4차산업혁명과 소프트웨어, IoT 기술과 알고리즘 1

01. IoT의 정의와 핵심 기술

 

• IoT(Internet of Things)이란?
  • 사물들의 인터넷으로, 다양한 사물이 인터넷으로 연결되어 서비스 되는 개념입니다.
  • 사물인터넷의 핵심은 사물과 사물 사이에 이루어지는 통신입니다.
  • 통신, 처리장치, 센서 등의 기술과 제어가 가능한 인터페이스의 결합입니다.
  • 융.복합 기술 혹은 종합기술에 해당됩니다,

 

• IoT의 포괄적 개념
  • M2M(Machine To Machine)을 의미하며, 사람의 개입이 최소화된 사물 간 통신
    • Ex) 물류, 자판기, 바코드 등
  • IoE(Internet of Everything)은 모든 것들이 네트워크상에 연결된 상태를 의미
    • Ex) 클라우드, 빅데이터, 프로세스, 스마트 공장, GPS, LBS 등

 

• IoT의 변천사
  • M2M, Ubiquitous, NFC 등 기존의 기술로부터 출발
  • 사물에 지능을 더하고, 각 사물을 인터넷과 같은 거대한 통신망에 연결
  • 연결된 사물들을 이용해 새로운 서비스를 제공하기 시작
  • 웨어러블, 스마트홈, 스마트시티, 스마트팩토리 등

 

• IoT의 핵심기술 - 센서 기술
  • 스마트폰 하나에도 7개에서 10개 정도의 센서가 필요
  • 눈, 귀 등의 오감을 대신하는 정보 수집
  • 기술 발전으로 오감으로 인지 불가능한 영역까지 확장됨
  • 생체적, 물리적 정보 -> 표준화, 지표, 정보처리, 응용화 -> 개인, 환경 등

 

• IoT의 핵심기술 - 네트워크 인프라 기술
  • 인터넷이 발명되고 꾸준한 기술개발로 인터넷 사용 비용이 1/40 수준이 됨
  • 고속이면서 저렴한 통신이 가능
  • 사람만을 대상으로 한 통신이 아닌 사물 간 통신과 인터넷이 가능하게 됨

 

• IoT의 핵심기술 - IoT 서비스 인터페이스 기술
  • 서비스 인터페이스 기술은 정보를 저장, 처리, 변환하는 역할을 수행
  • IoT 장치에서 각종 센서 등을 이용해 수집된 정보를 저장, 분석, 처리

 

• IoT 기반의 가전의 의의
  • 집안 상태를 확인하고, 침입 등을 확인하며, 에너지 소비량 모니터링 및 절전 사용 등
  • 실내 온도 및 습도를 감지해 쾌적한 공간 제공
  • 사람의 수나 위치, 활동량을 감지하는 인체 감지 카메라가 탑재된 에어컨
  • 가전 간 연결성을 강조하고 관련 액세서리와 서비스 협력을 기반으로 구성됨

 

 

 

02. IoT의 구성요소와 전망

 

• IoT 기반 반도체
  • IoT 기기는 소리나 온도, 움직임 등 주변의 환경 변화를 감지
  • 인터넷으로 연ㄱ녈되어 원격 또는 자율적으로 제어할 수 있어야 함
  • 핵심 기능 처리, 통신, 제어를 위한 HMI(Human Machine Interface)이 필수
  • 세 분야의 균형 있는 발전이 매우 중요(Processing, Sensing, Communications)

 

• IoT 운영체제와 홈 IoT 플랫폼
  • 타이젠, 브릴로 등 다양한 운영체제가 제시됨
  • 기존의 스마트폰과 연동하여 사용 가능하도록 오픈 플랫폼 형태로 개발
  • 스마트 홈 기술 표준 선점을 위해 협업 및 경쟁이 활발히 진행 중
  • 스레드그룹(구글), 올신얼라이언스(마이크로소프트, 퀄컴), OIC(인텔) 등

 

• IoT의 활용 분야
  • 스마트 에너지, 지능형 교통서비스, 산업 자동화, 산업 인프라 중심으로 크게 성장
  • 산업 간 융.복합을 통해 공공, 안전, 유통, 물류 등을 중심으로 시장 확대 예상
    • 에너지 관리 분야 - 에너지 자원의 효율적 배분 및 관리
    • 시설 관리 분야 - 가정용품, 가전제품, 주택 건축, 전기 통신, 가정 보안, 의료 등
    • 모니터링 분야 - 냉동, 냉장 창고 및 차량 내부 보관 상태를 실시간 모니터링으로 품질 유지 및 이상, 고장 여부 실시간 관리

 

• IoT의 현황
  • 국내: 2014년부터 삼성관 LG가 IoT 산업을 추진 중
  • 미국: 2013년 사물인터넷 기반 조성 활동 및 관련 규정을 제정

 

• 홈네트워킹
  • PC와 인터넷의 빠른 보급 및 통신 기술과 지능형 설비의 발전에 따라 등장
  • 정보 간전 제품들을 통신 프로토콜로 통일된 시스템을 이용해 연결
  • 자원 공유 및 인터넷을 이용해 정보를 교환 및 원격 제어를 지원하는 환경
  • 시청, 교류, 조작 및 제어, 안전 보호기능 등을 제공

 

• 인텔리전트 주택과 커넥티드 홈그리드
  • 테라(TB)급 정보 통신망에 모든 디지털 가전기기를 휴대전화와 컴퓨터로 제어
  • 통합 제어 시스템으로 동작하여 감시나 온도 제어, 무인 택배 시스템 등 가능
  • 공동주택에서 홈네트워크나 스마트그리드, 전기차 충전 인프라 등으로 필요성 제기
  • 통합 관리망 형태로 가정을 중심으로 보안과 기기제어, 원격 검침 등을 통합 관리

 

 

 

03. 알고리즘의 정의

 

• 알고리즘 이란?
  • 문제를 해결하기 위한 단계적인 절차
  • 알고리즘을 프로그래밍 언어로 구현하면 컴퓨터 프로그램이 됨
  • 컴퓨터를 위한 알고리즘은 명령어들의 순서 있는 집합
  • 생활속의 알고리즘: 요리법 (recipe)
  • 빵을 만드는 알고리즘
  • 알고리즘 = 요리법
  • 빵을 만들 때도 순서가 잘못되면 빵이 만들어지지 않음
  • 하나의 문제에 여러 알고리즘 존재 가능
  • 알고리즘에서 가장 중요한 것: 정확성, 효율성
  • 같은 문제를 해결할 때 가장 효율적인 알고리즘을 선택하여 문제 해결

 

• 알고리즘의 조건
  • 특정한 일을 수행하는 명령어들의 집합
  • 알고리즘이 되기 위한 조건을 만족하는 집합만이 알고리즘으로 정의 됨
    • 입력 → 알고리즘: 문제를 해결하는 단계적인 절차 → 출력
  • 1. 입력: 외부에서 제공하는 0개 이상의 입력이 존재
  • 2. 출력: 1개 이상의 출력이 존재
  • 3. 명백성: 각 멍령어의 의미는 모호하지 않고 명확할 것
  • 4. 유한성: 한정된 수의 명령어가 실행된 후에는 반드시 종료될 것
  • 5. 유효성: 각 멍령어들은 실행 가능한 연산일 것

 

 

 

04. 알고리즘의 표현 방법

 

• 알고리즘의 기술
  • 컴퓨팅 사고의 목적은 어떤 문제를 해결하는 알고리즘을 작성하여 컴퓨터로 자동화
  • 알고리즘과 프로그램
  • 도형과 화살표를 이용하여 기술하는 순서로와 명령어를 한 줄씩 적는 의사코드
    • 순서도: 플로우차트 또는 흐름도라고 표현함, 작업 순서를 그림으로 표현하는 방법으로 단순한 기하학적 기호를 사용
    • 의사 코드: 체계적이고 주로 알고리즘의 표현에 사용되는 코드로 흔히 알고리즘을 기술하는데 선호되는 표기법

 

• 알고리즘 구성의 중요성
  • 알고리즘에 오류가 없어야 하는 이유
    • 인공지능이 아닌 경우 주어진 알고리즘만을 수행함
    • 좋지 않은 알고리즘을 명령하면 상대적으로 나쁜 결과를 얻음
    • 개발자가 논리적이지 않은 알고리즘을 만들어 실행하면 컴퓨터 또한 비논니적이 됨
    • 알고리즘에 오류가 없어야 프로그램도 오류 없이 동작