두 손이 자유롭게! 이제는 ‘입는 컴퓨터 시대’라고!?

미래 사회를 그린 SF 영화의 주인공들은 왜 다 똑같은 옷을 입고 있을까? ‘스타트랙’, ‘가타가’, 최근의 ‘다이버전트’와 같은 미래 영화 속 주인공들은 몸에 착 달라붙는 민망한 디자인에 유니폼처럼 똑같은 모양의 옷을 입고 있다. 지구 환경이 파괴된 디스토피아나 우주선 생활이 배경이니 그럴 수도 있다 싶지만 지금의 화려한 패션산업을 볼 때는 쉽게 그려지지 않는 미래다. 반면 최근 몇 년 간 아웃도어 기능성 의류 시장의 급성장을 생각해보면 기능에 대한 욕구가 패션을 앞설 가능성도 배제할 순 없다.

미래의 패션은 어떤 모습일까? 과학기술은 패션을 어떻게 바꿔 놓을까? 로버트 저메키스 감독의 1990년 작 ‘백 투 더 퓨처2’는 2015년의 근 미래가 배경인데, 영화 속 2015년은 운동화 끈이 자동으로 묶이고, 옷 크기가 사람 몸에 맞춰 자동으로 조절된다. SF 소설 속엔 그보다 더한 상상이 그려진다. 착용자의 의지에 따라 옷 색깔이나 무늬가 자유롭게 변하거나 바깥 날씨에 따라 방한, 방수 기능이 조절되는 등 한 벌로 만능인 옷들이 등장한다. 그런 옷이 있으니 미래 사회를 그린 영화 속 주인공들은 한 벌 신사 숙녀로 그려지는 모양이다.

2015년에 사는 우리에겐 여전히 먼 미래다. 그렇지만 가능성의 문은 열려있다. 영화나 SF 소설 속 설정에는 뒤지지만 착용하거나 부착하는 IT기기인 ‘웨어러블’ 기기 개발 소식이 속속 들려온다. 웨어러블 기기는 입는 옷이나 시계, 신발처럼 착용하는 도구, 혹은 피부에 부착하거나 삽입하는 형태의 기기들을 말한다. 즉 손에 기기를 휴대하지 않고, 두 손이 자유로운 상태에서 이용할 수 있는 기기들을 말한다.

스마트폰처럼 다양한 기능을 탑재한 시계 종류의 제품들 외에 가장 관심을 끄는 것은 건강관리 기능이 있는 제품들이다. 손목에 착용하는 밴드 형태 기기 일색이던 것이 최근 양말, 신발, 속옷, 벨트, 보석 등으로 다양해졌다. 양말이 직물에 부착된 압력 센서를 통해 운동량이나 달리기 습관을 파악하거나, 신발 깔창을 통해 체중, 자세, 운동량 등을 측정한다. 심장 박동 수를 실시간으로 확인할 수 있는 브래지어, 앉으면 늘어났다 일어서면 다시 조여지는 벨트 등 가지각색이다.

옷이며 양말, 신발, 액세서리 등이 신체 각 부위를 읽어주는 센서가 된다는 얘기다. 이 센서들은 온도, 압력, 움직임과 속도, 땀과 습도 등 인체의 모든 활동을 측정할 수 있다. 관건은 이 센서를 어떻게 더 작고 가볍게 만들 것인가, 어떻게 부담 없이 착용하게 할 것인가에 있다.

피부에 부착하거나 삽입하는 형태의 전자 기기에 대한 관심도 뜨겁다. 반창고나 파스처럼 피부에 착 달라붙는 센서는 단순 건강관리를 넘어 의료용 기기로 활용도가 높을 걸로 예상된다. 박막형 센서를 피부에 부착해 24시간 내내 심전도, 혈압, 맥박, 혈당, 체온 등 중요 정보를 확인할 수 있다면 병원에서 환자를 모니터링하고 질병을 관리하는 방법도 크게 달라질 게 분명하다.

초박형 센서에 대한 연구 성과는 속속 나오고 있지만 실용화되기 까지는 넘어야 할 산이 많은데, 그중 배터리 문제가 크다. 얇고 작기 때문에 편리하지만 동력을 저장하기 어렵기 때문이다. 배터리를 자주 충전해야 한다면 장점이 반감될 수밖에 없다. 그래서 무선 충전 기술이나 새로운 에너지 생산 방식이 필수적이다. 피부에 부착해 장시간 사용하는 기기의 경우는 체온, 땀, 움직임 등 인체 활동에서 에너지를 얻는 방식에 대한 연구가 진행되고 있다.

이 부문에서 우리나라 연구팀이 주목할 연구 성과를 냈다. 조병진 KAIST 전기및전자공학과 연구팀은 2014년 4월 ‘웨어러블 발전소자 기술’ 개발에 성공했다. 체온과 바깥 온도와의 차이를 이용해 전기를 생산하는 기술로 착용 가능한 형태의 소자로 개발된 것은 처음이었다. 이 기술은 유엔교육과학문화기구(유네스코)가 주최하는 2015년 넷엑스플로(Netexplo) 포럼에서 세계 10대 정보통신(IT) 혁신기술 1위를 차지했다. 연구팀은 기존 세라믹기판 소자에 비해 14배 많은 전력 생산이 가능하며, 앞으로 자동차, 공장, 항공기 등 폐열이 발생하는 다양한 곳에 적용이 가능하리라 기대한다.

내 몸의 체온이나 움직임을 이용해 전력을 생산하고 그 힘으로 작동하는 기기. 더 얇고 더 가벼우면서 배터리도 충전도 필요 없는 기기라니 기대되지 않는가.

물론 해결해야 할 과제들은 산적해 있다. 착용하는 형태의 기기들은 디스플레이 공간이 작고 가시성이 떨어진다. 또 간단한 버튼 외에 정보를 직접 입력할 수 있는 키보드를 두기 어렵다. 가장 먼저 떠오르는 대안은 음성 인식 기능이다. 또 다른 형태의 정보 입력 방안도 가능하다. 올해 2015년 CES(Consumer Electronics Show, 세계 가전 전시회)에서는 반지 형태의 웨어러블 기기가 등장했는데, 끼고 허공에 글자를 써서 컴퓨터에 입력할 수 있는 기능이 있었다. 오케스트라의 지휘자처럼 우아한 손동작으로 내가 착용한 기기를 조작하고 정보를 관리하는 날이 올지 모른다.

웨어러블 기기는 아직 얼리어답터들의 ‘값비싼 장난감’ 수준에 머물러 있다. 기대를 모았던 ‘구글 글래스’는 화제를 낳았지만 실적은 저조했고, 결국 판매가 중단됐다. 아직 착용하는 기기들은 호기심의 대상이지 인터넷이나 스마트폰처럼 필수품의 자리를 차지하지는 못했다. 하지만 많은 이들이 웨어러블 기기를 모바일을 이을 새로운 기술 혁명의 파도로 지목한다.

우리에겐 아직 ‘웨어러블 기기’를 부를 마땅한 용어가 없다. ‘착용 컴퓨터 기기’라는 말을 쓰기도 했으나 두 손이 자유로워지는 이 혁명적 변화를 지칭하기엔 적당치 않아 보인다. 상상의 지평을 넓힐 수 있는 그런 용어는 없을까?

글 : 이소영 과학 칼럼니스트

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사물과 사물이 소통한다, 사물인터넷!

멕시코시티의 범죄율은 2009년 이후 32%나 드라마틱하게 줄었다. 치안을 강화해서, 아니면 법이 엄격해져서일까. 그도 아니면 CCTV 설치 지역을 대폭 확대해서였을까. 정답은 도시 전역을 아우르는 감시 시스템에 장착된 오디오 센서다. 이 센서는 주변에 설치된 CCTV 카메라를 통해 사운드를 수집하는 방식으로 총소리나 비명 소리 등에 반응하는 장비다.

각종 첨단 기술과 장비들이 전시되는 ‘스마트시티 엑스포’에서 소개된 이 사례는 요즘 정보통신과학기술(ICT) 분야의 가장 핫한 트렌드인 ‘사물 인터넷(IoT, Internet of Things)’이 우리 생활에 어떤 이점을 주는지 잘 보여준다.

미국의 유명한 통신 및 네트워크 전문 기업 시스코의 존 체임버스 회장은 2014년 2월 전 세계 최대 가전쇼인 ‘CES 2014’ 기조연설에서 ‘사물 인터넷’을 두고 이렇게 말했다. “단순히 기술적인 문제가 아니며, 인류 생활 방식 자체를 바꾸는 혁명적인 일이다.”

그로부터 딱 1년 후 2015년 1월 6일부터 9일까지 미국 라스베이거스에서 열린 ‘CES 2015’에서는 인류의 생활 방식을 크게 바꿀 ‘혁명적’이라고 일컬어지는 사물 인터넷 기술과 서비스들이 대거 소개됐다. 삼성전자는 5년 내 모든 제품을 100% 사물 인터넷화하겠다고 선언했을 정도다. 반도체와 센서, 배터리, 네트워크 기술 등이 집약된 사물 인터넷 기술은 기존의 무선통신 기술과 어떻게 다르며 우리 실제 생활을 어디까지 변화시킬 수 있을까.

■ 2020년, 500억 개의 사물이 인터넷에 연결된다

사물 인터넷의 개념은 어렵지 않다. 현재도 우리 생활에서 사물 인터넷과 유사한 다양한 서비스를 만나볼 수 있다. 고속도로 톨게이트에서 이미 보편화된 하이패스 시스템, 자동차 원격 시동 및 블루투스 통화 등 각종 무선 장치 등이 대표적이다. 사물에 센서를 부착하고 센서가 읽은 데이터를 실시간으로 인터넷으로 주고받고 처리하는 기술이다.

하지만 사물 인터넷의 기본 개념은 이것과는 조금 다르다. 사람이 조작하고 개입하는 것을 최소화시켜 사물과 사물, 즉 휴대폰과 보일러나 자동차 스마트키와 자동차가 서로 데이터를 주고받는 기술이다.

약 15년 전인 1999년 벨킨사의 케빈 애쉬턴이 사물 인터넷이라는 용어를 처음 소개한 후 반도체와 센서, 통신 및 데이터 처리 기술이 비약적으로 발전했다. IT 분야 글로벌 리서치사인 ABI는 앞으로 5년 뒤인 2020년까지 약 500억 개에 달하는 기기가 인터넷으로 연결될 것으로 전망했다.

이렇게 전망하는 이유는 사물 인터넷 구현을 가능케 하는 각종 과학기술이 이미 나왔기 때문이다. 여러 대의 무선 기기가 동시에 데이터 통신을 할 수 있는 무선 네트워크 기술, 제타바이트(10억 테라바이트=1조 1000억 기가바이트·3메가바이트 용량의 MP3 음악 파일을 281조 5000억 곡을 저장할 수 있는 용량) 용량의 데이터를 처리할 수 있는 빅데이터 기술, 모인 데이터를 저장하고 언제 어디서나 꺼내어 쓸 수 있는 클라우드 기술 등은 IT 기술에 조금이라도 관심을 가지고 있는 이들이라면 알고 있는 용어들이다.

특히 센서 기술과 네트워크 기술은 수집한 데이터를 바탕으로 원하는 기능을 수행하는 데 핵심이다. 그 중에서 사용자나 사물의 위치와 통신 규격을 파악해 주는 ‘비컨(beacon)’은 적외선이나 무선 주파수, 블루투스와 같은 무선통신 기술을 이용한다. 사물의 위치와 정보를 센싱하는 무선통신 기술이 기존에는 몇 cm ~ 수 m에 불과했지만, 비컨 기술의 발달로 몇 십 m에 있는 사물끼리도 데이터를 주고받는 게 가능해졌다.

■ 알람 시계가 커피 메이커를 작동시키고, 자동차가 서로를 피한다

앞서 설명한 대로 사물 인터넷은 인간의 개입과 조작을 최소화한다는 게 핵심이다. 사물끼리 알아서 서로를 인식하고 상황에 맞는 특정한 기능을 수행하는 것이다. 많은 가전업체들이 이와 같은 기능을 염두하고 사물 인터넷에 기반한 ‘스마트 홈’ 구현에 앞장서고 있다.

이를 테면 알람 시계와 커피 메이커를 연동시켜 놓으면 특정 시간에 알람이 울리는 동시에 커피 메이커에서는 커피가 만들어질 것이다. 냉장고에 있는 음식이나 식재료의 유통 기한이 지나면 냉장고가 인식해 신호를 보내줄 것이다. 특정 시간이 되면 사용자가 미리 맞춰 놓은 조명이 켜지고, 조명은 사용자의 기분을 살피며 때때로 기분 전환을 할 수 있는 무드 등을 스스로 작동시킬 것이다.

사물 인터넷이 꿈꾸는 일상의 모습이지만 아직 상용화하기엔 이르다. 그러나 이미 의료나 자동차, 농업 분야 등에서 사물 인터넷을 다양한 방법으로 활용하기 시작했다.

미국의 한 회사가 개발한 ‘글로우 캡(Glow Cap)’이라는 약병은 환자가 약을 복용할 시간을 알려준다. 약을 먹을 시간에 약병 뚜껑의 램프가 켜지고 소리도 난다. 환자가 약병을 열면 센서가 감지해 인터넷으로 환자가 약을 복용했다는 정보를 병원에 보내준다.

이 서비스를 사물 인터넷으로 보는 이유는 여기서 그치지 않고 한 단계 더 앞서갔기 때문이다. 복용 시간이 지났음에도 약병 뚜껑이 열리지 않으면 병원 시스템이 자동으로 환자에게 SMS나 알림을 보낸다.

독일 메르세데스 벤츠 회사는 사물 인터넷을 활용한 시스템을 선보이기도 했다. 운전자의 습관이나 출퇴근 시간 등을 학습해 운전자의 기분에 맞는 장소를 스스로 추천해 준다. 미국 교통부는 차량이 서로 신호를 교환해 사고를 미연에 방지하는 시스템을 구상중이다. 운전자가 보기 어려운 차량을 보고 위험을 스스로 감지해 자동차가 이를 피하도록 하는 기술이다.

농업 분야에서도 사물 인터넷 활용 시도가 등장했다. 농업 관개 전문 첨단 기업 ‘밸리 이리게이션’은 농작물이 뿌리를 내리는 흙 1.2m 깊이에 센서를 사용해 온도와 습도, 토양의 상태를 추적한 데이터를 관개 장비에 전송해 알아서 물이나 비료를 주는 시스템을 개발했다. 관개 장비와 토양의 센서가 서로 통신해 토양의 조건에 따라 물과 비료를 적정하게 사용할 수 있도록 도와준다. 선구자들이 그렸던 사물 인터넷을 바탕으로 한 미래가 조금씩 우리 곁으로 다가오는 날이 멀지 않았다. 물론 과학향기 칼럼 2014년 3월 19일 자 ‘좀비가전, 냉장고 문이 저절로 스르륵?!’에서 언급되었던, 취약한 보안 때문에 해커들에 의해 사고가 유발되거나 새로운 피싱이 발생될 수 있는 것과 같이 부정적인 측면도 공존하므로 이에 철저히 대비해야 할 것이다.

글 : 김민수 과학칼럼니스트

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