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흙의 물기를 측정하는 화분을 떠올려 봅시다. 화분이 「목마르다」고 알려 오는 순간만 보면 아주 간단해 보이지만, 그 사이에는 여러 가지가 놓여 있습니다. 물기를 측정하는 것과 값을 실어 나르는 것은 다른 일이고, 값을 쌓아 두고 분석하는 것과 그 결과를 사람이 쓸 수 있게 보여 주는 것도 또 다른 일입니다.
이렇게 서로 다른 일을 나누어 놓은 것이 사물 인터넷 시스템의 구성 요소입니다. 모두 다섯 가지인데, 앞의 넷은 데이터가 지나가는 순서대로 늘어서고 나머지 하나는 그 넷 전체를 감쌉니다.
다섯 가지가 늘 다섯 개의 물건인 것은 아닙니다
구성 요소는 맡은 일을 나눈 것이지, 물건의 개수를 센 것이 아닙니다. 작은 시스템에서는 한 물건이 두 가지 일을 겸하기도 합니다. 스마트폰이 화분의 값을 받아 화면에 띄운다면, 그 스마트폰은 데이터를 나르는 일도 하고 사람에게 내놓는 일도 합니다. 반대로 큰 시스템에서는 데이터 플랫폼 하나가 건물 몇 채 분량의 서버로 이루어지기도 합니다.
보안만 다른 넷과 나란히 놓이지 않고 전체를 감싸고 있습니다. 왜 그렇게 그렸을지 짐작해 보세요. 답은 「사물 인터넷 보안」 절에서 확인할 수 있습니다.
사물 인터넷 장치
가장 앞에 서서 데이터를 만들어 내는 것이 사물 인터넷 장치입니다. 알아채거나 움직이는 부분, 네트워크에 붙는 부분, 저를 가리키는 주소를 실제로 갖춘 물건이 바로 이것입니다. 안을 살펴보면 대개 아래 네 부분이 들어 있습니다.
| 부분 | 하는 일 | 화분의 경우 |
|---|---|---|
| 센서 | 주변의 무언가를 측정해서 전기 신호로 바꾼다 | 흙에 꽂힌 물기 센서 |
| 처리하는 부분 | 신호를 값으로 읽어 정리하고, 언제 어디로 보낼지 정한다 | 화분 받침 안의 작은 회로 |
| 통신하는 부분 | 정리한 값을 네트워크로 내보낸다 | 무선으로 공유기에 붙는 부분 |
| 움직이는 부분 | 받은 신호에 따라 실제로 동작한다 (없는 장치도 많다) | 물을 흘려보내는 밸브 |
네 부분을 다 갖춘 장치도 있고, 측정하기만 하고 움직이지는 않는 장치나 거꾸로 받은 신호대로 움직이기만 하는 장치도 있습니다. 크기와 복잡함도 아주 다양해서, 켜지고 꺼지기만 하는 전구 하나부터 수십 개의 센서를 달고 스스로 주행하는 자동차까지 모두 사물 인터넷 장치입니다. 「복잡해야 사물 인터넷 장치」인 것이 아니라, 알아채거나 움직이면서 네트워크로 데이터를 주고받으면 사물 인터넷 장치입니다.
웨어러블 장치(wearable device)
사물 인터넷 장치 가운데 몸에 지니고 다니도록 만든 것을 따로 웨어러블 장치라고 부릅니다. 손목시계 모양, 이어폰 모양, 반지 모양, 옷에 붙이는 모양 등이 있습니다. 몸에 붙어 있으니 맥박이나 움직임처럼 몸에 붙어 있어야 잘 측정되는 값을 얻을 수 있고, 잠깐 쓰고 마는 것이 아니라 하루 종일 측정할 수 있어 값이 끊기지 않고 이어진다는 점이 특징입니다.
사물 인터넷 장치가 등장하기 전에도 데이터는 있었습니다. 다만 사람이 측정해서 사람이 적었습니다. 누가 온도계를 보고 공책에 적어 넣는 식입니다. 장치가 대신하면서 달라진 것은 「데이터가 생겼다」가 아니라 아래 세 가지입니다.
촘촘해졌다
하루 한 번 적던 값을 몇 초에 한 번씩 측정합니다. 사이사이에 무슨 일이 있었는지 보입니다.
끊기지 않는다
사람은 자거나 자리를 비우면 못 측정하지만, 장치는 그 시간에도 측정합니다.
같은 방식으로 측정한다
사람마다 다르게 적어 넣던 것이, 늘 같은 기준으로 기록됩니다.
자동으로 모았다고 해서 값이 옳은 것은 아닙니다
센서도 틀립니다. 흙 속의 센서가 조금 들리면 실제보다 마른 값이 나오고, 햇빛이 직접 닿는 곳에 걸린 온도계는 그늘보다 훨씬 높은 값을 냅니다. 사람이 적을 때는 「이건 이상한데」 하고 알아채는 일이 있지만, 장치는 이상한 값도 똑같이 성실하게 보냅니다. 그래서 데이터를 받는 쪽에서 이상한 값을 걸러 내는 일이 반드시 필요합니다.
교실의 이산화탄소 농도를 측정하는 장치를 둔다면, 「사물 인터넷 장치 안에 들어 있는 부분들」 표의 네 부분 가운데 무엇이 필요하고 무엇은 없어도 될까요?
통신 네트워크
장치가 만든 값을 데이터 플랫폼까지 실어 나르는 것이 통신 네트워크입니다. 새로운 기술이 따로 있는 것이 아니라, 이미 쓰이는 유선·무선 네트워크를 그대로 씁니다. 달라지는 점은 하나입니다. 컴퓨터를 인터넷에 붙일 때는 대개 고를 것이 없지만, 사물 인터넷에서는 어느 기술을 쓸지 골라야 합니다.
고르는 기준은 세 가지입니다. 어느 하나만 보고 정하면 나머지에서 문제가 생깁니다.
거리
같은 방 안인지, 건물 안인지, 들판 한가운데인지에 따라 닿을 수 있는 기술이 달라집니다. 기술마다 닿는 거리가 다르므로, 먼저 거리로 후보를 좁힙니다.
전력
콘센트에 꽂혀 있는 장치라면 상관없지만, 건전지로 몇 달을 버텨야 하는 장치라면 전력을 적게 쓰는 기술이어야 합니다. 멀리 보낼수록 전력을 더 쓴다는 점이 여기서 걸립니다.
보낼 데이터의 양
숫자 하나를 몇 분에 한 번 보내는 것과 영상을 계속 흘려보내는 것은 요구가 전혀 다릅니다. 양이 적으면 느린 기술로도 충분하고, 그만큼 전력을 아낄 수 있습니다.
세 기준은 서로 당깁니다
멀리 보내려면 전력을 더 써야 하고, 많이 보내려 해도 전력을 더 써야 합니다. 그래서 세 가지를 한꺼번에 만족시키는 기술은 찾기 어렵습니다. 무엇을 포기할지 정하는 것이 실제로 고르는 일입니다. 들판의 흙 물기를 측정하는 장치라면 데이터가 아주 적으므로 「멀리, 적게, 오래」 쪽을 고르고, 현관의 카메라라면 영상을 보내야 하므로 「가깝게, 많이, 콘센트에 꽂아」 쪽을 고릅니다.
또 하나 기억할 것이 있습니다. 장치에서 플랫폼까지가 한 가지 기술로 쭉 이어지지 않는다는 점입니다. 화분이 보낸 값이 데이터 플랫폼에 닿기까지를 끊어서 보면 이렇습니다.
| 구간 | 쓰이는 기술 | 그렇게 고른 이유 |
|---|---|---|
| 화분 → 집 안 공유기 | 집 안에서 쓰는 무선 기술 | 거리가 짧고 보낼 값도 적다 |
| 공유기 → 인터넷 | 집으로 들어오는 유선 회선 | 집 전체의 통신이 함께 지나가므로 빠르고 안정적이어야 한다 |
| 인터넷 → 데이터 플랫폼 | 통신 회사와 데이터 센터를 잇는 유선망 | 수많은 사용자의 데이터가 함께 지나간다 |
이렇게 서로 다른 네트워크를 오가며 데이터를 넘겨주는 일은 네트워크와 네트워크를 이어 주는 라우터와 인터넷 공유기가 맡습니다. 사물 인터넷을 위해 새로 만든 장치가 아니라, 이미 깔려 있던 인터넷을 그대로 빌려 쓰는 것입니다.
산꼭대기에 놓아 두고 한 해 동안 기온을 측정하는 장치가 있습니다. 세 기준 가운데 무엇을 가장 먼저 고려해야 하고, 무엇을 포기하게 될까요?
데이터 플랫폼
장치가 보낸 값이 도착하는 곳입니다. 하는 일은 크게 쌓아 두는 일과 분석하는 일, 두 가지입니다. 여기서 「플랫폼」은 여러 프로그램과 서비스가 올라타서 일할 수 있게 깔아 둔 바닥이라는 뜻입니다. 어떤 서비스를 얹든 데이터를 받아 두고 꺼내 주는 일은 이 바닥이 맡습니다.
여기서 한 가지 의문이 듭니다. 화분이 스스로 값을 읽었으니 화분 안에서 판단하면 되지 않을까요? 굳이 멀리 있는 곳까지 보낼 이유가 있을까요? 이유는 셋입니다.
쌓아 둘 공간이 없다
화분 안의 회로는 아주 작아서, 담아 둘 수 있는 값이 많지 않습니다. 한 해 동안의 기록을 남기려면 훨씬 큰 저장 공간이 필요합니다.
분석할 힘이 없다
「지난달보다 흙이 빨리 마르고 있다」를 알아내려면 많은 값을 한꺼번에 다뤄야 합니다. 작은 회로로는 감당하기 어렵습니다.
혼자서는 알 수 없다
화분 하나의 값만으로는 「이 화분이 유독 빨리 마른다」를 알 수 없습니다. 여러 화분의 값을 한자리에 모아야 비교가 됩니다.
클라우드 컴퓨팅(cloud computing)
데이터 플랫폼을 스스로 갖추려면 서버를 사서 두어야 합니다. 서버란 남의 요청을 받아 데이터를 내주거나 맡아 두는 일을 맡은 컴퓨터로, 사람이 앞에 앉아 쓰는 컴퓨터와 달리 늘 켜져 있습니다. 대신 다른 곳에 마련된 큰 컴퓨터를 빌려 쓰고 쓴 만큼 요금을 내는 방식이 클라우드 컴퓨팅입니다. 우리 눈에는 「인터넷 어딘가」에 있는 것처럼 보이지만, 실제로는 데이터 센터라는 건물 안의 컴퓨터입니다. 장치를 몇 개 두든 그에 맞춰 빌리는 크기를 조절할 수 있어서 사물 인터넷과 잘 맞습니다.
언제나 멀리 보내는 것은 아닙니다
멀리 보내는 세 이유는 쌓아 두고 오래 분석할 때의 이야기입니다. 급한 판단은 사정이 다릅니다. 자율주행 자동차가 앞을 가로막은 것을 보고 멈출지 말지를 정할 때, 값을 멀리 보내 답을 기다렸다가는 늦습니다. 이럴 때는 장치 자신이나 그 가까이에 있는 컴퓨터가 곧바로 처리합니다. 이 방식을 에지 컴퓨팅이라고 합니다. 「에지」는 가장자리라는 뜻으로, 데이터가 만들어지는 바로 그 끄트머리에서 처리한다는 말입니다.
두 방식은 서로 대신하는 것이 아니라 나눠 맡습니다. 급한 판단은 가까이에서 하고, 오래 쌓아 두고 분석하는 일은 플랫폼에서 합니다.
공장의 설비가 「지금 당장 멈춰야 하는 진동」을 감지했습니다. 이 판단은 플랫폼과 에지 가운데 어느 쪽에서 해야 할까요? 그렇게 생각한 이유도 함께 적어 보세요.
사물 인터넷 서비스
플랫폼이 분석한 결과를 사람이 쓸 수 있는 형태로 내놓는 것이 서비스입니다. 「흙의 물기 값이 사흘째 기준 아래」라는 결과를 그대로 보여 주면 사람은 무슨 뜻인지 알기 어렵습니다. 「물을 줄 때가 되었습니다」라고 바꿔서 보여 주는 일이 서비스의 몫입니다.
사람이 마주하는 것은 대개 서비스뿐입니다
장치는 눈에 띄더라도 그 안에서 일어나는 일은 보이지 않고, 통신 네트워크와 데이터 플랫폼은 아예 눈에 띄지 않습니다. 센서가 어디에 붙어 있는지, 어떤 무선 기술을 쓰는지, 데이터가 어느 데이터 센터에 쌓이는지는 모르는 채로 씁니다. 사람이 결과를 받아 보는 것은 앱 화면이나 알림입니다. 그래서 사물 인터넷을 처음 볼 때는 서비스가 전부인 것처럼 느껴지지만, 그 뒤에 세 층이 더 있다는 것을 알아 두어야 무엇이 잘못되었을 때 어디를 봐야 하는지 알 수 있습니다.
서비스는 하나로 끝나지 않고 서로 묶이기도 합니다. 집 안의 조명 서비스와 잠금 서비스가 따로 있을 때는 각각 켜고 잠가야 하지만, 두 서비스를 묶으면 「집을 나설 때 조명을 끄고 문을 잠근다」는 하나의 동작을 만들 수 있습니다. 이렇게 이미 있는 서비스를 이어 붙여 새 서비스를 만드는 것이 사물 인터넷 서비스가 늘어나는 흔한 방식입니다.
알려 줄 것인가, 대신 해 줄 것인가
같은 분석 결과를 두고도 서비스는 두 가지로 만들 수 있습니다. 「물을 줄 때가 되었습니다」라고 알려 주고 사람이 정하게 할 수도 있고, 말없이 밸브를 열어 물을 주게 할 수도 있습니다. 앞쪽은 사람이 상황을 알고 판단하지만 사람이 자리에 없으면 아무 일도 일어나지 않습니다. 뒤쪽은 사람이 없어도 처리되지만, 판단이 틀렸을 때 사람이 알아채기 어렵습니다. 어느 쪽이 옳다고 정해져 있지 않습니다. 화분이라면 잘못 주어도 큰일이 아니지만, 약을 넣는 장치라면 이야기가 달라집니다. 무엇을 다루는 서비스인지에 따라 정해야 합니다.
집에 아무도 없을 때 가스가 새는 것을 감지했습니다. 「알려 준다」와 「대신 해 준다」 가운데 어느 쪽으로 만들겠습니까? 고른 쪽에도 남는 위험이 있다면 무엇일까요?
사물 인터넷 보안
「전체 그림」 절에서 던진 물음으로 돌아갑시다. 보안은 왜 나머지 넷과 나란히 놓이지 않고 전체를 감싸고 있을까요? 답은 간단합니다. 네 요소 어디에서든 뚫릴 수 있기 때문입니다. 어느 한 요소만 지켜서는 소용이 없습니다.
「네 요소에서 각각 무엇이 위태로운가」 표에 나오는 갱신은, 기기를 만든 곳이 나중에 발견된 문제를 고쳐서 내놓는 새 소프트웨어를 받아 기기에 덮어씌우는 일입니다. 흔히 「업데이트」라고 부르는 것입니다.
| 구성 요소 | 일어날 수 있는 일 | 막는 방법의 예 |
|---|---|---|
| 장치 | 비밀번호를 처음 설정 그대로 두면 남이 장치를 마음대로 조작할 수 있다 | 비밀번호를 바꾸고, 만든 곳이 내놓는 갱신을 받는다 |
| 통신 네트워크 | 오가는 데이터를 중간에서 몰래 보거나 바꿔치기할 수 있다 | 데이터를 알아볼 수 없는 형태로 바꿔 보낸다 |
| 데이터 플랫폼 | 한곳에 쌓여 있으므로 한 번 뚫리면 새어 나가는 양이 크다 | 누가 어디까지 볼 수 있는지 미리 정해 둔다 |
| 서비스 | 남의 계정으로 들어와 집 안 기기를 조작할 수 있다 | 본인인지 확인하는 단계를 하나 더 둔다 |
사물 인터넷에서 특히 어려운 점
컴퓨터나 스마트폰은 문제가 알려지면 갱신을 받아 고칠 수 있고, 몇 해 지나면 새것으로 바꿉니다. 그런데 사물 인터넷 장치는 화면도 없고, 한번 붙여 두면 몇 년씩 그대로 있고, 갱신을 받는 길이 아예 없는 것도 많습니다. 게다가 수가 많아서 어디에 무엇이 붙어 있는지조차 잊기 쉽습니다. 그래서 사물 인터넷의 보안은 뚫린 뒤에 고치는 것이 어려운 쪽에 가깝고, 처음 만들 때 대비해 두는 편이 훨씬 낫습니다.
다만 대비를 해 둔다고 해서 위험이 없어지지는 않습니다. 여기서는 어떤 대비가 있는지까지만 봅니다.
장치의 비밀번호를 아무리 잘 바꿔 두어도 막을 수 없는 위험이 표 안에 여럿 있습니다. 하나를 골라, 왜 장치 비밀번호로는 막을 수 없는지 말해 보세요.
핵심 정리
다섯 가지 구성 요소
- 데이터는 장치에서 출발해 통신 네트워크를 거쳐 데이터 플랫폼에 닿고, 마지막으로 서비스로 나온다. 보안이 그 넷 전체를 감싼다.
- 맡은 일을 나눈 것이지 물건의 개수가 아니다. 한 물건이 두 가지 일을 겸하기도 한다.
장치
- 처리하는 부분과 통신하는 부분에, 센서와 움직이는 부분 가운데 하나 또는 둘이 붙는다.
- 사람이 측정하던 것을 대신하면서 데이터가 촘촘해지고, 끊기지 않고, 같은 기준으로 기록된다.
- 그렇다고 값이 늘 옳지는 않다. 센서도 틀리며, 이상한 값도 성실하게 보내진다.
네트워크와 플랫폼
- 네트워크는 거리 · 전력 · 데이터의 양 세 기준으로 고르며, 셋을 한꺼번에 만족시키기는 어렵다.
- 플랫폼으로 보내는 것은 쌓아 둘 공간과 분석할 힘이 장치에 없고, 여러 장치의 값을 모아야 비교가 되기 때문이다.
- 급한 판단은 가까이에서 처리한다(에지 컴퓨팅). 두 방식은 나눠 맡는다.
서비스와 보안
- 사람이 마주하는 것은 대개 서비스이고, 그 뒤에 세 층이 더 있다.
- 알려 줄 것인지 대신 해 줄 것인지는 무엇을 다루는 서비스인지에 따라 정한다.
- 보안이 전체를 감싸는 것은 네 요소 어디에서든 뚫릴 수 있기 때문이다.
확인 퀴즈
배운 내용을 확인해 봅시다.
스마트워치가 측정한 걸음 수를 앱에서 「이번 주 평균보다 적습니다」라고 보여 줍니다. 평균을 계산한 일은 어느 구성 요소가 맡았을까요?
들판에 놓고 건전지로 한 해를 버티며 흙의 물기를 측정하는 장치가 있습니다. 통신 기술을 고를 때 가장 크게 걸리는 것은?
에지 컴퓨팅을 쓰는 까닭으로 가장 알맞은 것은?
보안을 다섯 번째 요소로 나란히 두지 않고 전체를 감싸게 그린 까닭은?