기 위한 미들웨어 개발이 진행되고 있다.

한편 2003년부터 한국전산원을 중심으로 8개 현장에서 실증 시험 사업이 추진됐고, 현재는 USN 정보관리 표준화와 선행 시스템 연구가 진행되고 있다.

USN 현장시험은 USN의 다양한 서비스 모델을 발굴하고 기술적, 사업적, 경제적 타당성을 검증하기 위해 5개 분야에서 추진됐다. 이들 사업 내역은 (표 3)과 같다.

USN과 IPv6간 연동 시험에서는 IPv6를 활용해 u-센서 관리를 용이하게 하고 다양한 USN 통신망 프로토콜이 IPv6기반의 BcN 망과 자연스럽게 연동되는 기술 개발과 시험을 진행했다.

표준화 연구로는 센서네트워크와 IP 네트워크간 상호연동을 위한 아키텍처를 사전에 설계하고 이를 실제 사업에 적용해 BcN, IPv6, USN간 연동을 추진하고자 했다. 미래 통신 환경은 IPv6 기반의 BcN 통신망이므로 USN과 IPv6 기반의 BcN 통신망 연동기술과 표준은 효율적인 유비쿼터스 인프라를 구성하기 위한 중요한 연구 분야라 할 수 있다.

현행 USN 관련 사업의 문제점
앞서 한국전산원에서 추진한 8개 USN 관련 사업간 정보 공유 연계 가능성에 관해 분석했다. 그 결과 (그림 4)와 같이 한라산, 제주해양 모니터링, 재난재해 모니터링 사업은 향후 확산 사업 추진시 직접적인 상호 연계가 필요한 것으로 나타났다. 하지만 실증시험 결과 해당 사업 관계자 이외에는 USN 현황 파악이 어려워, u-센서 사업간 정보연계가 힘든 구조로 진행됐음을 알 수 있었다.

만일 현재와 같이 유비쿼터스 정보 공동 활용을 염두에 두지 않고 관련 사업이 진행될 경우, 향후 유비쿼터스 정보자원 조사시 많은 어려움이 발생될 것으로 예상된다. 실제 사례로 공공부문 정보자원조사의 경우, 정보화 사업 초기에 제도화, 시스템화가 돼 있지 않아 어려움이 많은 상황이다. 정보자원조사 양식을 각 기관에 배포하고, 회신 문서를 다시 취합하는 방식으로 진행하고 있어 약 3개월 이상 시간이 소요되고 있으며, 조사에 강제성이 없어 추진상의 어려움이 발생되고 있다.

이런 분석 과정에서 USN간 연동을 초보적 수준에서 연동하기 위해 USIS 선행 시스템을 구축해 봤고, 현실적 경험을 통해 그 구현 과정에서 4가지 문제점을 도출하게 됐다.

  - 일관된 u-센서 ID와 관리체계가 없어 다른 사업의 u-센서노드 식별이 불가하다.

  - u-센서 프로파일(Profile) 정보가 불일치해 센서를 관리하기 위한 정보 항목이 부족하다.

  - 센싱 데이터(측정치)와 전송 데이터 형식의 불일치해 센서 네트워크 별로 센싱 데이터 처리 알고리즘을 적용한다.

  - USN과 BcN 연동 통신 프로토콜이 표준화돼 있지 않아 향후 통신 시스템간 연동 문제가 발생할 수 있다.

첫 번째, 일관된 u-센서 ID와 관리체계에 관한 문제는 개별사업마다 자체적인 센서 ID를 사용하고, 해당 ID에 대한 일관된 관리체계가 없기 때문에 발생하고 있다. 이런 ID 체계 문제는 기본적으로 USN을 관리하는데 커다란 비효율적인 요소를 야기하고 있다. 하나의 예로써 USN 노드간 연계시 ID가 불일치할 경우 별도의 연동 시스템을 필요로 할 수 있다. (표 5)는 ID 불일치에 대한 사례다.

두 번째, u-센서 프로파일(Profile) 불일치다. 센서간 상호 연계와 센싱 정보를 공동 활용하기 위해서는 u-센서 프로파일의 존재와 일치가 중요하다. 하지만 대부분의 사업에서 (표 6)과 같이 관리자만이 이해할 수 있는 형태로 u-센서 프로파일을 개별적으로 설계하고 관리하기 때문에 USN 구축시 많은 시간과 노력이 소요되고 있다. 또한 사업간 관리하는 프로파일 정보의 종류, 특성, 데이터 형식이 상이해, 향후 국가에서 공통적으로 관리하게 될 경우 혼란이 발생할 수 있다. 이는 마치 서울시와 경기도가 정보 항목을 서로 상이하게 관리하는 것에 비유될 수 있으며, 교통카드 호환 문제와 같은 상황을 다시 야기할 수 있다.

세 번째, 센싱 데이터(측정치)와 전송 데이터 형식의 불일치다. u-센서에 의해 측정된 데이터 또는 부가적인 정보는 동일한 데이터 전송 형식으로 처리돼야 한다. 하지만 이 역시 앞의 두 가지 문제와 같이 사업별로 별도로 처리하고 있어 상호 연동이 어려운 상황이다. 실제로 (표 7)과 같이 사업간 데이터 형식과 관리방법이 상이해 애플리케이션에서 u-센서 또는 게이트웨이로부터 데이터를 직접 획득하지 못하고 각 상황별로 변환 기능을 설계하고 구현해야 한다. 이는 사업의 복잡성을 높이고, 비용을 추가로 발생시키며, 사업기간 연장을 가져온다.

네 번째, USN과 BcN을 연동하기 위한 통신 프로토콜 분야다. BcN은 IP 기반 통신망으로 구성돼 있으므로, 서로 상이한 IP망과 USN을 연동하기 위한 통신 표준이 필요하다. 특히 센서 종류에 따라 성능이 좋은 센서는 IP를 직접 탑재할 수 있지만, 소형 센서의 경우 낮은 속도, 전원, 메모리 문제로 인해 IP 주소를 직접 탑재해 처리하기는 어려운 상황이다. 하지만 USN과 BcN은 반드시 상호 연계돼야 하므로 이에 대한 해결책이 필요하다. 현재까지 진행된 사업은 USN과 BcN을 연계하기 위해 중간 접점에 별도의 게이트웨이를 독자적으로 구축해 운영하고 있다. 이렇게 특정한 연계 표준 없이 진행될 경우, 홈게이트웨이와 단말 제품간 상호 호환 문제와 같은 어려움이 많이 발생할 것이다.

이와 같이 현재 상황대로 USN이 추진될 경우 기존 정보화와 같이 향후에 상호연계, 통합을 위한 비용이 크게 소요될 것으로 예상된다. 특히 전자정부 31대 과제 중 인력, 제도를 제외한 대부분의 과제가 연계, 통합 과제로써 선구축 후통합의 과정을 거치고 있으며, 이를 근본적으로 해결하기 위해 ITA(Information Technology Architecture) 법제화가 추진되고 있다.  월간 온더넷 2006년 9월호