사물통신
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
사물통신(M2M, Machine to Machine)은 20세기 초 유선 통신에서 시작되어, 기기 간의 정보 교환을 가능하게 하는 기술을 의미한다. 초기에는 원격 측정, 산업 자동화 등에 활용되었으며, 1968년 발신자 표시 시스템 연구를 통해 스마트폰의 개념을 제시한 테오도르 파라세바코스에 의해 발전했다. 1990년대 중반 지멘스가 셀룰러 M2M 통신을 시작하면서 21세기에는 GPS, 자바 등을 탑재한 데이터 모듈이 등장하며 사물 인터넷(IoT)으로 발전하는 계기가 되었다. M2M은 기계의 생산성과 효율성을 높이고, 다양한 분야에서 활용되며, 대한민국에서도 서비스 확산을 위한 정책이 추진되고 있다.
사물통신(M2M, Machine to Machine)은 기계 간의 정보 교환을 의미하며, 그 개념은 휴대 전화 통신보다 먼저 등장했다.[7] 초기에는 유선 통신을 기반으로 원격 측정, 산업 공학, 자동화, SCADA 등 산업 분야에서 활용되었다. 이후 발신자 표시 기술 연구와 함께 구체화되었으며,[8] 셀룰러 통신 기술이 발전하면서 무선 M2M 시대로 확장되었다.[9] 21세기에는 온보드 GPS, 임베디드 자바 등 새로운 기능이 추가되면서[10] 사물 인터넷(IoT)의 핵심 기반 기술로 발전하고 있다.
사물통신(M2M) 기술은 텔레비전, 냉장고, 세탁기 등 가전제품부터 자동판매기, 현금인출기, 자동차, 건강 정보를 수집하는 헬스케어 장치, 가스·전기·수도 검침기, 온도·습도 조절기, 보안 서비스에 이르기까지 다양한 기기에 접목될 수 있다.
2. 역사
2. 1. 초기 발전
유선 통신 장치는 20세기 초부터 신호를 사용하여 정보를 교환해 왔다. 컴퓨터 네트워크 자동화가 발전하면서, 기계와 기계가 통신하는 M2M(Machine to Machine, 사물통신)은 더욱 정교한 형태로 발전했으며, 이는 휴대 전화 통신보다 먼저 등장했다.[7] M2M 기술은 원격 측정, 산업 공학, 자동화, SCADA와 같은 분야에서 활용되었다.
전화와 컴퓨팅 기술을 결합한 M2M 장치는 1968년 테오도르 파라세바코스(Theodore Paraskevakos)가 발신자 표시 시스템을 연구하면서 처음 구상되었고, 1973년 미국에서 특허를 받았다. 이 시스템은 1920년대의 패널 호출 표시기나 1940년대의 자동 번호 식별 기술과 유사점을 가지지만, 기계 자체에 전화번호를 전달한다는 점에서 차이가 있었다. 이는 오늘날 사람에게 발신자 번호를 알려주는 발신자 표시 기능의 중요한 전신이 되었다.
파라세바코스는 여러 실험을 통해 전화기가 발신자의 번호를 읽으려면 지능을 가져야 한다는 점을 깨닫고, 발신자 번호가 수신 장치로 전송되는 방식을 개발했다. 그의 휴대용 송수신기는 1971년 앨라배마 주 헌츠빌에 있는 보잉 시설에서 실제로 구현되었으며, 이는 세계 최초의 발신자 식별 장치 시제품이었다. 이 장치는 앨라배마 주 리스버그의 피플스 텔레폰 컴퍼니(Peoples' Telephone Company)와 그리스 아테네에 설치되어 여러 전화 회사에 성공적으로 시연되었고, 현대 발신자 표시 기술의 기초를 마련했다. 그는 또한 전화기에 지능, 데이터 처리 능력, 시각적 디스플레이 화면이라는 개념을 처음 도입하여 스마트폰의 초기 아이디어를 제시했다.[8]
1977년, 파라세바코스는 플로리다 주 멜버른에 Metretek, Inc.를 설립하여 전기 서비스에 대한 상업적인 자동 검침 및 부하 관리 시스템을 개발했다. 이는 이후 "스마트 그리드" 및 "스마트 미터" 기술로 이어지는 중요한 계기가 되었다. 그는 기술의 대중화를 위해 단일 칩 처리 및 전송 방식을 개발하여 송신기의 크기를 줄이고 전화선을 통한 전송 시간을 단축하고자 했다. 1978년 모토로라와 단일 칩 개발 및 생산 계약을 맺었으나, 당시 기술적 한계로 칩 크기가 너무 커서 결국 두 개의 분리된 칩으로 제작되었다.
셀룰러(이동통신) 방식이 점차 보편화되었지만, 많은 기계들은 여전히 유선 전화 회선(POTS, DSL, 케이블 등)을 통해 IP 네트워크에 연결되었다. 셀룰러 M2M 통신 산업은 1995년 지멘스가 M2M 산업 통신 부서를 설립하고, 자사의 휴대폰 모델인 지멘스 S6을 기반으로 한 GSM 데이터 모듈 "M1"[9]을 개발 및 출시하면서 본격적으로 시작되었다. M1 모듈은 기계들이 무선 네트워크를 통해 통신할 수 있도록 지원했다. 2000년 10월, 이 모듈 부서는 지멘스 내에서 "무선 모듈"이라는 별도의 사업부로 독립했고, 2008년 6월에는 Cinterion Wireless Modules라는 독립 회사로 분사했다. 최초의 M1 모듈은 초기의 POS 단말기, 차량 텔레매틱스, 원격 모니터링 및 추적 시스템 등에 사용되었다. 제너럴 모터스(GM)와 휴즈 전자 회사(Hughes Electronics Corporation)와 같은 기업들은 M2M 기술의 이점과 미래 가능성을 일찍 파악하고 이를 도입한 초기 주자들이다. 1997년경에는 자동차 텔레매틱스와 같은 특정 산업 분야의 요구에 맞춰 견고하게 설계된 모듈들이 개발되면서 M2M 무선 기술은 더욱 널리 보급되고 정교해졌다.
21세기에 들어서면서 M2M 데이터 모듈은 온보드 GPS, 유연한 랜드 그리드 어레이(LGA) 표면 실장 방식, 임베디드 M2M 최적화 스마트 카드(MIM 또는 M2M 식별 모듈로 알려졌으며, 전화기의 SIM 카드와 유사함), 임베디드 자바 플랫폼 탑재 등 새로운 기능들을 갖추게 되었다. 이러한 기술 발전은 사물 인터넷(IoT) 시대를 가속하는 중요한 동력이 되었다. 온스타(OnStar)의 차량 통신 시스템 역시 M2M 기술의 초기 활용 사례 중 하나이다.[10]
M2M 네트워크를 구성하는 하드웨어 부품은 몇몇 주요 업체들이 제조했다. 1998년 퀘이크 글로벌(Quake Global)은 M2M 통신을 위한 위성 및 지상파 모뎀을 설계하고 제조하기 시작했다.[11] 초기에는 오브콤(Orbcomm) 위성 통신 네트워크에 크게 의존했지만, 이후 위성 네트워크와 지상파 네트워크를 모두 활용하는 방향으로 통신 제품군을 확장하여 특정 네트워크에 종속되지 않는[12] 제품을 제공하게 되었다.
2. 2. 2000년대
2004년, 디지 인터내셔널은 무선 게이트웨이 및 라우터를 생산하기 시작했다. 이후 2006년에는 XBee 라디오 제조업체인 맥스 스트림을 인수하여, 사용자가 위치에 관계없이 기계를 연결할 수 있는 하드웨어 기반을 마련했다. 디지는 이를 바탕으로 여러 회사와 제휴하여 전 세계 수십만 대의 장치를 연결했다.
같은 해(2004년), 영국의 통신 기업가 크리스토퍼 로어리는 M2M 분야 최초의 이동 가상망 사업자(MVNO) 중 하나인 와일리스 그룹을 설립했다. 영국에서 사업을 시작한 와일리스 그룹은 VPN을 통한 플랫폼 관리 연결과 고정 IP 주소를 포함한 데이터 보호 및 관리 관련 새로운 기능에 대한 여러 특허를 출원했다. 이 회사는 2008년 미국으로 사업을 확장하며 T-모바일의 주요 파트너 중 하나가 되었다.
2006년에는 M2M 인텔리전스(M2Mi) 사가 미국 항공우주국(NASA)과 협력하여 자동화된 M2M 인텔리전스 개발에 착수했다. 이는 유선 또는 무선 도구, 센서, 장치, 서버 컴퓨터, 로봇, 우주선 및 그리드 시스템을 포함한 광범위한 메커니즘이 효율적으로 통신하고 정보를 교환할 수 있도록 하는 것을 목표로 했다.[13]
2009년은 M2M 기술 발전에 있어 중요한 해였다. AT&T와 재스퍼 테크놀로지스는 M2M 장치 공동 제작을 지원하는 계약을 체결하며, 가전 제품과 M2M 무선 네트워크 간의 연결을 강화하여 속도와 전반적인 성능 향상을 추구한다고 밝혔다.[14] 같은 해, M2M 네트워크 제공업체인 코어 텔레매틱스는 PRiSMPro™ 플랫폼을 출시하여 M2M 애플리케이션을 위한 GSM 및 CDMA 네트워크 서비스의 실시간 관리를 가능하게 했다. 이 플랫폼은 다중 네트워크 관리에 중점을 두어 M2M 장치 및 네트워크 사용의 효율성을 높이고 비용을 절감하는 데 기여했다.[15]
또한 2009년, 와일리스 그룹은 다중 사업자, 다중 애플리케이션, 장치에 구애받지 않는 오픈 데이터 관리 플랫폼인 PORTHOS™를 선보였다. 이와 함께 네트워크, 장치, 애플리케이션의 고객 중심 플랫폼 관리를 포함하는 '글로벌 네트워크 인에이블러'라는 새로운 산업 정의를 도입했다.
노르웨이의 통신 회사 텔레노르는 10년간의 M2M 연구를 마치고 2009년에 두 개의 법인을 설립했다. 텔레노르 커넥션은 스웨덴에서 보다폰의 이전 연구 역량을 활용하여 물류, 차량 관리, 자동차 안전, 의료, 전력 소비의 스마트 미터링 등 다양한 분야에서 유럽 서비스 시장에 진출했다.[17] 텔레노르 오브젝트는 유럽 전역의 M2M 네트워크에 연결성을 제공하는 역할을 맡았다. 한편, 영국에서는 비즈니스 MVNO인 아비카가 개인 APN을 통한 보안 데이터 전송 및 고정 IP 주소를 가진 HSPA+/4G LTE 연결을 활용하여 원격 의료 및 원격 간호 애플리케이션의 시험 운영을 시작했다.
2. 3. 2010년대
2010년대 초, 미국에서는 AT&T, KPN, 로저스, 텔셀/아메리카 모빌과 같은 통신사들과 재스퍼 테크놀로지스(Jasper Technologies, Inc.)가 협력하여 사물 통신(M2M) 분야 개발자들을 위한 허브 사이트 구축을 시작했다.[18] 2011년 1월에는 에어리스 커뮤니케이션스(Aeris Communications, Inc.)가 현대자동차에 M2M 기반의 텔레매틱스 서비스를 제공한다고 발표했으며,[19] 이는 기업들이 M2M 기술을 더 쉽고 빠르며 비용 효율적으로 도입하는 데 기여했다. 앞서 2010년 6월에는 모바일 메시징 사업자인 틴텍(Tyntec)이 M2M 애플리케이션을 위한 신뢰성 높은 SMS 서비스를 선보였다.
2011년 3월, M2M 네트워크 서비스 제공업체인 KORE Wireless는 보다폰 그룹 및 이리듐 커뮤니케이션스와 협력하여 전 세계 180개국 이상에서 셀룰러 및 위성 통신을 이용할 수 있는 KORE Global Connect 네트워크 서비스를 출시했다. 이 서비스는 단일화된 청구, 지원, 물류 및 고객 관리를 제공했다. 같은 해 말, KORE는 아시아 태평양 지역의 증가하는 M2M 수요에 대응하기 위해 호주 기반의 Mach Communications Pty Ltd.를 인수했다.[20][21]
또한 2011년 4월에는 에릭슨(Ericsson)이 성장하는 M2M 분야의 기술과 노하우 확보를 위해 텔레노르 커넥션(Telenor Connexion)의 M2M 플랫폼을 인수했으며,[22] 같은 해 8월에 인수 완료를 공식 발표했다.[23]
시장 조사 기관인 베르그 인사이트(Berg Insight)에 따르면, M2M 통신에 사용되는 전 세계 셀룰러 네트워크 연결 수는 2008년 4,770만 개에서 2014년에는 1억 8,700만 개로 증가할 것으로 예측되었다.[24] 독일의 E-Plus Group 연구[25]에서는 2010년 독일 시장의 M2M 스마트 카드가 230만 개에 달했으며, 2013년에는 500만 개를 넘어설 것으로 전망했다. 특히 '추적 및 추적' 분야가 연평균 30%의 성장률을 보이며 주요 성장 동력이 될 것으로 예상되었고, 가전 제품 분야는 연평균 47%로 가장 빠르게 성장할 것으로 예측되었다.
기술 표준화 움직임도 활발했다. 2013년 4월, OASIS는 M2M 및 IoT 환경에 적합한 경량 메시징 프로토콜인 MQTT 표준 그룹을 결성했다.[26] 이 그룹은 IBM과 StormMQ가 의장을, Machine-to-Machine Intelligence(M2Mi) Corp.가 비서를 맡았다.[27] 2014년 5월에는 미국 국립표준기술연구소(NIST)의 사이버 보안 프레임워크에 맞춰 MQTT를 안전하게 배포하기 위한 지침을 발표했다.[28]
2013년 5월에는 KORE Telematics, 오라클, 도이치 텔레콤, 디지 인터내셔널, 오브콤, 텔릿(Telit) 등이 참여하여 최초의 M2M 전문 무역 기구인 국제 M2M 위원회(IMC)를 설립했다. IMC는 기업들이 M2M 통신을 쉽게 설치하고 관리할 수 있도록 지원하여 M2M 기술의 보편화를 목표로 삼았다.[29][30]
3. 주요 활용 분야
상호 연결된 무선 네트워크는 자동차 제조, 제품 개발 등 다양한 분야에서 생산성과 효율성을 향상시키는 데 기여할 수 있다. 기계에서 수집된 정보는 제품의 유지보수 시기와 이유를 파악하고, 소비자가 구매하는 제품을 개선하며 모든 제품이 최고 효율로 작동하도록 돕는다.[6]
주요 활용 분야는 다음과 같다.
e-유지보수: 지능형 분석 도구와 장치-비즈니스(D2B) 정보학 플랫폼은 e-유지보수 기계 네트워크의 기반을 형성한다.[34] 이는 공장 현장 시스템과 e-비즈니스 시스템 간의 통합을 제공하여 실시간 의사 결정, 불확실성 감소, 시스템 성능 개선을 가능하게 한다.[35] e-유지보수 네트워크는 원격 유지보수, 온라인 유지보수, 예방 유지보수 등 새로운 유지보수 유형을 가능하게 하여 효율성과 투명성을 크게 향상시킨다. e-유지보수 프레임워크는 센서, 데이터 수집 시스템, 통신 네트워크, 분석 에이전트, 의사 결정 지원 지식 기반, 정보 동기화 인터페이스, e-비즈니스 시스템 등으로 구성되며, 전사적 자원 관리(ERP), 고객 관계 관리(CRM), 공급망 관리(SCM) 등과 연동될 수 있다.[36]
클러스터링 기반 상태 관리: 유사한 기계 집합의 상태 관리를 위해 클러스터링 방식을 사용한다. 이 방법은 비정상 작동 체제나 불완전한 데이터로 인해 고장 감지 모델 개발이 어려운 경우에 유용하다. 유사한 기계를 그룹화하고(집합 클러스터링), 개별 기계 상태를 그룹 내 다른 기계와 비교하여(피어 투 피어 비교) 로컬 고장 감지 모델을 생성한다. 이 방식은 풍력 터빈 집합의 상태 모니터링에 적용되어 검증 및 특허를 받았다.[37][38][39]
산업용 로봇 고장 감지: 자동차 제조 등에서 중요한 산업용 로봇의 고장 감지에도 활용된다. 기존에는 모든 로봇에 동일한 모델을 적용하여 오경보가 많았으나, M2M 네트워크를 통해 유사한 작업을 수행하는 로봇을 그룹화하고 피어 투 피어 비교를 수행함으로써 고장 감지 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.[38]
이 외에도 다음과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다.[45]
4. 시스템 사례
사물통신(M2M)은 상호 연결된 무선 네트워크를 통해 다양한 분야에서 생산성과 효율성을 높이는 데 기여한다. 예를 들어 자동차 제조 분야에서는 제품 개발자가 특정 부품의 유지보수 시기와 이유를 파악하는 데 도움을 줄 수 있다. 이러한 정보는 소비자가 구매하는 제품을 개선하고 모든 제품이 최적의 효율로 작동하도록 하는 데 활용될 수 있다.[6]
=== 유틸리티 계량 ===
유틸리티 계량기와 같은 시스템을 무선 기술로 모니터링하는 것도 주요 응용 분야 중 하나이다. 이를 통해 계량기 소유자는 계량기가 조작되었는지 여부를 파악하여 사기를 방지할 수 있다.
- 캐나다 퀘벡: 로저스(Rogers Communications)는 최대 600개의 스마트 미터 수집기를 통해 Hydro Quebec의 중앙 시스템을 연결하여, 주 전체 380만 개의 스마트 미터에서 전송된 데이터를 집계한다.
- 영국: 텔레포니카(Telefónica)는 17.8억유로 (24억달러) 규모의 스마트 미터 계약을 체결하여 영국 중부 및 남부 지역에 15년간 연결 서비스를 제공한다. 이는 당시 업계 최대 규모의 계약이었다.[31]
- 케냐: M-kopa와 같은 회사는 M2M 기술을 사용하여 지불 계획을 관리한다. 고객이 대금을 미납할 경우 원격으로 태양광 장치의 전원을 차단하는 방식이다. M-Kopa의 재무 이사 채드 라슨(Chad Larson)은 "장치 내의 SIM 카드가 대출 담당자 역할을 하며, 이를 통해 원격으로 장치를 끌 수 있다"고 설명했다.[32]
=== 디지털 광고 ===
무선 네트워크를 사용하여 디지털 광고판의 내용을 업데이트하는 것도 가능하다. 광고주는 시간대나 요일에 따라 다른 광고를 표시할 수 있으며, 주유소의 유가 변동과 같은 정보를 신속하게 전 세계적으로 변경할 수 있다.
=== 산업용 M2M ===
산업용 M2M 시장은 기업들이 지리적으로 분산된 인력, 장치, 센서, 기계 등을 기업 네트워크에 연결하는 것의 가치를 인식하면서 빠르게 성장하고 있다. 현재 석유 및 가스, 정밀 농업, 군사, 정부, 스마트 시티/지방 자치 단체, 제조업, 공공 유틸리티 등 다양한 산업에서 M2M 기술을 활용하고 있다. 많은 기업들은 고속 데이터 전송, 모바일 메시 네트워크, 3G/4G 셀룰러 백홀과 같은 기능을 제공하기 위해 복잡하고 효율적인 데이터 네트워킹 기술을 사용한다.
=== 텔레매틱스 및 차량 내 엔터테인먼트 ===
텔레매틱스 및 차량 내 엔터테인먼트 시스템 역시 M2M 개발의 주요 분야이다.
- 포드(Ford)는 AT&T와 협력하여 포드 포커스 일렉트릭(Ford Focus Electric) 차량에 무선 연결 기능을 내장했다. 전용 앱을 통해 소유자는 차량 충전 상태를 모니터링하고 제어하며, 주행 경로를 계획하고 충전소를 찾거나, 차량의 냉난방을 미리 조절할 수 있다.
- 2011년 아우디(Audi)는 T-Mobile 및 RACO Wireless와 협력하여 '아우디 커넥트(Audi Connect)'를 출시했다. 이 시스템은 차량을 안전한 모바일 와이파이 핫스팟으로 만들어 운전자는 뉴스, 날씨, 연료 가격 등의 정보에 접근하고 승객은 인터넷을 사용할 수 있게 한다.[33]
=== 기계 유지보수 및 관리 ===
M2M 무선 네트워크는 기계의 생산성과 효율성을 개선하고, 복잡한 시스템의 신뢰성과 안전성을 높이며, 핵심 자산 및 제품의 수명 주기 관리를 촉진하는 데 기여한다. 특히 PHM(Predictive and Health Management) 기술을 기계 네트워크에 적용하면 다음과 같은 목표를 달성하거나 개선할 수 있다.
- 기계 및 시스템의 거의 중단 없는 가동 성능 확보
- 유사한 기계 그룹의 상태 관리
==== e-유지보수 ====
지능형 분석 도구와 장치-비즈니스(D2B) 정보학 플랫폼은 기계 및 시스템의 거의 중단 없는 가동 성능을 가능하게 하는 e-유지보수 기계 네트워크의 기반을 형성한다.[34] e-유지보수 기계 네트워크는 공장 현장 시스템과 e-비즈니스 시스템을 통합하여 실시간 의사 결정, 불확실성 감소, 시스템 성능 개선을 가능하게 한다.[35] 이를 통해 다음과 같은 새로운 유형의 유지보수가 가능해진다.
- 원격 유지보수: 엔지니어를 현장에 파견하지 않고 원격으로 수행
- 온라인 유지보수: 작동 중인 기계나 시스템을 중단하지 않고 수행
- 예방 유지보수: 기계 고장이 심각해지기 전에 미리 수행
e-유지보수 기계 네트워크의 프레임워크는 센서, 데이터 수집 시스템, 통신 네트워크, 분석 에이전트, 의사 결정 지원 지식 기반, 정보 동기화 인터페이스, 의사 결정을 위한 e-비즈니스 시스템으로 구성된다.[36] 데이터 수집 단계에서는 센서, 제어기, 작업자가 장비에서 원시 데이터를 수집하여 인터넷이나 인트라넷을 통해 데이터 변환 계층으로 전송한다. 데이터 변환 계층은 신호 처리 및 특징 추출 방법을 사용하여 원시 데이터를 유용한 정보로 변환한다. 이 정보는 지능형 분석 도구에서 처리되며, 분석 결과는 동기화 모듈을 통해 ERP, CRM, SCM과 같은 다른 부서의 의사 결정 시스템과 공유될 수 있다. e-유지보수 기계 네트워크는 이러한 이점들을 통해 유지보수 효율성과 투명성을 크게 향상시킨다.
==== 클러스터링 기반 상태 관리 ====
클러스터링 방식은 유사한 기계 그룹의 상태 관리에 사용된다. 이는 비정상적인 작동 환경이나 불완전한 데이터로 인해 고장 감지 모델 개발이 어려운 경우에 유용하다. 이 방법론은 두 단계로 구성된다.
1. 비교를 위해 유사한 기계들을 그룹화한다.
2. 개별 기계가 속한 그룹의 특성과 얼마나 유사한지를 평가하여 로컬 클러스터 고장 감지를 수행한다.
이 방식은 피어 투 피어(Peer-to-Peer) 비교를 기반으로 하며, M2M 네트워크는 서로 다른 장치 간의 즉각적인 정보 공유를 가능하게 하여 이러한 집합 수준의 상태 관리 기술을 뒷받침한다.
- 풍력 터빈: 풍력 터빈은 풍속 등 주변 환경에 따라 작동 조건이 계속 변하기 때문에 단일 모델을 만들기 어렵다. 클러스터링 방식은 여러 풍력 발전 단지에 분산된 터빈들을 유사한 조건별로 그룹화하여 로컬 고장 감지 모델을 구축하는 데 성공적으로 적용되었으며, 관련 기술은 특허를 받았다.[37][38][39]
- 산업용 로봇: 자동차 제조 등에서 사용되는 산업용 로봇 역시 다양한 작업을 수행하므로 고장 감지 모델 개발이 어렵다. 기존에는 모든 로봇에 동일한 모델을 적용하여 오경보가 많았으나, M2M 네트워크와 클러스터링을 활용하면 유사한 작업을 수행하는 로봇들을 그룹화하여 비교함으로써 고장 감지 정확도를 크게 높일 수 있다.[38]
=== 기타 응용 사례 ===
- 프로판 가스 공급 관리: 주택 등에서 사용하는 프로판 가스통에 센서를 부착하여 가스 소비량을 실시간으로 가스 회사에 전송한다. 회사는 이 데이터를 기반으로 각 가스통의 교체 시기를 예측하고, 인근 지역의 다른 가스통 정보와 통합하여 최적의 배송 경로 및 일정을 계획할 수 있다. 이를 통해 불필요한 교체 작업을 줄이고 효율성을 높인다. 또한, 비정상적인 소비량 감지를 통한 가스 누출 경보 발령이나, 화재 정보 수신 시 원격으로 가스 공급을 차단하는 등의 자동화된 안전 조치도 가능하다.
- 방범 시스템: 불법 침입자를 감지하면 현장에 가장 가까운 경비원에게 자동으로 통보하는 시스템을 구축할 수 있다.
- 자동 판매기 관리: 자동 판매기의 재고 부족을 실시간으로 감지하고, 자동으로 재고를 주문하며 최적의 보충 경로까지 산출하는 시스템을 운영할 수 있다.
5. 기술적 특징
기계 간 무선 네트워크는 기계의 생산성과 효율성을 높이고, 복잡한 시스템의 신뢰성과 안전성을 향상시키며, 핵심 자산 및 제품의 수명 주기 관리를 촉진하는 데 기여할 수 있다. 특히 기계 네트워크에 예지 및 상태 관리(PHM) 기술을 적용하면 다음과 같은 목표를 달성하거나 개선할 수 있다.
- 기계 및 시스템의 거의 중단 없는 가동 성능
- 유사한 기계 집합의 상태 관리
지능형 분석 도구와 장치-비즈니스(D2B) 정보학 플랫폼의 적용은 기계 및 시스템의 거의 중단 없는 가동 성능을 이끌 수 있는 e-유지보수 기계 네트워크의 기반을 형성한다.[34] e-유지보수 기계 네트워크는 공장 현장 시스템과 e-비즈니스 시스템 간의 통합을 제공하여, 거의 중단 없는 가동과 관련된 실시간 의사 결정, 불확실성 감소 및 시스템 성능 개선을 가능하게 한다.[35] 또한, 고도로 상호 연결된 기계 네트워크와 첨단 지능형 분석 도구를 통해 원격 유지보수(엔지니어를 현장에 파견하지 않음), 온라인 유지보수(작동 중인 기계나 시스템을 끄지 않음), 예방 유지보수(기계 고장이 치명적으로 발생하기 전에 수행)와 같은 새로운 유지보수 유형이 가능해졌다. 이러한 e-유지보수 기계 네트워크의 이점들은 유지보수의 효율성과 투명성을 크게 향상시킨다.
e-유지보수 기계 네트워크의 프레임워크는 센서, 데이터 수집 시스템, 통신 네트워크, 분석 에이전트, 의사 결정 지원 지식 기반, 정보 동기화 인터페이스, 의사 결정을 위한 e-비즈니스 시스템으로 구성된다.[36] 데이터 수집 단계에서는 센서, 제어기, 작업자가 장비에서 원시 데이터를 수집하여 인터넷 또는 인트라넷을 통해 자동으로 데이터 변환 계층으로 전송한다. 데이터 변환 계층은 신호 처리 도구 및 특징 추출 방법을 사용하여 원시 데이터를 유용한 정보로 변환한다. 이 변환된 정보는 기계 또는 시스템의 신뢰성과 가용성에 대한 풍부한 정보를 담고 있으며, 지능형 분석 도구에서 후속 처리를 수행하기에 더 적합하다. 동기화 모듈과 지능형 도구는 e-유지보수 기계 네트워크의 주요 처리 능력을 구성하며, 최적화, 예측, 클러스터링, 분류, 벤치마킹 등을 제공한다. 이 모듈의 결과는 의사 결정을 위해 e-비즈니스 시스템과 동기화되어 공유될 수 있다. 실제 적용 시 동기화 모듈은 전사적 자원 관리(ERP), 고객 관계 관리(CRM), 공급망 관리(SCM)와 같은 의사 결정 수준의 다른 부서와 연결을 제공한다.
기계 간 네트워크의 또 다른 적용 분야는 클러스터링 방식을 사용하여 유사한 기계 집합의 상태를 관리하는 것이다. 이 방법은 비정상적인 작동 체제나 불완전한 데이터가 있는 응용 프로그램에 대한 고장 감지 모델 개발의 어려움을 해결하기 위해 도입되었다. 전반적인 방법론은 두 단계로 구성된다: 1) 비교를 위한 유사한 기계 그룹화, 2) 개별 기계가 집합의 기능과 얼마나 유사한지를 평가하기 위한 로컬 클러스터 고장 감지. 집합 클러스터링의 목적은 유사한 구성 또는 작업 조건을 가진 작동 장치를 그룹으로 묶어 비교하고, 글로벌 모델을 구축할 수 없을 때 로컬 고장 감지 모델을 생성하는 것이다. 피어 투 피어(Peer-to-peer) 비교 방법론의 틀 안에서, 기계 간 네트워크는 서로 다른 작동 장치 간의 즉각적인 정보 공유를 보장하여 집합 수준의 상태 관리 기술 기반 형성에 중요하다.
클러스터링 방식을 사용한 집합 수준의 상태 관리는 세 개의 분산 풍력 발전 단지로 구성된 풍력 터빈 집합에서 검증되었으며, 이후 풍력 터빈 상태 모니터링 적용 사례로 특허를 받았다.[37][38] 고정 또는 정적 체제를 가진 다른 산업 장치와 달리, 풍력 터빈의 작동 조건은 풍속 및 기타 주변 요인에 크게 좌우된다. 다중 모델링 방법론을 적용할 수도 있지만, 풍력 발전 단지 내 풍력 터빈의 수가 많아 실용적인 해결책이 아닐 수 있다. 대신, 네트워크 내의 다른 유사한 터빈에서 생성된 데이터를 활용하여 이 문제를 해결하고 로컬 고장 감지 모델을 효과적으로 구축할 수 있다.[37][39] 풍력 터빈 집합 수준의 상태 관리 결과는 풍력 터빈 네트워크에서 클러스터 기반 고장 감지 방법론의 효과를 입증했다.
다수의 산업용 로봇에 대한 고장 감지 역시 고장 감지 모델 부족 및 동적 작동 조건과 같은 유사한 어려움을 겪는다. 산업용 로봇은 자동차 제조에서 용접, 자재 취급, 페인팅 등 다양한 작업을 수행하며 매우 중요하다. 이 시나리오에서 로봇 유지보수는 지속적인 생산을 보장하고 가동 중단을 방지하는 데 필수적이다. 역사적으로, 모든 산업용 로봇에 대한 고장 감지 모델은 유사하게 훈련되었다. 훈련 샘플, 구성 요소, 경고 한계와 같은 중요한 모델 매개변수는 로봇의 기능이 서로 다름에도 불구하고 모든 장치에 동일하게 설정되었다. 이러한 동일한 고장 감지 모델이 때때로 효과적으로 고장을 식별할 수 있지만, 수많은 오경보로 인해 사용자가 시스템의 신뢰성을 신뢰하지 못하게 만들었다. 그러나 기계 네트워크 내에서는 유사한 작업 또는 작업 체제를 가진 산업용 로봇을 함께 그룹화할 수 있으며, 클러스터 내의 비정상 장치는 훈련 기반 또는 즉각적인 비교를 통해 유지보수 우선순위를 정할 수 있다. 기계 네트워크 내부의 이러한 피어 투 피어 비교 방법론은 고장 감지 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.[38]
사물통신(M2M) 서비스에서는 다양한 식별자 체계가 사용될 수 있다. 3GPP 기술 보고서 TR22.988에서는 다음과 같은 식별자 후보를 제시하고 있다.
| 솔루션 | 식별자 | 정의 | 체계 | 이용 서비스 예 |
|---|---|---|---|---|
| 현행 번호 계획의 지속 이용 | 기존 번호 길이의 MSISDN | ITU-T 권고 E.164 | 최대 15자리의 숫자열 | 전화 서비스 통신 모듈 |
| 번호 계획의 확장 | 최대 번호 길이 15자리의 MSISDN | ITU-T 권고 E.164 | 최대 15자리의 숫자열 | |
| IMSI | ITU-T 권고 E.212 | 최대 15자리의 숫자열 | 휴대 전화 등에서의 SIM 카드 식별 | |
| 기타 번호 | 필요에 따라 정의 | |||
| 신규 식별자의 도입 | URI | RFC3986 | <임의의 숫자・문자열> | WEB 등 |
| SIP-URI | RFC3261 | sip: <임의의 숫자・문자열>@<도메인 형식> | IP 전화 등 | |
| tel-URI | RFC3966 | tel: <임의의 숫자열> | IP 전화 등 | |
| FQDN | STD13 | <스키마>: <임의의 숫자・문자열> | WEB 등 | |
| NAI | RFC4282 | <임의의 숫자・문자열>@<도메인 형식> @ 이후를 생략하는 경우 있음 | 네트워크에서의 단말 등의 인증 | |
| IPv4 주소 | RFC791 | 32비트의 비트열 | IPv4 네트워크에서의 라우팅 | |
| IPv6 주소 | RFC2460 | 128비트의 비트열 | IPv6 네트워크에서의 라우팅 |
또한, ITU-T SG2에서는 M2M 서비스용 전기 통신 번호에 대해 다음과 같은 옵션을 제시하고 있다.
| 옵션 | 번호 | 특징 |
|---|---|---|
| A | 기존 이동 통신 번호 대역 | 이미 많은 번호가 사용되고 있어 번호 용량이 작음 규제 측면에서 M2M용 번호를 다르게 취급하는 것이 어려움 |
| B | 새로운 E.164 번호 대역 | 새로운 번호 대역으로 번호 용량을 크게 확보 가능 번호 분석, 규제 요건, 과금 등의 처리에 대해 간편한 방법을 새롭게 채용 가능 |
| C | 국제 공유 번호 | 여러 국가에서 공통으로 사용 가능 ITU-T가 번호를 할당하며, 신청자는 적격성이 필요 자국 내 통신에서도 국제 코드가 필요하지만, M2M에서는 문제가 되지 않음 |
| D | 망내 번호 | 전기 통신 사업자의 네트워크에 갇힌 번호이며, 사업자 간의 상호 연결은 불가 사업자가 이용할 때, 망내 고유의 사양으로 전개 가능 |
6. 개방형 이니셔티브
- 이클립스(Eclipse) M2M(사물 통신) 산업 워킹 그룹: 코네키(Koneki), 이클립스 SCADA(Eclipse SCADA) 등 다양한 프로젝트를 총괄하며 개방형 통신 프로토콜, 도구, 프레임워크 개발을 주도한다.
- ITU-T(국제 전기 통신 연합 전기 통신 표준화 부문) M2M 포커스 그룹: 공통 M2M 서비스 계층을 위한 글로벌 표준화 이니셔티브를 추진한다.[40]
- 3GPP(3세대 파트너십 프로젝트): M2M(사물 통신) 장비의 보안 측면, 특히 원격 프로비저닝 및 구독 변경을 포함하는 자동 SIM 활성화 관련 연구를 수행한다.[41]
- 웨이트리스(Weightless): M2M 통신을 위해 TV 방송의 "유휴 주파수 대역"(TV White Space) 활용에 중점을 둔 표준 그룹이다.
- XMPP(엑스엠피피)(Jabber) 프로토콜: 사물 통신 환경에서 활용될 수 있는 메시징 프로토콜 표준이다.[42]
- OASIS(오아시스) MQTT(메시지 큐 원격 전송): M2M/IoT 환경에 적합한 경량의 게시/구독(Publish/Subscribe) 기반 신뢰성 메시징 전송 프로토콜 표준을 연구하는 그룹이다.[27]
- Open Mobile Alliance(오픈 모바일 얼라이언스)(OMA_LWM2M) 프로토콜: 모바일 환경에서의 사물 통신을 위한 프로토콜 표준을 개발한다.[43]
- RPMA(RPMA)(Ingenu): 저전력 광역 통신망(LPWAN) 기술 중 하나로, 사물 통신 환경에 적용될 수 있는 독자적인 기술 표준이다.
- Industrial Internet Consortium(산업 인터넷 컨소시엄): 산업 분야에서의 사물 인터넷(IIoT) 적용 및 표준화를 위한 컨소시엄이다.
참조
[1]
웹사이트
"Machine-to-Machine (M2M) Communication Challenges Established (U)SIM Card Technology" - GD
http://www.gi-de.com[...]
Gi-de.com
2014-01-21
[2]
웹사이트
Machine to Machine (M2M) Technology in Demand Responsive Commercial Buildings
http://drrc.lbl.gov/[...]
2014-01-21
[3]
뉴스
M2M: The Internet of 50 Billion Devices
http://www1.huawei.c[...]
WinWin Magazine
2010-01
[4]
뉴스
Machine-to-Machine (M2M) Communications
http://www.mobilein.[...]
MobileIN
[5]
웹사이트
How Machine-to-Machine Communication Works
http://communication[...]
2008-05-17
[6]
간행물
When Machines Speak
https://books.google[...]
2003-11-17
[7]
웹사이트
Packet Telemetry Service
http://www.apposite-[...]
National Aeronautics and Space Administration
1996-05
[8]
특허
Apparatus for Generating and Transmitting Digital Information
1974-05-21
[9]
웹사이트
Neue Produkte: GSM-Modul M1
http://www.computerw[...]
computerwoche.de
2013-08-19
[10]
뉴스
The Rise of the Machine-to-Machine Sector
http://www.itbusines[...]
IT Business Edge
[11]
웹사이트
Quake Global - San Diego, CA
http://www.inc.com/p[...]
Inc.com
2013-08-19
[12]
뉴스
Asset tracking and monitoring has 'bright future:' One-on-one with Quake Global, telecom Engine
http://www.telecomen[...]
[13]
웹사이트
NASA - NASA and M2Mi Corp. to Develop 'Automated M2M Intelligence'
http://www.nasa.gov/[...]
2015-06-26
[14]
웹사이트
"AT&T, Jasper Technologies, Inc. Join Forces to Connect New Categories of Consumer Electronics and Business Devices to Nation's Fastest Network"
http://www.jasperwir[...]
2011-11-15
[15]
웹사이트
M2M Evolution
http://www.m2mevolut[...]
M2M Evolution
2014-01-21
[16]
웹사이트
About us
https://web.archive.[...]
2010-10-20
[17]
뉴스
Telenor Connexion Expands Machine-to-Machine Services Using Cisco IP NGN Infrastructure
http://newsroom.cisc[...]
Cisco Systems
2010-02-09
[18]
웹사이트
M2M.com
http://www.m2m.com
M2M.com
2014-01-21
[19]
뉴스
Telecommunications - Hyundai Selects Aeris Communications as Telecommunications Carrier
http://telecommunica[...]
[20]
웹사이트
Wireless Week
http://www.wirelessw[...]
Wireless Week
2013-05-21
[21]
웹사이트
Mind Commerce
http://blog.mindcomm[...]
Blog.mindcommerce.com
2014-01-21
[22]
웹사이트
Ericsson Acquires M2M Platform
http://www.pcworld.c[...]
PCWorld
2014-02-25
[23]
웹사이트
Ericsson completes acquisition of Telenor Connexion's M2M technology platform
http://www.m2mnow.bi[...]
m2mnow
2014-02-25
[24]
뉴스
The Global Wireless M2M Market
Berg Insight
[25]
웹사이트
M2M Sim card market to reach 5 mln units by 2013 - study
http://www.telecompa[...]
Telecompaper
2013-08-19
[26]
뉴스
OASIS Members to Advance MQTT Standard for M2M/ IoT Reliable Messaging
https://www.oasis-op[...]
2013-04
[27]
웹사이트
OASIS MQTT Standards Group
https://www.oasis-op[...]
[28]
뉴스
MQTT and the NIST Cybersecurity Framework V1.0 published
https://www.oasis-op[...]
2014-05
[29]
웹사이트
New Association Promotes Business Case for M2M
http://www.wirelessw[...]
Wirelessweek.com
2013-08-19
[30]
웹사이트
Connected World magazine | International M2M Council Looks for Vertical Opportunities
http://www.connected[...]
Connectedworldmag.com
2013-08-19
[31]
뉴스
U.K. Prefers Telefonica for Biggest Smart Meter Deal
https://www.bloomber[...]
2013-08-14
[32]
뉴스
The Solar Company Making a Profit on Poor Africans
https://www.bloomber[...]
[33]
웹사이트
"RACO and Audi partner to turn the A6, A7 and A8 into moving mobile hotspots" (IntoMobile.com, 12 October 2011)
http://www.intomobil[...]
Intomobile.com
2014-01-21
[34]
간행물
On the concept of e-maintenance: review and current research
http://taylor.us.es/[...]
[35]
간행물
Web-enabled platform for distributed and dynamic decision-making systems
[36]
논문
Intelligent prognostics tools and e-maintenance
[37]
서적
Turbine-To-Turbine Prognostics Technique For Wind Farms
Google Patents
[38]
문서
Fault detection in a network of similar machines using clustering approach
[39]
논문
Wind turbine performance assessment using multi-regime modeling approach
[40]
웹사이트
Focus Group on M2M Service Layer - ITU
http://www.itu.int/e[...]
International Telecommunication Union
2016-07-06
[41]
웹사이트
3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Services and System Aspects; Feasibility study on the security aspects of remote provisioning and change of subscription for Machine to Machine (M2M) equipment (Release 9)
http://www.qtc.jp/3G[...]
2016-07-06
[42]
웹사이트
M2M Communications via XMPP
http://docbox.etsi.o[...]
2014-01-21
[43]
문서
OMA_LWM2M
[44]
웹사이트
M2Mを取り巻く標準化動向
http://www.ntt.co.jp[...]
NTTアドバンステクノロジ
[45]
간행물
資料5－4 IoT時代の電気通信番号に関する研究会報告書（案）
https://www.soumu.go[...]
IoT時代の電気通信番号に関する研究会
2019-05-13
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com