2015

임영섭 (lys@kt.com)

from the perspective of integral and modular architectures

IoT 서비스 플랫폼 아키텍처 분석 및 Case Study

Agenda

Ⅰ. IoT와 IoT Platform

Ⅱ. IoT 응용 서비스

Ⅲ. IoT Market

Ⅳ. IoT Architecture 분석

Ⅴ. KT IoT Platform 소개

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

2

Appendix

I. Introduction

3

• Main Questions

• IoT 서비스, IoT 각 구성요소의 제품 아키텍처 분석, Case Study

- IoT 서비스 구성요소 각각의 제품 아키텍처는 어떤 특성을 갖고 있으며 향후 어떻게 발전해야 하는가?

- 최종 IoT 서비스의 제품 아키텍처는 어떤 특성을 갖고 있으며 향후 어떻게 발전해야 하는가?

• IoT 서비스 Case Study

- 현재 상용화된 IoT 서비스의 아키텍처는 어떤 특성을 갖고 있으며 어떻게 변화하고 있는가?

- IoT 서비스의 제품 아키텍처는 향후 어떤 아키텍처 변화 전략을 가져야 하는가?

Service

Case Study

Sensor Gateway Network Protocol Platform

IoT 서비스 Architecture Development Path (Modular and Integral Architectures)

Introduction

4

• Product Architecture

• Architectural Innovation : The Reconfiguration of Existing Product Technologies and the Failure of Established

Firms (Henderson & Clark - Administrative science quarterly, 1990 - JSTOR)

- Incremental과 Radical Innovation으로는 제품의 Innovation에 대한 설명과 이해 부족

- Product Architecture를 Innovation으로 정의, Architectural Innovation과 Modular Innovation으로 구분

• The Role of Product Architecture in the Manufacturing firm (K Ulrich - Research policy, 1995 - Elsevier)

- 제품 아키텍처 정의, 제품 변화/다양성/표준화 등을 위한 아키텍처의 역할 설명

- 1차 Product Architecture 구분 : Integral(조합형)과 Modular(모듈형) Architecture로 구분

• Architecture, Capability, and Competitiveness of Firms and Industries (Fujimoto Takahiro - University of Tokyo, Reasearch Institute of Economy, 2002) - 2차 Product Architecture 구분 : 내부와 외부 제품구조(Inside and Outside)로 구분, Positioning Strategy 주장

• Empirical analysis of evolution of product architecture Fanuc numerical controllers from 1962 to 1997 Tomoatsu Shibataa (T Shibata, M Yano, F Kodama - Research Policy, 2005 - Elsevier) - Modular와 Integral 아키텍처 전략 채택 시 장단점 비교

• 모노즈쿠리 경영연구센터 MMRC : 1. Organizational Capabilities, 2. Product Architecture (Integral, modular)

• Architectural Innovation

• 제품에 요구기능을 각 구조부분(부품)에 어떻게 배분하고 부품 간 인터페이스를 어떻게 디자인 할 것인가에 관한 설계사상 • 기본설계를 통해서 설계자가 만든 Function과 Component간의 대응관계를 어떻게 구성하고, 구성부품 간 Interface를 어떻게 구성할 것인가에 관한 규칙에 대한 기본적인 구상 • 제품이나 공정의 아키텍처가 달라지면 조직구조와 산업구조도 크게 달라질 가능성이 큼 따라서 아키텍처가 다른 제품에 대해서는 그것에 맞도록 내부 조직구조와 능력도 달라지고 경쟁전략도 달라지게 됨

Introduction

5

• 1차 Product Architecture 구분 : Integral and Modular Architectures

제품 아키텍처의 기본 패턴 제품 아키텍처의 분포

• 제품 아키텍처 유형 : 구성요소 부품과 기능의 관계성을 기준으로 Integral과 Modular형으로 구분

• 제품 아키텍처 구분 : 모든 제품이 Integral과 Modular로 명확하게 구분되기는 어려울 수 있음

Introduction

6

• 2차 Product Architecture 구분(2x2 Matrix) : IoT Service Platform 아키텍처 분석 기본 Frame

Modular Integral

Integral

Modular

철저한 맞춤대응 전략

Outside Product Structure

Inside

Product Structure

I-I I-O I-I M-O

M-I M-O M-I I-O

Integral Inside Integral Outside

Modular Inside Integral Outside Modular Inside Modular Outside

Integral Inside Modular Outside

독자적인 범용품 전략

모듈형 맞춤대응 전략 대량생산을 통한 저비용 전략

• 제품 구조와 특성을 Integral과 Modular로 구분하는 1차적인 제품 아키텍처 구분과 더불어

• 제품 구조를 Inside와 Outside 관점에서 Integral과 Modular로 구분하는 2차적 아키텍처 구분을 사용함

Ⅰ. IoT와 IoT Platform

Ⅰ. IoT와 IoT Platform

8

• IoT를 기기 및 사물에 통신모듈을 탑재해, 네트워크로 연결함으로써 사람과 사물, 사물과 사물간 정보교환 및 상호 소통이 일어나는 지능적 환경 (ITU)

• M2M을 사람이 개입하지 않는, 혹은 최소한의 개입 상태에서 기기 및 사물간에 일어나는 통신 (IEEE와 ETSI)

• The network of physical objects that contain embedded technology to communicate and interact with their internal states or the external environment (Gartner)

• IoE는 사물뿐만 아니라 사람, 업무 및 데이터까지 즉, 모든 것들이 네트워크 상에 연결되어 새로운 가치와 비즈니스를 창출하는 기회를 만드는 것 (Cisco)

• 모든 사물에 칩이나 센서가 탑재되어 네트워크로 연결되며 그 과정에서 생성된 빅데이터를 활용해 엄청난 부가가치를 만들어 지는 환경 (IITP)

• M2M의 Device 중심의 HW적 접근에서 ICT 기술이 결합하여 이를 포괄하는 Solution 중심의 Service 지향적 접근을 통칭하여 IoT라고 정의 (KiET)

Internet of Things

사물통신 (M2M)

사물인터넷 (IoT)

만물인터넷 (IoE)

• 물류/자판기 • 바코드(POS) • 원격검침기 • 주차장, 교통신호 • CCTV 등

• 모바일 • 센서 네트워크 • RFID • 콘텐츠 • 2차원 바코드 • NFC 등

<사람 – 사물 – 공간> • 클라우드, 빅데이터 • 커넥트 카 • 스마트 그리드 • 스마트 공장 • GPS, LBS, GIS, 등

(Source : KiET, 2014)

[ 초연결 사회를 준비 : Hyper-connectivity Society ] [ Smart Connected Product : Product 상호 연결 ]

IoT는 모든 사물, 기기, 사람이 인터넷으로 연결되고 서비스로 구현될 때 비로소 가치가 창출됨

IoT의 핵심 키워드 : Things, 연결, 서비스 (Things를 상호 연결하여 어떤 서비스를 제공할 것인가)

Ⅰ. IoT와 IoT Platform IoT Landscape

9

IoT 산업의 구성요소별 다양한 Player, 경쟁자, 이해관계자, 표준화 단체가 존재함

IoT는 아직 Integral 제품 아키텍처 단계에 있으며, Modular 단계로 진입할 때 시장이 성장/성숙할 것임

Ⅰ. IoT와 IoT Platform ICT 산업의 Momentum

• IoT는 특정 제품/서비스만을 의미하는 것이 아니라, ICT로 바뀌게 될 우리 사회의 미래상 그 자체를 의미

• IoT를 제4차 ICT 모멘텀, 진정한 제2의 물결, 제2의 인터넷 혁명이 될 것으로 간주 10

√ 국내 ICT 산업 수출증가율(%) : ICT 산업이 이끈 국가 경제 Momentum

PC, 반도체 디스플레이 스마트폰 IoT 사물인터넷

1차 모멘텀 2차 모멘텀 3차 모멘텀 4차 모멘텀

(Source : 매일경제, 2014)

40%

20

0

-20

-40

IoT가 국내 ICT 산업의 4차 모멘텀이 될 것인지는 불확실, IoT 관련 Player들의 역할이 필요

2000년 2010년

?

Ⅰ. IoT와 IoT Platform IoT Platform

분류 기능 현황 전망

HW 플랫폼 사물 생성 HW 플랫폼 • Chipset, Sensor, Actuator

• AVR/ARM, Arduino, Respberry Pi, Galileo

• 개발 편의성 중심 Open HW 출시 예상

• 다양한 창의 IoT Product에 적용 예상

Device 플랫폼 (SW 플랫폼)

디바이스 운영체제

디바이스 서비스 플랫폼

• TinyOS, Contiki, nanoQplus 등 경량 OS 보급

• Wearable Device용 초경량 / 초전력 OS 등장

• 네트워크 장비의 IoT화 (Cisco: Fog Computing)

• 구글 : 사물인터넷 운영체제(OS) 브릴로 발표

• 삼성 : 타이젠과 개방형 IoT 플랫폼 아틱 개발

• 목적별 초경량 / 초전력 OS 출시

• 네트워크 장비의 IoT 인프라化 예상

IoT 연결 플랫폼 사물 연결, 제어, 관리, 개방

• 폐쇄적 / 수직적 플랫폼 개방형 플랫폼化

• 이동통신사 중심 개방형 M2M 플랫폼

• 글로벌 기업 IoT 플랫폼 • 전문 IoT 기업

개방형 플랫폼 (Xively 등)

• 표준 기반 개방형 플랫폼 확대

• 글로벌 기업 중심 개방형 플랫폼 상존

IoT 데이터 플랫폼 사물 데이터

개방/연계/검색/분석

• 글로벌 기업 IoT 데이터분석 플랫폼 상용화 추진

• 시멘틱 기술과 IoT 접목을 통한 데이터 상호운용

• 사물연결 플랫폼과의 연계 진행(IBM 등)

• 공공 데이터 플랫폼 운용 확대 전망

• 사물연동 및 지능형 서비스 요구증대에

따른 관련 기술 중요도 증가 예측

• 구글 등 글로벌 검색 플랫폼과 연계

(Source : KETI 자료 일부 수정, 2014)

11

IoT Service 플랫폼 (IoT Server 플랫폼)

IoT 산업발전의 구심점은 플랫폼임 : IoT 구성요소를 연결, 공통 실행환경을 제공

IoT 서비스 플랫폼 사업자 : 최종 IoT 서비스 제공 SET Maker, IoT 시장 리딩 및 생태계 구축에 중요한 역할

Ⅰ. IoT와 IoT Platform IoT Platform Players

12

• IoT 플랫폼 선점 : IoT Biz 경쟁 환경에서 가장 중요한 이슈 (플랫폼 전쟁 돌입)

• 2015년 구글 '브릴로’(OS), ‘위브’(통신 플랫폼), '삼성 '아틱‘(플랫폼), 애플 '홈 키트'와 IoT 플랫폼 경쟁

• IoT 시장 주도 : 최종 IoT 서비스를 제공할 수 있는 서비스 및 디바이스 중심 플랫폼 사업자가 주도

√ IoT 플랫폼 사업자 구분 (Device, Data, Service, NW)

NW 인프라를 보유한 Telco가 서비스 플랫폼을 주도할 때 IoT 시장 경쟁우위 점유 가능

Telco는 Connectivity 중심에서 Data와 Service 통합 플랫폼으로 Innovation

(Source : KETI 자료 일부 수정, 2014)

Ⅱ. IoT 응용 서비스

Ⅱ. IoT 응용 서비스 KT IoT Service 예시

14

국내 IoT 사업자는 B2C, B2B 등 시장에 맞는 다양한 IoT 서비스를 제공, 아직 혁신적 서비스는 부족

집안의 스마트기기를 제어하는 지능형 홈 서비스! 24시간 집안을 모니터링하는 홈 캠 서비스,집안의 가스와 도어락, 가전기기를 제어하는 지능형 홈 서비스

개인의 건강 예방관리와 피트니스 모니터링이 가능한 맞춤형 헬스케어

전기, 가스, 수도 미터링을 통한 비용 절감! 전기, 가스, 수도 등의 원격 스마트 미터링을 통해 효율적인 에너지 자원의 관리를 지원

빈틈없는 모니터링으로 강화된 융합보안! 실시간 CCTV 모니터링을 통한 원격 방범관리, 각종 센서를 통한 침입감지 및 자산 관리, 정보보안과 물리적 보안이 결합된 융합형 보안 제공

도시의 각종 시설, 주차, 재난, 재해, 사고 등을 종합적으로 관리! 도시의 모든 정보들을 종합적으로 모니터링, 제어 관리하여 재난, 재해 처리와 예방이 가능한 안전하고 편안한 도시 운영을 지원

공기질, 온도, 습도를 감지, 쾌적한 실내 환경 유지! 집안, 건물, 전산실과 같은 실내의 공기질, 온도, 습도 등을 감지하여 쾌적한 실내 환경의 유지 및 시설 감시를 제공

√ 스마트 홈 √ 헬스 케어 √ 스마트 미터링

√ 융합보안 √ 스마트 시티 √ 실내 환경 감지

Ⅱ. IoT 응용 서비스

15

(Source : 100세 시대 사물인터넷과 빅데이터 활용 사례와 전망, 한국가정관리학회, 이경전, 2015)

< IoT 기저귀, IoT 초인종, IoT 체중계 > < IoT 애견 목걸이, IoT 슬리퍼, IoT 자물쇠 >

< Amazon Dash : 집에 있는 제품을 바코드 스캐닝하면 구매/배송> < 샌프란시스코의 파킹 미터, Macy백화점의 Beacon 서비스 >

기존 제품의 고부가가치화(化) PSS : non IoT 제품 + IoT Module New IoT 서비스 개발

• IoT를 통해 기존 제품의 고부가가치화, 기존 서비스의 확장, 제품의 서비스화(PSS: Product-Service System)로 시장 확대

• IoT는 당분간 그 자체가 수익이 되기보다는 기존의 다른 사업을 키우는 역할을 할 것임

완전히 새로운 IoT 서비스를 발굴하는 것도 필요하지만 먼저, 현존하는 non IoT 제품 중

시장 규모가 큰 제품 조사/타겟팅, IoT 접목, 새로운 가치를 부여, new IoT 서비스 개발 (IoT가 Module로써 융복합)

초기 IoT 서비스 개발 : PSS

Ⅱ. IoT 응용 서비스 IoT Services

16

기존 산업간 경계를 허물고 다양한 영역에서 산업 재정의, 인접영역부터 IoT 서비스 통합/확대

Agricultural Equipment, Mining Machinery, Drilling Equipment, Pipelines, Tanks, Watering Equipment,

Tags, etc.

Turbines, Generators, Sub-Stations, UPS, Meters, Breakers, Sockets, Switches, etc.

Pumps, Valves, Vats, Conveyors, Pipelines, Motors, Drives, Converting, Fabrication,

Assembly/Packaging, Vessels/Tanks, etc.

HVAC, Vertical Transport, Fire & Safety, Lighting, Security, Access Control, etc.

POS Terminals, Kiosks, Cash Registers, Vending Machines, Signs, Tags, etc.

Imaging, Diagnostics, Monitor, Surgical Equipments, Beds, Pumps, Implants, Test Systems,

etc.

Servers, Storages, PCs, Routers, Switches, Imaging, Telephony, etc.

Vehicles, Trains, Ships, Planes, Signages, Tolls, Tracking Sensors, RF Tags, Parking Meters,

Cameras, etc.

GPS Systems, Radar Systems, Vision/Camera, Environmental Sensors, Vehicles,

Navigation/Guidance Systems, etc.

Resources Industrial Energy

Buildings Health-Care Retail

IT & Network Safety & Security Transportation

• 산업의 경쟁 변화 : 1.Product2.Smart product3.Smart, connected products4.Product System5.System of system

- Integral형 단일 제품의 Module화 완성 시 다시 인접 영역의 Integral형 서비스로 확대되며 경쟁기준이 변화함

(Integral Modular Integral Modular 제품 아키텍처가 변화하면서 제품통합, 가치증가, 경쟁변화, 시장확대)

(Source : Porter, Michael E., and James / How Smart, Connected Products Are Transforming Competition, 2014 Harvard Business Review)

√ 마이클 포터 : Smart, connected products

Ⅲ. IoT Market

Global IoT/IoE Revenue Forecasts Global IoT/IoE Economic Impact Forecasts

Ⅲ. IoT Market IoT Market 전망

18

√ IoT 시장 규모, 경제적 가치

Best Case : 2020년 최고 7조 달러까지 시장 성장, 이후 경제적 가치는 15조 달러까지 성장 (IDC)

• 2020년까지 최대 500억 개 이상의 IoT Device가 인터넷으로 연결될 것임 (Cisco)

• 2020년까지 지구상의 모든 사람들은 최소 2개~6개의 Things와 연결되어 있을 것임

• Apple, Google, Facebook이 현재 제공하는 Application/Service를 뛰어 넘는 새로운 IoT 시장이 창조될 것임

• 향후 10년 후에는 독일의 GDP를 초과하는 경제적 가치를 창출할 것임 ※ 대부분 IoT 시장을 낙관적으로 전망하고 있으나 일부에서는 조심스러운 반응을 보이고 있음

시

사

점

(Source : IoT-Analytics, http://iot-analytics.com/iot-market-segments-analysis/, 2014)

Ⅲ. IoT Market IoT Market 전망

19

√ IoT 시장의 허와 실 (Source : KT Digieco, IoT 시장의 허와 실, 2014)

구 분 내 용

Connected Device (IoP + IoT) 성장 전망

• 일반 소비자들이 이용하는 디바이스가 다양화 됨에 따라 실제로 2022년 경에는 전 세계 개인 및 가구 내 Connected Device 만 해도 수백억 개 수준으로 증가할 것임 - ‘22년 가구 내 Connected Device 최대 50개 : TV, 냉장고, e-Health device, Light Bulb, Webcam, Alarm - 전 세계 브로드밴드 가입 가구 수: 7억(’13) 10억(‘22)

• 네트워크가 가장 큰 시장이었던 IoP(Internet of People)에서와는 달리 IoT(Internet of Things) 시장에서는 디바이스가 제 1 시장이 될 것 - IoT 디바이스 대부분 근거리 통신망을 이용, 네트워크 시장 성장은 크지 않고, 매출의 67%가 디바이스에서 발생

IoT 시장 : 기존 vs. 신규

디바이스 vs. 서비스

• IoT의 가장 큰 시장으로 전망되는 디바이스는 대부분 기존 비통신 디바이스에 통신이 추가되는 것으로 완전히 새로운 시장을 창출하는 디바이스는 아직 제한적임 - 기존 비통신 디바이스에 통신이 추가되는 디바이스: TV, 냉장고, 계량기, 전구 등 - 새로운 시장을 창출하는 디바이스 : e-Health device (스마트밴드 등), PAYD device ※ PAYD(Pay As You Drive): 운행정보 수집 장치를 설치하여 운행 기록에 따라 보험료를 산정하는 자동차 보험

• IoT에서 실제로 더 큰 신규 시장을 창출할 수 있는 영역은 디바이스 보다 ‘서비스’ - 매년 27.2% 성장하고 있는 IP Camera는 기존의 폐쇄형 CCTV를 대체하면서 성장하는 시장이며, 수집되는 영상 데이터를 분석하는 Video Analytics 시장이 새롭게 창출되는 시장

국내 시장 환경과 IoT

• 세계적으로 가전, 보안, 전기/가스, 자동차, 헬스케어 등에서 IoT 성장이 전망되고 있으나 국내는 산업별 시장환경에 따라 글로벌 추세와는 차이가 날 것 - 브라질: 높은 자동차 도난 범죄로 차량 추적 장치 설치를 의무화 - 미국: 전 세계적으로 높은 범죄율로 인해 가구 보안 서비스가 활성화

• IoT 서비스가 활성화되기 위해서는 사회적 및 시장 환경에 따른 필요성이 우선되어야 함 국내도 산업별로 환경 분석에 기반한 활성화 방안이 필요 - 국내 가장 대표적 IoT 서비스인 하이패스는 일상(출퇴근 등)에서의 고속도로 이용율이 높고, 설치로 인한 편리성, 시간/비용 절감까지 소비자 혜택이 큰 것이 빠른 성장의 중요 요인임

IoT 산업은 Mega Trend에 따라 자동으로 성장하지 않음, IoT Enabler가 필요

IoT – Market segmentation by industry/application

Ⅲ. IoT Market IoT Market Segments

20

√ Market Segments

IoT 시장은 IoT2C, IoT2B로 구분, 서로 다른 제품 아키텍처 성격을 가지므로 접근 전략도 달라짐

• B2C Market으로 일반 Consumer 대상

• 기본적으로 공통적, 범용적 모듈형 서비스 제공

• 시장에 대량생산, Public 표준 서비스 제공

• 대부분 사업자의 IoT 서비스 플랫폼 활용

• B2B/B2G Market으로 기업고객, 국가/공공기관 대상

• 기업별로 서로 다른 서비스 제공, 미세조정 필요

• 특정 고객 대상 Specific 맞춤형 Private 서비스 제공

• 자체 구축형 Private IoT 서비스 플랫폼 선호

[ Modular 아키텍처 성격 ] [ Integral 아키텍처 성격 ]

(Source : IoT-Analytics, http://iot-analytics.com/iot-market-segments-analysis/, 2014)

IoT2C (Consumer) IoT2B (Business)

Ⅲ. IoT Market IoT Service 시장 전망

21

√ IoT 서비스 성장 전망 (Global)

Business IoT 시장은 Oil & Gas, Energy, Mobile, Transportation 서비스가 시장을 Leading

• Business 시장에서는 Manufacturing와 Healthcare 분야가 시장을 주도할 것으로 전망

- 현재는 Manufacturing의 Oil & Gas, Energy, Mobility, Transportation 분야가 IoT 시장을 Leading

• Consumer 시장(전체 IoT 시장의 절반 수준)에서는 Home automation이 향후 시장을 주도할 것으로 예상

• 현재는 주로 B2B, B2G 시장 중심의 IoT 서비스가 Integral 제품 아키텍처 형태로 제공되고 있음

• 아직까지 B2C 시장은 미활성화된 상태로 향후 잠재력이 상당히 큰 시장으로 성장할 것으로 전망

- IoT 서비스는 스마트홈, 스마트빌딩, 스마트카, 스마트 헬스케어 분야에서 먼저 성장할 것으로 전망

• B2C 서비스 발굴/확대, 경쟁력 확보가 IoT 산업의 1차 성장동력이 될 것이며, B2C에 맞는 제품 아키텍처 전략 필요

시

사

점

Segment-Specific IoT Forecasts (% of total market) Segment-Specific IoT Surveys (Business-facing only)

(Source : IoT-Analytics, http://iot-analytics.com/iot-market-segments-analysis/, 2014)

IoT2C : 48%

IoT2B : 52%

Ⅳ. IoT Architecture 분석

Ⅳ. IoT Architecture 분석 주요 IoT 표준화 단체

23

구분 주요 내용

ITU-T • 통신사업자 관점의 IoT 요구사항, 네트워크 기능, 서비스 표준 개발

• 별도의 IoT-GSI, JCA-IoT 그룹 운영

oneM2M • 다양한 M2M/IoT 서비스 지원, 공통 서비스 지원 계층 표준 개발

• Requirement/Architecture/Protocols/ Security/Management 표준

3GPP • MTC 서비스 지원, 기존의 이동통신기술을 확장하는 표준 개발

• 이동통신의 Radio/Network 표준 개발

IEEE • IEEE 802.x계열 무선기술을 M2M/ IoT 에 적합한 수정 표준 개발

• 스마트 미터링 등의 서비스에 적합한 IEEE 802.11ah 표준 개발

IETF • 저전력 무선 기술을 사용 단말을 인터넷에 연동하는 표준 개발

• 인터넷에 기반 IoT 서비스 지원, CoAP 프로토콜 개발 및 확장

ISO • IoT의 개념, 시장의 요구사항 분석 및 IoT 표준화 갭 분석 작업 시작

• JTC1 SWG5에서 ISO내

* MTC : Machine-Type Communication

Ⅳ. IoT Architecture 분석 oneM2M IoT 표준화

24

√ oneM2M과 산업체 표준 플랫폼의 상호연동 (oneM2M : 사실상 표준화 기관)

구분 예시

국제 표준화 기구 • ISO, IEC, ITU

지역 표준화 기구 • ETSI(유럽), APT(아시아태평양)

국가 표준화 기구 • ANSI(미국), 기술표준원(한국)

단체 표준화 기구 • ATIS, TIA(미국), TTC, ARIB(일본), TTA(한국)

구분 공식적 표준 사실상 표준

표준화 결정 • 표준화 기관 (ISO, ITU 등) • 시장 (관련 기업)

표준화 열쇠 • 표준화 기관이 강제 • 시장 점유율, 참여 기업 수

단일표준 제공여부 • 원칙적 단일표준 • 시장경쟁에 위임

표준 제정속도 • 느림 • 빠름

표준화와 사업화 • 표준화 우선 • 사업화 우선

공식적 표준, 사실적 표준 기관으로 구분 / 잠정적 표준인 포럼, 컨소시엄 등이 혼재

• 공식적 표준화 기구

• 공식적 표준과 사실상 표준 비교

• oneM2M을 중심으로 IoT 관련 표준화 기관들의 산업의 수직적, 수평적 표준화 진행 중

• 현실은 아직 공식적 표준, 사실상 표준과 더불어 업체별/산업별 비표준의 다양한 HW, SW가 혼재(IoT는 아직 Integral형)

• 홈 도메인, 산업 도메인과 같은 다양한 응용 도메인에서 oneM2M 공통 플랫폼을 위한 신규 기능 정의 진행 중

• 다양한 산업체 표준(AllJoyn, LWM2M, OIC 등) 및 네트워크(KNX, ZigBee 등)와의 상호 연동, 시맨틱스, 보안기술 개발

및 oneM2M 표준기술의 상호 운용성 및 적합성 규격 개발, 시험인증 방안에 대한 논의 진행

• IoT 관련 표준화 단체, 산업체 Alliance

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 아키텍처 Reference Model

25

√ oneM2M IoT 아키텍처 모델 (ROA : Resource 기반 아키텍처)

Functional Architecture Node Model

• AE : Application Entity • CSE : Common Service Entity • NSE : Network Service Entity • Mca, Mcc, Mcn : M2M Communication

• IN : Infrastructure Node • MN : Middle Node • ASN : APP Service Node • ADN : APP Dedicated Node

Application Layer

Common Services Layer

Network Services Layer

Layer Model

세계 7개의 표준기관 참여 (한국 TTA, 일본, 중국, 미국, 유럽 등), 300여 기업체 참여

가장 영향력 있고 주목을 받는 표준화 단체 중 하나로 최근 Release 표준문서에 ARM이 포함됨

현재 IoT는 oneM2M을 중심으로 비표준에서 표준화로 전환을 노력 중이나 다양한 아키텍처가 존재함

※ 2015년 1월 Release 1 TS 배포

여러 표준화 기관이 IoT Architecture를 서로 다르게 정의 (oneM2M, ISO/IEC, ITU-T, FP7 등)

III. IoT Architecture oneM2M IoT 아키텍처

26

Service Platform

Gateway

End Device

(oneM2M Architecture )

CSE (Common Service Entity) Architecture

• IoT 아키텍처는 기본적으로 전체 IoT 관점에서 IoT 구성요소들이 상호작용하는 연결 관계인 Interface 설계로부터 시작

- IoT는 HW, SW, NW 등 여러 구성요소가 있으나 전체 IoT 아키텍처는 이들간의 관계를 정의하고 디자인하는 것이 핵심임

- 이후, IoT 전체 아키텍처를 기반으로 IoT 인접 구성요소들의 상호작용에 필요한 기능과 부품들을 설계

- 또한, IoT 제품은 최종 사용자 관점에서 일종의 서비스에 해당하므로 Product + Process 관점의 아키텍처 검토가 필요

• 전체 IoT 연결성 설계의 기본이 되는 IoT 플랫폼 아키텍처를 크게 Service Platform, Gateway, End Device로 구분

- 다양한 디바이스를 IoT 표준으로 수용하기 위해 Gateway, End Device에 AE, CSE를 포함, 연동을 위해 NSE를 정의

• 기존 IoT 유사 서비스 : 사업자별로 Closed Custom 아키텍처를 개별적으로 정의하여 사용(비표준 Integral형)

- 산업에서 정의한 표준이 있는 경우는 해당 산업표준 사용함(IoT 표준은 아니지만 산업표준으로 Modular형에 해당)

- 다른 표준화 기관이나 사업자도(ITU-T, ARM, Cisco 등) IoT 아키텍처를 별도로 정의하여 사용중인 상황

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 구성요소

27 ※ IoT는 보통 S-P-N-D-Se 로 구분 (서비스, 플랫폼, 네트워크, 디바이스, 보안)

Field Device (Field Domain) IoT Service Platform (Infrastructure Domain) Admin/User

Sensor/Actuator Gateway APP Protocol Service Platform User Device

Ⅳ. IoT Architecture 분석

28

• IoT 서비스 특징 : 기본적으로 Device, 플랫폼 등 IoT E2E 구성요소 모두가 연결될 때 서비스 가능(상호 연동성이 중요)

• IoT 구성요소 아키텍처 : Device HW, SW, NW 등의 Integral형과 Modular형 IoT 구성요소가 혼재된 상태

• IoT 산업 아키텍처 : IoT 구성요소 대부분 서로 다른 사업자이며 다른 아키텍처를 사용(상호 연동 지난)

• IoT 서비스 플랫폼 : IoT 각 구성요소(부품)를 조립하여 최종 IoT 서비스를 제공하는 SET Maker 역할

• IoT 환경의 서비스 제공 상호 연동성이 필요조건 표준화가 중요(표준화 전 : Integral형, 표준화 후 : Modular형 특성)

HTTP CoAP MQTT XMPP

Chip, Sensor, Module

Custom BACnet Modbus

Android RESTful API Web Socket PUSH Server Angular JS

Converter, PLC

Open Source Spring F/W Middle Ware, WAS

CentOS, Apache, PPAS

Cloud Server, N/W RDBMS, Hadoop

NW NW NW

Internet 3GPP USSD, SMS

Gateway Protocol Adaptor

AP Server, API Server

Firmware, Embedded SW (AVR/ARM HW, SW Platform) Standard Service

Custom Service

Controller, RTU, MCU IoT Things Application Protocol Server, Software, Service Smartphone, Wearable

IoT Service 구성요소

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 상호 연동성 이슈

29

• IoT 기본 구조 : 크게 디바이스, 플랫폼, 서비스와 이들간 상호연동을 위한 네트워크로 구분됨

• IoT 상호 연동 이슈 : 디바이스-디바이스(1), 디바이스-플랫폼(2), 플랫폼-플랫폼(3), 플랫폼-DB Storage(4)간 연동이 요구

- IoT 디바이스, 플랫폼, 서비스, 네트워크 사업자가 다르며 서로 다른 프로토콜을 사용하여 상호연동 이슈가 발생

• 서비스 아키텍처 변화 : 단일 사업자 Integral형 Local 솔루션 Industry : 다수 사업자, 산업 연결 M-O 아키텍처(3,4)

- As Is : 중소업체를 중심으로 개별 사업자가 전용 디바이스, 플랫폼, 서비스를 단위 솔루션 형태로 제공(Integral형)

. 기존 제품은 통신 모듈이 없거나 인터넷을 사용하지 않는 Local Private 솔루션 형태가 다수임(특히, FA, BAS 등)

- To Be : 수직 도메인 내 전문 사업자들이 참여, 인터넷과 플랫폼을 통해 연결, 최종 IoT 서비스를 제공하는 구조

. 칩, MCU 등 HW 성능 향상과 가격 인하, 통신 모듈이 부착된 임베디드 OS 기반의 디바이스 성장

3

2

4

1

Data interoperability

Platform to Platform interoperability

Device to Platform interoperability

Device to Device interoperability

IoT Service

IoT Platform

IoT Device

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 플랫폼 아키텍처

30

• IoT 플랫폼 구성요소 : HW, SW, NW으로 구성(Proxy, AP서버, WEB서버, Adapter서버, WAS, Storage, FW, Switch, DB 등)

- 구성요소와 Function간 다:다의 관계, 플랫폼의 핵심인 SW는 범용부품보다 전용부품 비중이 더 크므로 Integral형에 해당

• Applications & Services Support Function : IoT 서비스 사용자 Interface 제공(I-I M-O 아키텍처)

- IoT 서비스 사용자에게 IoT UI/UX, 데이터 가공, Dash Board, Mashup 등 모듈 형태의 서비스 제공 기능

• Core Function : IoT 보안/인증, 리소스 및 서비스 관리 등 IoT 서비스를 위한 핵심기능 제공(Modular형+Integral형)

- Security & Privacy : IoT 서비스 사용자 인증 및 권한관리, 디바이스 및 시스템의 보안관리, Key 관리 등 기능

- Semantics & Knowledge : IoT 수집 데이터 Parsing, 가공, Big Data 처리/저장/분석, 연관분석 등 기능

- Resource & Service Management : 서비스 및 리소스 관리, 디바이스 장치 관리 기능

- Connectivity & Underlying Network Management : 디바이스 프로토콜 Gateway, Adaptor, NW 연결관리 기능

I-I M-O

I-I I-O

M-I I-O

M-I M-O

I-I M-O

[ IoT 플랫폼의 주요 Function ] [ IoT 플랫폼 구성요소와 Function의 Mapping ]

인증서버

APPs & Services Support

Security & Privacy

Semantics & Knowledge

Resource & Service Management

Connectivity & Underlying Network Management GW서버

AP서버

WEB서버

WAS

DB서버

…

구성요소 Function

Proxy

Broker

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 플랫폼 아키텍처

31

Modular Integral

Integral

Modular

Applications and Services Support Functions

Cloud Support

Mashup Support

Service Support Semantics & Knowledge

Knowledge Management

Data Analysis Semantics

Resource & Service Management

Service Management

Resource Management

Device Management

Connectivity & Underlying Network Management

Connectivity Management

Connection Proxies, brokers

Connectivity Protocols

Security & Privacy

Authentication & Authorization

Key Management

Monitoring & Checking

• Application & Services Support (I-I M-O) : 사용자가 IoT 서비스를 모듈로 조립, 개인별 맞춤형 IoT 서비스 생산/제공

• Semantics & Knowledge (I-I I-O) : Big Data 기반 미래예측 서비스 제공(AI, 머신 러닝 등의 기술은 Integral형 기술)

• Connectivity & Underlying Network Management (I-I M-O) : 비표준 Protocol은 Integral형(I-I), 표준은 Modular형(M-I)

• Resource & Service Management (M-I I-O) : Open SW모듈 활용/개발, 디바이스 관리 등 일부 외부 Interface만 공개

• Security & Privacy (M-I M-O) : IoT 인증, 보안 SW모듈 활용/개발, 외부 Interface는 모듈형으로 제공(e.g. 로그인)

※ IoT 시스템 구축 시 SW 모듈 활용/개발, 표준 IoT 프로토콜 디바이스 연동, 사용자 Interface는 모듈형으로 제공

I-I I-O I-I M-O

M-I M-O M-I I-O

Integral Inside Integral Outside

Modular Inside Integral Outside Modular Inside Modular Outside

Integral Inside Modular Outside

Outside Product Structure

Inside

Product Structure

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 특징

32

• IoT 전체 서비스 아키텍처 : 대부분 Integral형 (IoT 구성요소 아키텍처 : Integral형과 Modular형 혼재)

• IoT 구성요소 아키텍처 : 모두 표준화된 Modular-Out 형태 아키텍처일 때 상호 연동과 IoT 서비스 개발이 용이

- Modular 아키텍처 구현 : 구성요소 상호 Interface 연동, 호환성 확보, 관련 HW, SW, NW 표준화 시 가능

- 비표준 Interface 사용 이종 Device나 System 연동 : Integral형으로 신규 SW 개발 등 미세조정 필요

※ 구성요소가 비표준일지라도 일단 상호 연동개발이 완료되면 내부적으로 Modular형에 가까워짐

• IoT 서비스 플랫폼의 역할 : 전체 IoT 구성요소 연결과 데이터 기반 최종 IoT 서비스를 제공하는 핵심 Role 수행

• IoT 서비스 플랫폼 구축 및 서비스 상용화 : 초기 Integral 아키텍처 상태에서는 많은 개발공수와 비용투자 수반

- 시장 확대 시 : 플랫폼 모듈화로 서비스 경쟁력 향상, 안정화로 Cost down, 투자비 회수, Revenue 확보

- 시장 축소 시 : 아키텍처 모듈화 혁신 지연, 경쟁력 약화, 개발비용 및 O/H Cost 증가, Revenue 감소

Field Device 벤더 NW 사업자 Platform 사업자 User Device 벤더 NW 사업자

Sensor

Sensor A

Sensor B

Sensor C

Actuator

Actuator A

Actuator B

Actuator C

Gateway

Gateway A

Gateway B

Gateway C

Service Platform

Platform A

Platform B

Platform C

User Device

User Device A

User Device B

User Device C

호환 장치/시스템 연결(Modular) 비호환 장치/시스템 연결(Integral)

• Sensor 연동 : HW 및 FW 수정

• Platform 연동 : FW 수정

• 표준 Protocol 연동 SW 개발

• 비표준 Protocol 연동 SW 개발

• Device별 별도 SW 개발

• 타 Platform 연동 시 SW 개발

Network Network Network

…

…

… … …

Ⅳ. IoT Architecture 분석

33

Modular IoT 서비스

Open IoT 플랫폼에서 B2C 표준 서비스 제공, 사용자가 직접 서비스 조립 (Outside Modular형)

• 모듈형 IoT 서비스 개발 : IoT 서비스 플랫폼, 디바이스, HW, SW를 활용 IoT 구성요소를 모듈로 조립 및 서비스 개발

- IoT 디바이스 – 표준 프로토콜 Library – IoT 플랫폼 제공 – IoT 애플리케이션 / 모바일 APP – 기본 IoT 서비스

• IoT 서비스 모듈 구분 : 일반 사용자용(모듈형으로 조립), IoT 개발자 및 파워 유저용(라이브러리 등 개발자 모듈 제공)

[ KT 스마트홈 코웨이 공기청정기(Smart Air Care) – 미세먼지, CO2 등 모니터링, 공기청정기 가동 ]

일반 사용자용 / IoT 개발자, 파워 유저용

• 스마트 공기청정기 공개 디바이스

• 표준 프로토콜 Library (MQTT)

• OSHW 기반 디바이스 이용 개발

• Tag Stream, Event, 공개 모바일 앱

• Web Dashboard 및 모바일 앱

• IoT 서비스 공유 (디바이스, 모바일 앱)

• Application API, 모바일 앱 SDK

• Tag Stream, Custom Event

[ Application/Service 모듈 ]

[ Device 모듈 ]

모듈1

모듈2

모듈3

모듈4

모듈5

모듈6

모듈7

모듈8

Tag Stream

Ⅳ. IoT Architecture 분석 모듈형 IoT 서비스 예

34

Open IoT 플랫폼 환경 + 표준 IoT 서비스 제공 시 Modular 아키텍처로 전환

M I

I

M

Integral IoT 서비스

Closed IoT 플랫폼

IoT 플랫폼 서비스 유형 Architecture Device Application Service

Open 플랫폼 표준 IoT 서비스 Modular 선택/조립 O 선택/조립 O Tag Stream, Mashup, Event 등록 O

Closed 플랫폼 전용 IoT 서비스 Integral 선택/조립 X 선택/조립 X Tag Stream, Mashup, Event 등록 X

• 현재 Modular IoT 서비스는 일부이며, Integral성 서비스가 대부분을 차지함

• Open 플랫폼 기반에서 IoT 디바이스, 프로토콜, Application, 서비스 등이 모두 표준화될 때 Modular 아키텍처로 전환

• Modular IoT 서비스 활성화 시 다양한 2차 IoT 서비스 SET Maker 출현 IoT 산업 발전 및 시장 확대

Open 플랫폼

Open IoT 플랫폼

Modular IoT 서비스

GiGA IoT 플랫폼 : 표준 IoT 서비스

As-Is To-Be

서비스 표준화

Outside

Inside

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 개발 프로세스

35

• IoT 서비스 Process 아키텍처 : 최초 IoT 서비스 개발은 Integral형, 이후 서비스 표준화 시 대부분 Modular형으로 전환

- IoT는 스마트폰 생태계와 달리 SW만으로 급격히 성장은 어려움, HW와 공사 등의 물리적 비용과 시간이 수반됨

• 최초 IoT 서비스 개발 : 서비스 계약부터, SW 설계/개발, 디바이스 선정 ~ Maintenance까지 Integral 아키텍처에 해당

• 표준 IoT 서비스 제공 : 서비스 기능, 디바이스, SW, 설치공사 등이 표준화된 경우 내부적으로 Modular 아키텍처로 전환

- B2C IoT 서비스가 주로 표준 IoT 서비스에 해당하며, 대부분 Integral 아키텍처가 혼합된 상태임

- 에너지 관제 등의 표준 IoT 서비스는 전기 등 설치공사가 사이트별로 다양하고 복잡하여 Integral성 아키텍처가 됨

• B2B IoT 서비스 : 사용자별 요구사항 상이 Function 변경 센서, 디바이스, 프로토콜, SW 등 모두 Integral형으로 개발

• 현재 대부분의 IoT 서비스는 비표준화 상태로 프로토콜 설계, SW 개발 등 Process도 Integral형 아키텍처에 해당됨

※ 센서, 디바이스, SW개발, 장비공급, 회선, 공사 등 담당 업체가 대부분 상이하여 프로젝트 관리, 표준화, 통합이 어려움

APP Protocol 설계

IoT System 설치 공사

Service Test SW/Device QA

IoT SW Deployment

IoT Service Maintenance

[ Platform/Device ] Device 개발

IoT SW 개발

[ Platform ]

[ Device ]

[ Service ] [ Platform ] [ Service ] [ Device, NW, Platform ]

• Sensor, Device 설치 • NW, 서버 설정/공사 • 기타 전원 및 시설공사

요구사항 분석 Service

Function 설계 IoT System 설계

Device 설계 or 선택

IoT SW 설계

[ Service ] [ Service ] [ Platform ] [ Platform ] [ Device ]

IoT Service 계약

[ Service ]

• 단위 및 통합 Test • Device 연동 테스트 • IoT 서비스 검수

• SW 설치/배포 • 사용자 인증/등록 • IoT 시스템 안정화

• Service 모니터링 • System/SW 유지보수 • Device 유지보수

2nd : IoT 표준 서비스 제공의 경우 (내부적 : Modular형)

1st : 최초 IoT 서비스 개발, Project형의 경우 (Integral형)

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 제품 아키텍처 변화

36

IoT 서비스와 산업은 아직 Integral 아키텍처이며, Outside Module형으로 Innovation 진행 중

Modular Integral

Integral

Modular

?

• 전체 IoT 아키텍처 : 현재는 Integral형이며 표준 프로토콜 적용, 전용 디바이스 공급, 표준화 노력으로 Modular형으로 전환 중

• IoT 구성요소 아키텍처 : HW 특성이 강하고 표준화 영향이 적은 Sensor, Actuator/User Device는 Integral형 특성을 가짐

- 최소한 IoT 인접 구성요소간은 상호 연동을 위해 Modular-Out 아키텍처로 변화가 필요함

• IoT 서비스 플랫폼 아키텍처 : 각 구성요소의 최종 연결점, IoT 서비스를 제공하는 핵심적 역할, Modular형으로 전환 중

• IoT 아키텍처 Innovation : 플랫폼을 중심으로 리딩되고(Governance) 혁신해야 IoT 산업 전체가 Modular형으로 빠르게 전환

RFID/USN M2M

SI Project

Architectural

Innovation

성장기 진입

IoT 1.0

IoT

2.0, 3.0

Mega

Trend

• 칩, 센서 가격인하/성능향상 • 오픈 소스 HW/SW 성장 • NW 발전(LTE, PAN, Internet) • Smart Device 시장성장

• oneM2M 등 표준화 • IoT 서비스 모듈화 • 공통 Platform 기반 • IoT Device 개발

User Device

Gateway Sensor

Actuator

Service Platform

N/W

IoT 구성요소

Outside Product Structure

Inside Product Structure

세계 Sensor/Actuator 시장 전망 세계 Sensor 시장 전망 (억 달러) 센서 구성도

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 센서

37

IoT Things에 해당하는 센서 시장은 지속적으로 성장할 전망, 국내 기술력 및 경쟁력 부족

• 센서 기능 : 이미지, 동작, 소리, 빛, 열, 가스, 온도, 습도 등 물리․화학․생물학적 정보 감지, 전기신호로 변환/외부 전달

• IoT 스마트 센서 기술 전망 : MEMS, 반도체 SoC, Embedded 기술 발전으로 지능화된 스마트 센서가 널리 활용

- 센서와 모듈 관련 기술 분야가 전체 IoT 매출의 30% 이상을 차지할 것으로 전망

• 세계 센서 시장 전망 : 연평균 8.2% 성장, 2017년 459억 달러 전망(Gartner)

- 센서 개수 : 향후 10년 이내 1조 개 이상 전망(Intel, HP, Bosch, Qualcomm 등)

- 최근 스마트폰 탑재 센서 개수가 약 20개, 2015년 자동차도 약 200개 이상 센서 사용 예상

• 국내 센서 기술 현황 : 중소기업 중심 센서 시장 형성, IoT 센서 원천기술 부족 및 기술력 미약, 글로벌 경쟁력 부족

- 센서 전문업체 : 130개 정도(63%가 매출 50억 미만, 대부분 영세), 센서 칩의 90% 이상 수입하여 모듈화하는 수준

(Source : Gartner 및 유진투자증권) (Source : Yole Development) (Source : ICT Insight)

(Source : 정보통신기술진흥센터 최신 ICT 이슈 일부 수정)

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 센서

38

• 글로벌 현황 : 센서 강국인 미국, 일본 및 독일의 첨단센서 프로젝트 기반 공공 R&D 인프라와 상용화 파운드리 구축, 운영

- 세계 센서시장 점유율(생산량 기준, %): 미국(31.8), 일본(18.6), 독일(12.2), 중국(2.9, 6위)

• 일본 현황 : IoT 시장 주도권 확보를 위해 센서기술 개발 집중, 세계 2위 M/S 점유, Sony 이미지 센서에 약 1조원 투자

- Sony : 세계 1위 이미지센서 기업(1조 원), ‘14년 센서 영업이익이 스마트폰, TV 추월, 일본 도시바, 히타치, NTT도 가세

• 한국의 전략 : 휴대폰, 반도체 등 세계 최고 기술력 활용, 대기업과 R&D 집중, 센서 전문 중소기업 육성 정부 지원

- 센서 칩 수입 및 단순 모듈 조립보다 장기적 관점에서 Integral형 중소 센서 전문기업 육성을 위한 국가전략 및 투자 필요

- 센서는 막대한 시간, 설비, 자본투자가 요구됨, 대기업-중소기업의 Captive Market 체인의 산업구조 구축이 필요

(Source : ETNews, 한국경제 뉴스, 2015)

(Source : 정보통신기술진흥센터 최신 ICT 이슈 일부 수정)

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 디바이스

39

√ Field 디바이스 유형 : Sensor, Actuator, Gateway로 구분

• IoT Device : 일반적으로 Chip, Module, Sensor, Actuator, Board 등 Field Device와 User Device를 모두 통칭하는 개념

- Device End Node : Raw Data를 수집하여 센싱하는 Sensor와 특정 조건에서 작동하는 Actuator로 구성

- Device Gateway : Sensor와 Actuator 노드들을 유무선 NW를 통해 모두 연결 및 집선하는 디바이스

• Gateway 디바이스 : Controller, RTU, Middleware, MCU, Adaptor, Board 등으로 불리며, IoT 플랫폼과 NW으로 연결됨

- Gateway 아키텍처 : Modular성 IoT 전용 장치와 Integral성 IoT 비전용 Custom GW 장치가 대부분임

- Gateway 장치 구분 : Sensor가 보드에 임베딩된 장비이거나 모듈로써 보드에 직접 조립이 가능한 장치로 구분됨

※ Sensor/Actuator는 보통 Gateway와 모듈형으로 조립이 가능한 Modular 아키텍처가 대부분임

Sensor (온도, 습도, 무게 등)

Actuator (모터, 펌프, LED, Relay 등)

Controller Converter

Mobile Device PLC/DCS

RTU

Interface

- 센서, 기계/전자장치(칩,모듈,보드) - - 펌웨어, 임베디드 장치(칩,모듈,보드) -

[ Sensor/Actuator ] [ GW : Gateway Device ]

주로 Modular형으로 직접 연결 및 조립 가능

(Sensor Node ID, Address로 식별)

1. Wired 2. Wireless 3. Embedded

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 디바이스

40

√ Open Source HW Platform(OSHW) : Arduino(아두이노)

• Open Source 기반 단일 보드 마이크로 컨트롤러, Sensor/Actuator와 연결하여 입출력 제어 가능

Integral Modular

자체 Board 개발

Arduino Board 이용 개발

• HW 회로도, 자재, 기판, SW Library가 Open Source로 공개

• Firmware 변경 용이, 전기/전자 지식이 부족해도 쉽게 개발

• 부품을 조립하듯 빠르게 SW 개발 (Modular 아키텍처로 발전)

• Gateway 장치 Chip 등 부품은 Modular형에 가까우나, Gateway 회로 설계/조립 및 FW 개발업체는 Integral형에 해당됨

• 아두이노, 라즈베리 파이 등 OSHW 기반 보드 출시 및 성장 Gateway 개발 업체도 모듈형 IoT 제품 개발 가능

• Gateway 모듈화는 IoT 산업 발전을 가속화함 : IoT 칩셋/모듈 증가, Gateway SET Maker 증가, IoT Product/수요증가

• Open IoT 환경에서 쉽고 빠르게 IoT Gateway 개발, Cost 절감, 대량생산에 적합하나 아직 초기로 활성화는 안 된 상태임

[ Open IoT 서비스에 적합 ]

[ Closed IoT 서비스에 적합 ] • IoT 제품 Cost Down • IoT 제품 대량 생산 • 범용 및 맞춤형 생산에 적합 • 다양한 SET Maker 출현 가능

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 디바이스

41

[ 주요 Open Source Hardware ] [ IoT용 MCU Market 성장 전망 ]

• OSHW 증가 및 확대 : Integral형 IoT 부품 및 Device Modular형으로 전환(일반인도 HW 개발)

• IoT의 확장 및 Open 정책에 따라 OSHW가 부품으로 사용된 상업용 Device 지속 증가, IoT 산업에 적용

• IoT용 MCU Device 증가 : 전체 MCU 시장 증가와 더불어 IoT용 MCU 점유율이 ‘19년 14%까지 지속적 증가 전망

• IoT 산업은 I-I I-O I-I M-O 아키텍처로 Shift 전망(주요 부품의 HW, SW의 모듈화, 핵심역량은 Integral로 내재화)

IoT용 MCU 비율(%) 자료 : Aduino cc

Integral

Modular

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 디바이스

42

Arduino 보드에 다양한 확장 쉴드, 센서 등을 모듈로 조립하여 IoT 전용 디바이스 제작 가능

• IoT 디바이스 부품 모듈화 : IoT 기본 보드에 센서 등 다양한 확장 모듈을 조립하여 IoT 디바이스 개발 가능

• IoT 디바이스 SET 모듈화 : 특정 Domain에 사용되는 기능을 모두 조합하여 IoT 디바이스를 저가의 Full SET로 제공

- 아두이노 식물공장 Kit : 식물에 자동으로 물을 공급해주는 킷으로 대기의 온도/습도 및 토지의 습도를 감지하는

센서와 물을 자동으로 공급하기 위한 물 펌프 및 제어를 위한 제어보드와 필요한 액세서리 부품 포함(가격 : 65,000원)

※ 아직까지 Full SET 디바이스는 종류가 많지 않으며 제한적임

• IoT 디바이스 HW 모듈화 뿐만 아니라 디바이스용 프로토콜 라이브러리를 통해 펌웨어도 모듈 형태로 개발이 가능함

• IoT 디바이스 개발자, 파워 유저도 IoT 디바이스를 모듈로 쉽게 조립하여 개발할 수 있음 IoT 산업발전 가속화

[ 기본 Board ] [ 확장 쉴드 ] [ Sensor ]

(Bluetooth Shield V2) (Arduino Uno R3)

[ Actuator ] [ 식물공장 Kit ]

(온도센서 LM35) (스테핑 모터/드라이버)

+ + +

IoT 디바이스 보드 및 모듈 IoT 디바이스 SET

(EcoDuino - An auto plant kit)

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 디바이스

43

M I

I

M Integral IoT 디바이스

Closed IoT 디바이스 (자체 회로 설계)

OSHW 모듈화

Open IoT 디바이스 (공개 회로 사용)

Modular IoT 디바이스

표준 Protocol

오픈 소스 IoT 디바이스와 표준 프로토콜을 통해 Integral에서 Modular 아키텍처로 전환

[ IoT MQTT Client 라이브러리 ]

Arduino UNO (회로도, 개발 IDE, 개발용 라이브러리 공개 및 모듈화)

• Integral형 디바이스는 아두이노 등 OSHW 디바이스 발전 및 IoT 시장 확대에 따라 Modular형으로 전환 중

- OSHW 회로도 공개, 다양한 네트워크 인터페이스 모듈의 범용 보드 제공, 개발용 IDE를 통해 FW 소스 코딩

- 오픈 소스 Servo/Stepper 모터, Ethernet, WiFi, Open MQTT Broker/Client 라이브러리로 모듈형 SW 개발 가능

• 그러나 대부분의 상업용 비표준 Integral성 디바이스를 단순히 OSHW 보드로 전환하는 것은 어려움

- 전용 디바이스를 해당 전문 업체가 자체 회로설계 및 PCB 보드 제작, Closed 환경의 사설 프로토콜을 사용하여 개발됨

- 다양한 산업 및 도메인에 적용 가능한 OSHW 모듈 확대, 산업용 프로토콜 라이브러리와 Logic을 공개시 모듈화 확대/전환

사설 프로토콜 표준 프로토콜 Broker/Client

고객관점(Outside)

내부관점 (Inside)

Ⅳ. IoT Architecture 분석

44

IoT Platform

IoT 네트워크

√ IoT Network 아키텍처 특징

• IoT NW 구분 : PAN(Sensor-GW), LAN, Metro, WAN(GW-인터넷-User Device)으로 구분

• IoT NW 이슈 : 전세계 모든 사물을 연결(‘20년 500억 개 이상), 대용량 IoT 트래픽 처리, 사물 식별체계, 보안, NW 관리

• PAN 네트워크 : 칩 제조사는 MAC-PHY 표준 프로토콜을 준수하여 모듈 개발, Device 제조사는 NW 모듈을 선택/조합

• WAN 네트워크 : I-I M-O 형태로 일반 IoT 사업자는 Telco의 NW 서비스를 모듈로써 선택 및 조합하여 Device 개발

• Private NW : PAN NW는 주로 Private NW(비면허 대역) 구축, Remote NW도 국가망/대규모 공단 등 Private NW 전망

• 일반 IoT 사업자 : NW은 표준화가 되어 있기 때문에 모듈을 선택하고 조합하는 것이 중요(국제 표준, Telco의 Service 선택)

• Telco : NW 인프라 기반 I-I M-O 형태의 NW 서비스 유지, 3GPP MTC, LTE-M, LoRa 등 IoT 전용 NW 구축 검토

• 무선 (WPAN, WLAN) • 유선 (Serial, Embedded)

• 무선 (3G/LTE/Wi-Fi) • 유선 (M/E, L/L)

Internet

• Zigbee, Z-Wave, WiressHART, ISA100a • Wi-Fi, BLE, Beacon, RFID, NFC • RS422/RS485, DI/DO, AI/AO, Converter

• 공식적 표준 프로토콜 사용 (변경 불가능)

• NW 칩 벤더 제품 선택/조합, Device 구성

• 일반 IoT 사업자 : Modular형 (Telco의 NW 선택/조합, Private NW는 Integral형)

• Telco : Integral형 (NW 설계, 기지국/교환기/선로/라우터 등 NW 인프라 구축)

• 무선 (3G/LTE/Wi-Fi) • 유선 (M/E, L/L)

Gateway User Device Sensor/Actuator

M-O --- I-I --- M-O

M-O

-

[ PAN 영역 : Modular형 ] [ WAN 영역 : Modular형 ]

※ IoT Data : Text, Image, Voice, Video

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 네트워크

45

√ IoT Network 아키텍처 혁신 방향

• IoT NW 아키텍처 변화 전망 : 중앙 집중형 1:1의 Modular성 모든 것이 연결되는 분산형 다:다 Integral성으로 변화

- IoT 분산형 다:다 NW : 수많은 IoT Device들이 복잡한 유무선 NW를 통해 연결(Cloud Mesh NW로 연결/관리)

- 분산형 다:다 Integral성 아키텍처 환경 : 미세조정 및 통합, I-I M-O 전략 (IoT 트래픽 관리, Coverage 확대, NW 표준화)

- IoT End User 및 Edge Device는 복잡한 IoT 내부 NW를 알 필요 없이 Black-Box화된 Telco의 NW 서비스 모듈을 선택

• IoT NW 아키텍처 진화 방향 : 분산 Cloud NW로 진화, I-I M-O 아키텍처를 위한 모듈형 NW 기술 도입

- SDN 소프트웨어 기반 NW, NFV 가상화 기술, 대용량 트래픽 처리 인프라, LPWA 기술 등을 활용한 Cloud NW로 진화

• IoT 전용망 : LPWAN(SigFox, LoRaWAN), LTE-M, Industrial 인터넷 / IoT용 주파수 보급(K-ICT Free Band) : 약 8㎓ 대역폭

- IoT NW 전체를 상업용 NW에 의존하기보다 Free NW 형태로 통합하여 전세계 이종 NW을 연결하는 시도가 진행중임

※ SDN: Software Defined Network, NFV: Network Functions Virtualization, LPWA : Low Power Wide Area

[ M-I M-O ] [ I-I M-O ] IoT Traffic 관리

IoT Coverage 확대

• SDN, NFV 네트워크 구축 • 유무선 인프라 (5G, 기가 인터넷)

• LPWA 저전력 장거리 통신 • ISM Band / IoT 전용망 / NB NW

IoT NW 표준화

• IPv6 NW 확산, IoT 보안 표준 • NW 프로토콜 표준화

[ I-I M-O 전략 ]

(Source : IBM Business Value, 2014)

[ Modular Type ] [ Integral Type ]

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 네트워크

46

√ Multi Connectivity 스마트홈 게이트웨이 사례 : 모다정보통신

• 스마트홈 IoT 서비스 위해 PAN 환경의 멀티 접속이 가능한 IoT 게이트웨이 개발(WiFi, 이더넷, 블루투스, Z-Wave, IR)

- 게이트웨이를 통해 댁내 TV, 조명, 카메라, 도어락 등의 홈 디바이스와 사용자 디바이스 스마트폰을 연결

- IoT의 다양한 무선 접속환경을 통합, 다양한 IoT 서비스를 용이하게 연결, IoT 서비스 확대를 위한 NW 인프라로 활용

• IoT 서비스는 다양한 벤더의 이기종 디바이스와 Access NW단에서 상시 연결이 가능한 Modular형 아키텍처가 요구됨

- 인터넷용 WiFi AP뿐만 아니라 스마트 가전과 연결을 위한 WPAN 통합 네트워크 모듈 기반의 게이트웨이로 전환 필요

※ 멀티 접속을 위한 WPAN의 무선 주파수간 간섭 문제, 실내 음영지역, 디바이스 전원 및 발열 이슈 검토

[ Smart Home IoT Gateway : 스마트 브레인 ]

(관련 영상 : https://www.youtube.com/watch?v=w5DeCRG9dzg, 모다정보통신:kt협력사)

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 네트워크

47

√ 시스코 IoT Fog Computing 아키텍처 : Fog Network

• Fog Computing : 클라우드와 센서 사이에서 데이터를 거르는 ‘필터’ 역할을 수행하는 아키텍처

- 데이터 센터가 구름(Cloud)이라면 센서는 바닥이고, 바닥과 가장 가까운 곳에서 데이터를 선별하는 것이 안개(Fog)임

- 시스코의 스위치나 라우터 장비가 센서 데이터들 중 필요한 정보만을 골라서 데이터센터에 전송

- 어떤 데이터를 보내고 버릴지는 Data in motion을 통해 결정, 룰셋을 통해 사용자가 SW 프로그래밍 가능

• Fog Computing 아키텍처 : 분산형 NW

- Fog Computing을 위해 센서단 장비에 SW 아키텍처와 APP 프레임워크의 IOx 기술 적용(IOS+분석용 OS Linux 결합)

- 방대한 센서 데이터를 IoT Access NW 수준에서 Fog로 Filtering하는 Fine Tuning의 Integral형 기술 적용

[ Traditional Computing Model ] [ Fog Computing Model ]

IoT 센서 데이터 범람 수집/저장/분석 한계

지능화된 Fog NW가 센서 데이터 분석

Cloud 데이터센터로 데이터 선별/전송/관리

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT Application 프로토콜

48

√ IoT Application Protocol : Standard, Open, Custom/Private

Gateway User Device Service Platform

• 주요 IoT 프로토콜 : MQTT / CoAP/ HTTP (oneM2M)

• Non-IoT 프로토콜 : XMPP / Custom Protocol

RESTful RESTful

• APP 프로토콜은 IoT 서비스 제공을 위한 구성요소 상호 연동성 확보를 위해 가장 중요한 부분임

• 표준 IoT 프로토콜 : oneM2M의 MQTT, CoAP, HTTP가 대표적 (REST 형태로 제공)

• Device 제조사별 별도 비표준 사설 프로토콜 • 기존 프로토콜 분석 또는 신규 프로토콜 설계, 연동 SW 개발

• 표준 프로토콜 데이터 유형 : Text 형식만 표준화되고 음성, 영상 등은 별도 표준 프로토콜을 선정하여 개발해야 함

- 현재 표준 프로토콜의 한계로 모든 요구사항 수용은 어려움(예: 암호화, NW O/H 감소, 영상/음성 지원 등)

• 현재 Field Device 아키텍처 : Integral 아키텍처에 해당 (대부분 IoT 전용 Device가 아니며 비표준 IoT 프로토콜 사용)

• 프로토콜 비표준화 문제 : 사설 프로토콜 설계/개발에 많은 리소스 소요(SW 개발공수, 비용) IoT 산업발전의 제약요소

• 모듈형 표준 프로토콜 적용 Gateway 개발 : 표준 프로토콜의 오픈 소스형 SW 라이브러리 공개로 Gateway 개발이 용이

• 표준 프로토콜 적용 IoT Device 확대로 IoT 프로토콜이 항상 Modular 아키텍처가 되도록 혁신(M-I M-O)

APP 프로토콜

M/I(혼합)-O ----- I-I ----- M/I(혼합)-O

[ 비 표준 IoT Protocol – 강한 Integral형 ]

• 주요 IoT 프로토콜 : MQTT / CoAP/ HTTP (oneM2M)

• Non-IoT 프로토콜 : XMPP / Custom Protocol

• MQTT, CoAP, 등은 사실상 표준 프로토콜 • 표준 프로토콜 모듈을 이용해 Device 연동

M-O ----- M-I ----- M-O

[ 표준 IoT Protocol – Modular형 ]

APP 프로토콜 APP 프로토콜

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT Application 프로토콜

49

√ IoT Application 프로토콜 발전 방향

• APP 프로토콜 연동 : APP Layer의 프로토콜, Gateway – Platform – Device 연동 시 가장 큰 이슈

• 프로토콜 일부라도 변동 시 Device FW 수정 및 바이너리 업로드, IoT 플랫폼 SW 재개발 필요

• 현재 Device 대부분은 사설 프로토콜 또는 산업 표준 프로토콜 사용 중(사설 프로토콜은 기업의 비공개 핵심 자산임)

• 표준 프로토콜 뿐만 아니라 사설 프로토콜 Converting 능력이 핵심 경쟁력, 제조사와 NDA 등 기술협력 Alliance 전략 필요

• 사설 프로토콜 Device : 표준 IoT 프로토콜 전환 협력 또는 IoT 플랫폼 내 프로토콜 변환 기능 제공

- 개발에는 많은 비용이 수반, 해당 Device의 수요 전망, 시장 지배력, 서비스 필요성 등을 검토하여 선택적으로 결정

• 타 산업용 프로토콜 Device : BACnet, Modbus, SNMP 등의 프로토콜은 IoT 플랫폼에 필수 내장, 변환기능 제공

- oneM2M Spec 반영 검토중임 : Industrial Domain Enablement(산업용 oneM2M 활용기술의 Use Case와 Requirement 등)

• IoT 플랫폼의 Device 연동 Application 프로토콜 아키텍처 유형

- oneM2M 표준 IoT 프로토콜 사용 Device : M-I M-O 형태의 아키텍처로 연동 및 서비스 제공

- 사설 프로토콜 사용 Device : 최초 프로토콜 분석/설계/개발이 필요하므로 I-I I-O 형태의 아키텍처가 됨

- 이후 해당 Device가 IoT 플랫폼에 연동되기만 하면 표준으로 자동 변환되어 M-I M-O 형태의 서비스 제공 가능

[ Non-IoT Protocol ] [ IoT Protocol ]

사설(전용) Protocol

표준 IoT Protocol

산업 표준 Protocol

Integral Modular Modular

• 유형 : BACnet, Modbus, SNMP etc • 설계 : 프로토콜 표준 Document Spec • 개발 : Open API/SDK 활용 자체개발

• 유형 : oneM2M : MQTT/CoAP/HTTP • 설계 : 프로토콜 표준 Document Spec • 개발 : 자체 개발하여 SW Component SDK 제공

• 유형 : 업체 전용 Custom Protocol • 설계 : 자체적으로 설계/분석 • 개발 : Socket 등으로 자체 개발

99% 1%

Or

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT Application 프로토콜

50

√ 산업 표준 프로토콜 변환 : 아키텍처 2차 혁신

• IoT 플랫폼 아키텍처 2차 혁신 : 표준 IoT 프로토콜 + 산업 표준 프로토콜 New Function 추가(다중 Black Box화)

• IoT 서비스 환경에서 자주 사용되는 타 산업/기관의 표준 프로토콜은 SW 미세조정을 통하여 변환기능 제공

• 타 산업 표준 프로토콜도 모듈형태로 IoT 플랫폼 개발/내장, 타 산업 영역까지 IoT 시장확대, 플랫폼 경쟁력 향상

• 타 산업 Device 연동/데이터 수집 표준 IoT 프로토콜 변환 IoT 서비스를 모듈화하여 해당 Industry에 제공

※ 프로토콜 변환은 정확하게 1:1 매핑은 안 되므로 IoT 프로토콜 변환과 산업 표준 프로토콜 연동 API를 함께 제공

[ 온실 관제 시스템 TTA 표준 Protocol ] [ IoT MQTT v3.1.1 표준 Protocol ]

TTA 표준 국문표준, TTAK.KO-06.0286

표준 IoT 프로토콜 Wrapper

[SW로 미세조정 및 통합]

- 아키텍처 2차 혁신 -

Protocol Binding

표준 IoT Interface

표준 IoT Protocol

산업 표준 Protocol

1차

2차

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 플랫폼 시스템

51

√ IoT 플랫폼 시스템 아키텍처 비교

• 시스템 : IoT 플랫폼 구축을 위한 서버, Network, 보안장비 등 ICT HW 인프라, SW, Middleware를 의미

• 예 : DNS, Proxy, WEB, WAS, Gateway, AP Server, Router, Switch, DB, File, F/W, WAF 등 설계/구성

[ Server Farm 기반 Platform ] [ Cloud 기반 Platform ]

• Server Farm 기반 : NW 장비, 보안장비, 서버, DBMS, WAS 등 모듈 장비를 조합하여 전문가가 Fine Tuning 설계/구축

- 구축, 운영, 유지보수 전문기술 필요(Tech.), On-Premise에 따른 대규모 OPEX/CAPEX 소요, IDC 인프라/리소스 낭비

※ NW 장비, 보안장비, 서버 및 Storage 등 HW 장비 자체 : IoT 구축용 모듈형 부품으로써 M-I I-O의 아키텍처에 해당

• Cloud 기반 : Cloud 환경에 이미 구축된 Cloud NW, DB, OS, Server 등을 모두 자동화된 SW 모듈 형태로 선택/조합

- 구축, 운영, 유지보수가 쉬우며 탄력적 System 설계/배치/구성, Open API와 관리 Tool 제공, 비용/인프라/리소스 절감

- IoT 환경의 대용량 수집 데이터 Traffic 처리, Scale Out, HA 및 백업 등 안정적 시스템 운영이 관건

• 현재는 Server Farm과 Cloud 플랫폼 혼용, 향후 IoT 시장 확대 시 유연성과 확장성이 높은 Cloud 기반으로 전환 필요

• IoT Big Data 수집/분석, IoT 서비스 확장, 유연성, 모듈형 서비스 제공을 위해 M-I M-O 아키텍처의 Cloud 플랫폼이 적합

vs.

Data Center Cloud Center

[ Integral 아키텍처 ] [ Modular 아키텍처 ]

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 플랫폼 SW

52

√ Open SW 기반 플랫폼 SW 개발

• 유형 : Open Source Code, Open DBMS, Open SW Framework, Open Library 및 Package 등

• 장점 : 비용절감, 개발기간 단축, Open SW 기반의 모듈형/조립형 SW 개발, 핵심 Biz Logic 개발 집중

[ Open SW 기반 SW 개발 ] [ Commercial SW 활용 & 자체 SW 개발 ]

• IoT 플랫폼 구축을 위해 검증된 Open SW가 상용 플랫폼에 적용됨 : 모듈 형태로 SW 부품을 Add-In하여 개발

• 플랫폼 SW 개발 형태 : 보통 Open SW + 상용 SW + In House 개발의 Mixing 형태로 조합하여 구축(또는 아웃소싱)

• 일부 Open 및 상용 SW를 활용하더라도 자체 개발 비중이 더 큰 경우 플랫폼 SW는 I-I I-O 아키텍처의 성격임

• Open SW 선정 및 활용 시 License 문제와 향후 확장성, 범용성, 안정성 등을 모두 고려하여 신중하게 선택 적용

• 내부 In-House 개발 SW는 Component 로 모듈화 자산화, One-Source Multi-Use의 M-I 형태 아키텍처로 혁신

• SW 개발은 Open API 형태로 제공될 수 있도록 모듈화하여 SDK 개발, Free 배포 M-O 형태 아키텍처로 전환

Open + 상용 + 자체 SW 혼용 [ I-I I-O 아키텍처 ]

[ M-I I-O 아키텍처 ] [ M-I I-O(상용), I-I I-O(자체) 아키텍처 ]

내부적으로 [ M-I M-O 아키텍처 ] 전환

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 플랫폼 SW

53

√ IoT Open SW 프레임워크 : Spring 예

• 개념 : 자바 플랫폼용 오픈 소스 애플리케이션 프레임워크, 경량 Container, 객체 Life Cycle 관리

• 특징 : POJO/DI 의존성 관리, AOP 기반 APP 트랜잭션, 로깅, 보안 등 공통기능 모듈화

Spring Framework Runtime

• 보통 SW 플랫폼 개발/구축은 Closed 성격의 Integral 아키텍처로 많은 리소스가 필요(전문인력 및 기술, 시간, 비용)

• CBD, SOA, Spring 등의 출현으로 개발이 Modular형으로 변화(I-I M-O), 고성능 Open SW 성장/적용으로 개발비 절감

• 특히, 플랫폼 구축은 여러 SW 모듈들을 부품으로 조립하는 일종의 SW의 SET Maker로서 역할을 하고 있음

• IoT 플랫폼 : Open Source FW 기반 기본 아키텍처는 Modular형, 핵심 SW는 Integral형으로 개발, 핵심역량 내재화

Integral

Modular

Open Architecture Container Component Life Cycle 관리

J2EE EJB

Spring Framework

(AOP : Aspect Oriented)

CBD

Procedural Programming

Component(Encapsulation)

CBD 조합, Biz Logic 구현

OOP Object Oriented 아키텍처

SOA Service Oriented 아키텍처

• Open SW • 범용, 표준화 • 템플릿, Configuration

외부 라이브러리 연결 (Module 조립) (myBatis, JPA/Hibernate etc)

Integral 경향 (No ORM, Mapper)

[설계/개발/테스트 방법론]

TDD, DDD, Agile

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 플랫폼 SW

54

√ Framework 기반 SW 개발 아키텍처 : 공통기능 재사용의 SW 아키텍처

Best Practice

Standard Template

Configuration Rule

AOP - Separation of Concerns CBD (Component based Development)

SW Framework

+ Common Function

(라이브러리, 트랜잭션, 로깅, 보안 등)

Abstraction

Encapsulation

Polymorphism

Public/Private

Black Box

Generics

Overriding

Function/Property

Inheritance

OOP (Object Oriented Programming)

…

예) Object : Device 연동, 데이터 수집, DB저장 Class 부품

예) WEB HTTP 서비스 제공

온도센서(Device)

사용자 Device

• SW 부품 모듈화 : 복잡한 Biz Logic과 Flow를 추상화, 캡슐화, 다형성을 통해 구현, SW Component로 제공

• Framework 기반 : SW 부품 모듈화 + 개발 Process 모듈화 성능과 생산성 향상, 비용절감, Reuse 및 유지보수 혁신

1) SW 부품 개발 2) 부품 조립/통합 3) 부품 + 프로세스 조합

Product I-I M-O Product M-I M-O 2) + Process M-I M-O

Ⅳ. IoT Architecture 분석

55

√ IoT Data 아키텍처 : Big Data

• IoT Data Flow : Sensor의 Big Data 수집, 전달, 가공, 분석/판단, 예측, 유통/정보제공

• IoT Data 유형 : Text, Image, Voice, Video(Real Time, non Real Time)

• DBMS : RDB 중심의 고정된 Data Schema의 Modular형 Big Data 처리를 위해 유동적 Schema의 Integral형 추가

• 기존 RDBMS + Data 처리속도 향상 + Big Data 저장 Storage 추가 : 최종 IoT 서비스를 위한 Integral형 미세조정 필요

• Big Data 리소스 분석, 미세조정 및 통합 새로운 Value-Added IoT 서비스 개발/제공, IoT 서비스 혁신의 기반이 됨

• Data 포맷 : 비표준 Custom 포맷(Integral형) + 표준화, 모듈화, 호환성을 위한 데이터 포맷(Modular형) 추가 정의

Integral Modular

Custom 포맷 + HTML + XML + SoAP + HTML5

Modular Modular-Integral

+ JSON

Modular-Integral Modular

• 국제 표준형 포맷

• Element 조합

• 사용자가 전체 정의

• 전용 포맷 설계/개발

• XML 포맷 사용

• WSDL + UDDI 등록

• 국제 표준형 포맷

• 사용자 정의 Element

• 국제 표준형 포맷

• Element 확장/조합

• 표준 Rule 규정 (K-V)

• 사용자 Key 정의

RDBMS NoSQL IoT Big Data Relational Data

• 대용량 데이터 • 분산형 구조 • Schema 유동적, 없음 • 구축/조작 복잡 • 정보분석/가공/판단

• 중소용량 데이터 • 중앙 집중형 구조 • Schema 고정적 • 구축/조작 용이 • 데이터 저장 및 검색

I

M

+

IoT 서비스 플랫폼 SW

[ IoT Storage : RDBMS + NoSQL 혼용, Big Data Analytics ]

[ IoT Data Format : XML, JSON과 Custom 포맷 혼용 ]

- Modular - - Integral -

Ⅳ. IoT Architecture 분석 오픈 소스 IoT 플랫폼 사례

56

• oneM2M 기반 오픈 소스 플랫폼 제공 연합체 (HTTP, CoAP, MQTT 프로토콜 바인딩 기술 적용)

• Open 디바이스 플랫폼(&Cube)과 서버 플랫폼(Mobius) 오픈 소스 제공

• BSD로 oneM2M Rel.1 반영 일부 소스 공개 (2015)

• Integral형 HW, SW 소스를 오픈, Modular형으로 전환 Open Innovation 및 IoT 시장확대

√ OCEAN – KETI (http://www.open-iot.net/ocean)

Mobius

&Cube

Knowledge 생성, Action으로 연결, 지능화 서비스 제공 사용자가 직접 Big Data에 접근, 수평적 통합 서비스 재생산

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스

57

√ IoT 산업 발전의 핵심 성공요소 : IoT 서비스

• IoT 산업 발전의 핵심 Point : Device, NW, SW, 플랫폼 자체가 아니라 수집된 데이터를 유의미하게 만드는 IoT 서비스임

• IoT는 데이터 중심 플랫폼으로 Device가 수집한 Context 데이터와 다른 서비스들을 함께 Mashup으로 제공

• 플랫폼은 공급자와 소비자로 이뤄진 Marketplace로써 소비자에게 Knowledge 형태의 차별적 가치를 제공해야 함

• Big Data Recombining의 Integration 역량 : Big Data의 수직적, 수평적 통합 Modular형 IoT 서비스로 변화

(Source : VisionMobile, IoT Breaking Free of Internet and Things, 2014)

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스

58

√ IoT 서비스 진화 : 모든 Player가 참여/조립, 재생산 가능한 Modular 서비스 제공

• Open 플랫폼 기반 IoT 모듈을 이용해서 개발자, 파워 유저, 일반 사용자 누구나 IoT 서비스를 조립

• Standard IoT 서비스와 함께 소비자가 직접 참여하여 IoT 모듈을 조립, 다양한 IoT 서비스 발굴/제공

• Open IoT Ecosystem 환경에서 모든 참여자가 상호 공유/참여/협업/재생산으로 서비스 가치 혁신

• IoT 서비스 사업자가 제공하는 표준 IoT 서비스 : End User가 IoT 서비스를 직접 기획하여 모듈처럼 조립하기는 어려움

• Open IoT 생태계의 모든 Player가 다양한 IoT Device를 플랫폼에 연동하여 직접 Custom IoT 서비스 설계/제작/조립

• IoT 3rd Party Device 제조사, 모바일 앱 개발자, 사용자 등 모두가 참여하는 IoT Ecosystem 구현, 플랫폼을 서비스로 제공

• IoT 서비스 전략 : Integral 아키텍처(핵심역량 기반 전문 서비스) + Modular 아키텍처(Open Innovation 기반 서비스)

Integral

Modular

Value 증가

• IoT 사업자 제공 기본 서비스 (Monitoring, Control, Management) Standard IoT Service I-I M-O

• Data와 Domain Knowledge 결합, AI, 전문가 Intelligence 서비스

• Big Data 기반의 Future Prediction API / 서비스 제공 (가공/통계/분석/예측)

• Vendor, User 서비스 조합 (Device 연결, Logic/Scenario, Mashup, UI/UX)

• 3rd Party Device 제조사, 모바일 APP 개발자, 소비자 참여 신규 서비스 제공

Big Data 기반 Analytics

융복합 Custom Service

I/M-I M-O

M-I M-O

Value-Added IoT Service : Convergence, Prediction, Intelligence

+ [ Big Data, Open Innovation M-I M-O형 IoT 서비스 추가 : 경쟁력 확보, 시장 확대 ]

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스

√ MOBIUS IoT Service Store 사례 : IoT 서비스 공급과 수요의 비즈니스 생태계 구축

59

• IoT 서비스 공급과 수요를 연결, 다양한 서비스 개발과 구매 환경 제공, 비즈니스 수익모델 제시

• 공급자 : Open IoT 서비스 플랫폼 기반 다양한 IoT 서비스 개발, IoT 서비스 스토어에 등록

• 수요자 : IoT 서비스 스토어를 통해 필요한 서비스를 선택, 구매, 사용, 평가, 유지관리

추천 디바이스

추천 앱

추천 토픽

• IoT 서비스 스토어를 구축하기 위해서는 제품 아키텍처가 Integral형 서비스에서 Modular형 서비스로 발전해야 함

- 현재 IoT 서비스는 소수이며 Market Place로서의 역할보다는 주로 기술적 연동에 초점이 맞추어져 있음

• Modular형 서비스는 Open IoT 플랫폼 환경에서 제공되며 디바이스, 앱, 서비스 등을 검증하여 표준화된 서비스를 제공

• 비즈니스 수익모델 : 공급자는 IoT 서비스 판매 및 유지보수 수익, IoT 서비스 플랫폼 사업자는 플랫폼 기반 수익 창출

[ Open IoT 플랫폼 MOBIUS 스토어 플랫폼 – Device, APP, Topic 등록, New Custom IoT Service 생성 ]

시장 구분 IoT 서비스 아키텍처 혁신 방향

B2C

B2B/G

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스

60

√ 시장 유형별 IoT 서비스 아키텍처 전략

• B2C 서비스 : 서비스 개발이 완료 후 Modular형 범용 서비스를 다수에게 제공, 이후 Open Modular형 서비스로 전환

- 시장조사 등 충분한 타당성 검토 후 소수 IoT 서비스 개발, 사용자 참여/조립이 가능하도록 공개하여 서비스 가치 혁신

- B2C 서비스는 모듈화된 IoT 제품을 대량 생산하여 표준화된 서비스를 제공해야 하며, Killer IoT 서비스 발굴이 중요함

- 이 때, B2C Killer IoT 서비스는 B2C 시장의 IoT 서비스의 First Igniter로써 시장확대의 역할을 할 것으로 기대됨

• B2B/G 서비스 : 특정 기업별 전용 Integral형 서비스 개발, 동일/인접 Industry 대상 기본 기능 Modular형 서비스 내재화

- 경쟁관계, 시장성 부족, 정책상 Modular형 전환이 어려운 경우 : Integral형 유지, 고도화(Function 강화), 핵심역량 자산화

- 초기 Integral 제품을 맞춤형으로 제공하는 Fine Tuning 역량이 중요, 기본 기능을 모듈화하여 재사용성을 높여야 함

(그림 : BI Intelligence Estimates)

(Closed) Integral

Closed Modular

(Closed) Integral

Closed Modular Open Modular

• Modular형 범용 서비스 사용자 참여/조립 Open 서비스

• Integral형 전용 서비스 산업 표준 Modular형 서비스

• 또는 Integral형 전용 서비스 유지 및 고도화

• Mass Market

• 대량 생산

• 범용/표준

• Project형

• 다품종 소량

• 전문/전용

Ⅳ. IoT Architecture 분석 MS Machine Learning 서비스 사례

61

Machine Learning으로 Big Data 분석 엘리베이터 고장예측, 사전수리, 운행회수 증대

Predictive Analytics is key Big Data capability

엘리베이터에 Azure IoT 적용

실시간 운행정보 실시간 수집

수집 데이터로 동적 예측모델 구축

고장 발생 전 고장예측, 사전 수리

엘리베이터 장애예측, 운행회수 증가

엘리베이터 유지비 감소, 안전성 증가 Machine Learning 엔진

[ ThyssenKrupp 엘리베이터 ] [ MS Azure IoT Suite ]

Prediction

Sensing

• IoT 플랫폼을 통해 Big Data 수집, 이를 기반으로 Integral성 Machine Learning 알고리즘으로 고장 예측 모델 구축

- Big Data 기반 예측 서비스 : Domain 지식을 머신 러닝 등을 통해 Fine Tuning 하는 Integral형 역량에 해당

• IoT는 다양한 산업 분야에서도 적용 가능, 산업혁명 Industry 4.0 등을 구현하는 데 핵심적인 역할을 담당

• Big Data 기반 IoT 서비스는 IoT 플랫폼 사업자의 고유한 Advantage에 해당되며 이를 가공/활용하여

2차 Intelligent IoT 서비스를 제공할 수 있는 Integral형 제품 아키텍처 설계/개발, 핵심역량으로 내재화로 경쟁력 확보

IoT Healthcare 서비스 사례

62

(Source : 구글-애플 헬스케어 빅매치 벌인다, 최윤섭, 테크&비욘드 2015년 1월호 [2015를 말한다])

• 미국 시장 동향 : Foundation Medicine사(社)의 FoundationOne으로 대표되는 암 유전체 분석이 2014년부터 크게 확대

- Personalized Medicine 서비스 확대 : 개인별 암 발생 유전자 정밀분석, 표적 항암제로 맞춤 의료 서비스 제공

• 애플 ‘HealthKit’ 플랫폼 : 웨어러블 디바이스와 앱으로 건강/의료 데이터 측정, 스탠퍼드 병원, 듀크 메디컬 센터로 전송

- 에픽 시스템즈(Epic Systems) 등 대형 EHR 기업과 협업으로 미국 대형병원의 3/4 이상을 헬스키트 생태계로 연결

• IBM 인지 컴퓨팅 ‘Watson’ : 세계 최고의 암 센터에서 환자 데이터를 분석, 최적의 치료법을 의사에게 권고

- 2014년 뉴욕 메모리얼 슬론 캐터링 암센터의 폐암 진단, 텍사스 MD 앤더슨 암센터의 백혈병 진단에 활용

※ MD 앤더슨 의사가 내린 판단을 기준으로 80% 이상의 높은 정확도로 백혈병 진단(환자 200명 대상)

[ 미국의 IoT Healthcare 사례 : 애플 HealthKit, IBM Watson ]

Ⅳ. IoT Architecture 분석

IoT Healthcare : AI 기반 경쟁자 추격이 어려운 Integral형 전문 의료 분석/예측 서비스 개발

• IoT 서비스를 전문 영역과 결합, 융복합 Integral형 IoT 서비스를 개발, Healthcare가 가장 대표적이며 기대되는 시장임

• ICT + Big Data 기반 Bio 분야 전문기술 적용 전문 서비스 제공, 외부 역량과 사업자 협업 새로운 IoT 생태계 창조

• IoT 플랫폼 외부와 내부의 핵심 역량을 조합하여 I-I M-O형 제품 아키텍처를 갖는 이상적인 IoT 서비스 개발/제공

• Healthcare 분야 AI 기반 IoT 서비스 제공으로 의료업계에 B2B 서비스 제공, 개인에게는 B2C 서비스 제공

Case : Industrial IoT (Modular)

63

Komatsu 중장비 기계 IoT 실시간 모니터링 시스템 : IoT + Big Data 기반 Rental New BM 개발

III. IoT Architecture

[ B2B and IoT Innovation Case : 일본 Komatsu의 Disruptive Technology ]

• Komatsu 건설 중장비 기계 원격 모니터링 시스템 • IoT RFID/GPS 이용 기계 위치, 가동상태, 유지보수, 도난 등 활용

RFID/센서

GPS/위성

• ‘90년 초 건설경기 하락 장비 Lease/Rental 선호

• 초기 KOMTRAX 원격 모니터링 시스템의 Infrastructure로 도입

상용화 관점의 활용방안 부족으로 개발 취소

• 장비 500대 보유 중 1,000대 신규 Big Rental Order 수주

KOMTRAX 재구축 시작 (New Rental Biz Model 발생)

전 세계 각 지역의 가동률 증감 Big Data 분석 (중국 사례)

건설경기/경제전망, 수요예측, 생산/투자계획, CS, 경영 활용

Big Rental New BM 개발, Top 1 Rental 기업 성장

[ Background and history ]

- 전 세계 70여 개 국가 30만여 대 장비에 적용 -

KOMTRAX 시스템 (BM 특허)

[ IoT 기술을 Module로 활용 New Biz Model 개발 (판매 렌탈) Big Data Analytics 경영에 활용 ]

중국 IoT 서비스 사례

64

중국 IoT 시장 : 최대 IoT 시장 중 하나, 서비스/플랫폼 벤치마킹, 테스트 마켓 대상

• 샤오미의 전략 : 스마트홈 시장 장악을 위한 디바이스 보급에 중점, 선(先) 기기 보급, 후(後) IoT 서비스 확장의 마켓 테스팅

• 중국 IoT 플랫폼 사업자 : 1차적으로 IoT 산업의 생태계를 구축하는 것에 초점을 맞춤

- IoT 산업 생태계 구축을 위해 IoT 구성요소인 B2B IoT 전용 네트워크 서비스, 단말 연동 서비스를 출시

- IoT 관련 기업체들의 다양한 IoT 서비스 개발 지원을 위한 IoT 인프라인 플랫폼 서비스를 제품화

• IoT 플랫폼 사업자가 Integral형의 다양한 IoT 서비스를 제품화하기 보다는 핵심 서비스 개발에 집중

• 초기 자생적 IoT 생태계 구축을 위해 Modular형 전용 네트워크, 디바이스, 서비스 관리 등 플랫폼 서비스를 제품화

(Source : 사물인터넷(IoT)에 꽂힌 中 IT 공룡들, ZDNet Korea, 2015.5.26)

(2015 세계 최대 가전박람회 CES 아시아)

• 중국의 IoT : 칩, 부품, 소프트웨어, 통신, 운영, 서비스의 포괄적 산업 생태계 구축/진화 중

- IoT 인터넷 플러스 : 중국 정부가 전통 산업에 인터넷을 접목, Smart City 구축

- 중국 정부가 미래 경제신흥 엔진으로 IoT Startup 적극 독려

• 샤오미 ‘미홈’(MiHome) : 스마트폰으로 거실의 기기들을 제어 (IoT 플랫폼 인프라 구축)

- 스마트홈 IoT 기기 : 정수기, 스마트 전구, 공기청정기, 체중계, 미밴드, TV 등

- 저가 정책으로 스마트폰, 웨어러블 디바이스 보급 확대, 부동산 기업들과 제휴

• 차이나 모바일 B2B ‘IoT 전용 네트워크 업무관리플랫폼’ : 세계 최초 IoT 전용 네트워크

- 다양한 스마트 기기를 클라우드 플랫폼을 통해 애플리케이션과 연동 지원

- IoT 기업의 서비스 구현 지원 / 금융, 웨어러블 업계 등 약 500만개 단말 연동

• 차이나 모바일 B2B ‘OneNet 클라우드 플랫폼’ : IoT Big Data 처리 엔진

- 업체들의 데이터를 실시간 모니터링, 문제점을 발견/경고, 정보 전달

- 6개월 만에 수십만 대 기기 연동, 일일 데이터 처리량은 테라 바이트급 수준

[ 중국의 IoT ‘인터넷 플러스’ 전략, IoT 플랫폼 사례 ]

Ⅳ. IoT Architecture 분석

65

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 개발 프로세스 : Fast Incubation

Lean Startup 기반 서비스 개발/출시 전략 : 시장 적응형으로 최종 IoT 상품을 빠르게 런칭

• First Mover로서 상품 런칭 : 시장성 검증 문제, 많은 리소스 소요, 엄격한 NPD 등으로 개발 장기화 실패 가능성 높음

• 처음부터 Killer 서비스 개발은 어렵고 Time to market 문제가 발생, 그러나 탈추격형 서비스 상품 런칭도 어려움

• IoT 플랫폼 특성상 1차로 런칭된 서비스를 반복적인 NPD 사이클을 통해 빠르고 시장성이 높은 상품으로 전환이 가능함

• SW를 통한 IoT 상품개발 용이, 개발속도 빠름, 낮은 Failure Cost, Collective Intelligence로 시장성 검증가능하기 때문임

• 최초 핵심 기능을 중심으로 Integral형 상품출시, 시장학습의 사이클을 통해 Modular형 최종 Killer IoT 서비스에 접근

• 초기와 중간 단계 IoT 서비스는 완성품보다는 Integral형 그룹상품 형태로 출시, 복잡한 NPD 프로세스 생략

• 시장수요가 일정 목표 수준까지 확대 시 통합 상품에서 Modular형 단독 상품으로 분리, 최종 IoT 서비스 완성

- B2C 시장의 Fast Follower 추격 회피 및 경쟁력 확보를 위한 상품에 적합(핵심 상품에 대한 BM특허 등 IPR 관리)

- 최종 IoT 서비스 뿐만 아니라 NW, Device 등 IoT 구성요소를 Module형 상품으로 출시 또는 O2O 연계 상품 출시

가치증가/시장확대 가장 빨리 Killer IoT 서비스에 근접

Ideas

Data Product

Measure

Learn Build

[ Lean Startup 기반 IoT 서비스 NPD Process ] [ IoT 서비스 개발 Cycle ]

Integral

Modular

1st cycle

2nd Cycle

3rd Cycle

최종 IoT 서비스

시장성이 가장 높은 상품

서비스 개발, 상품출시

Basic 서비스 개발, 상품출시

※ Market Learning Process 전략으로 IoT 서비스 Fast Incubation & Product Launching

…

Ⅳ. IoT Architecture 분석 Summary

66

구 분 주요 내용

전체 아키텍처 • IoT 서비스와 산업은 아직 Integral 아키텍처이며, Modular 아키텍처로 Innovation 진행 중

• IoT 서비스 플랫폼 사업자 : IoT 각 구성요소(부품)를 조립하여 최종 IoT 서비스를 제공하는 SET Maker Role 수행 • IoT 아키텍처 Innovation은 IoT 플랫폼을 통해 리딩되고 함께 혁신해야 IoT 산업과 시장이 성장할 수 있음

Sensor • 휴대폰, 반도체 등 세계 최고 기술력 활용, 대기업과 R&D 집중, 센서 전문 중소기업 육성 정부 지원 • 센서 칩 수입 및 단순 모듈 조립보다 장기적 관점에서 Integral형 중소 센서 전문기업 육성을 위한 국가전략 및 투자 필요 • 센서는 막대한 시간, 설비, 자본투자가 요구됨, 대기업-중소기업의 Captive Market 체인의 산업 구조 구축이 필요

Field Device

• Gateway는 Sensor/Actuator – Gateway간 상호 모듈로써 조립이 가능한 Modular 아키텍처가 대부분임

• 모듈형 Gateway가 IoT 산업 발전/혁신에 기여 : IoT 칩셋/모듈/제조사 증가, Power User 증가, IoT Product/수요증가

• IoT 산업은 I-I I-O 아키텍처 Modular 아키텍처로 Shift 예상 / IoT 핵심 경쟁력은 Integral 속성의 플랫폼이 될 것임

Network

• PAN 영역 NW는 칩 제조사가 MAC-PHY 계층 표준 프로토콜을 적용/개발, 모듈로 제공, Device 제조사는 모듈 선택/조합 • WAN 영역 NW는 I-I M-O 형태로 일반 IoT 사업자는 NW를 모듈로 선택/조합하여 Device 개발 • Integral성 IoT NW 아키텍처 미세조정 및 통합(IoT 트래픽 관리, 커버리지 확대, NW 표준화) I-I M-O로 혁신 • IoT NW 아키텍처 진화 방향 : 오픈 분산 Cloud NW로 진화, I-I M-O 아키텍처를 위한 Core Modular 기술도입

APP Protocol

• 표준 프로토콜 IoT Device 확대를 위한 장애요소 제거, APP 프로토콜이 Modular 아키텍처가 되도록 혁신 (M-I M-O)

• IoT 서비스 환경에서 자주 사용되는 타 산업/기관의 표준 프로토콜은 미세조정을 통하여 변환기능 제공

• IoT 플랫폼 아키텍처 2차 혁신 : 표준 IoT 프로토콜 + 산업 표준 프로토콜 New Function 추가 (다중 Black Box화)

Platform System • IoT Big Data 수집/분석, 다양한 IoT 서비스 개발 및 모듈형 서비스 제공을 위해서는 Cloud Platform의 아키텍처가 적합

• 구축, 운영, 유지보수가 쉬우며 탄력적 System 설계/배치/구성, Open API와 관리 Tool 제공, IDC 비용/인프라/리소스 절감

Platform SW

• 내부적으로 In-House 개발 SW는 Component 로 모듈화 자산화, One-Source Multi-Use의 M-I 형태 아키텍처로 혁신 • SW 개발은 모두 Open API 형태로 제공할 수 있도록 SDK를 개발/배포하여 M-O 형태의 아키텍처로 혁신 • IoT 플랫폼 : Open Source FW 활용 기본 아키텍처는 Modular형, 핵심 SW는 Integral형으로 구축, 핵심역량 내재화 • IoT 플랫폼의 Big Data 리소스 미세조정 및 통합 새로운 Value-Added IoT 서비스 개발/제공, IoT 서비스 혁신 추진

IoT Service

• Big Data Recombining의 Integration 역량 : Big Data의 수직적, 수평적 통합 지속적인 IoT 서비스 Innovation • IoT 관련 3rd Party Device 제조사, 모바일 앱 개발자, 일반 사용자 모두 참여하는 IoT Ecosystem 구현 • IoT 서비스도 Integral 아키텍처에서 Modular 아키텍처로 혁신하여 IoT 서비스도 Open Innovation 형태로 제공 • B2C는 Open Modular형 서비스로 전환, B2B/G는 Integral형에서 Modular형 서비스 전환 또는 Integral형 서비스 유지 • 플랫폼 사업자는 공통 플랫폼과 소수 핵심 IoT 서비스 개발에 역량집중, 다양한 서비스는 Open Innovation 전략 추진 • Lean Startup 기반 IoT 서비스 개발/출시 전략 : 시장 적응형으로 최종 IoT 제품을 빠르게 런칭

Ⅳ. IoT Architecture 분석 IoT 서비스 아키텍처 변화 구심점

67

IoT 구성요소들은 아키텍처 속성(M, I)과 변화 속도가 다름 : IoT Platform의 역할이 중요

구분 Sensor

/Actuator

GW

(Gateway)

NW

(Network)

IoT Service

Platform

User

Device

아키텍처

기본특성 I M M I I

아키텍처

변화속도 느림 보통 빠름 빠름 보통

구성요소

속성 부품/모듈

중간

SET Maker 부품

최종

SET Maker

중간

SET Maker

핵심역량

모듈화 역량 통합 역량 모듈화 역량 통합 역량 통합 역량

정밀/복합센싱

저가/저전력

부품/소형화

전자/기계기술

회로설계/조립

HW,FW기술

저가/저전력

부품/표준화

NW 인프라

트래픽 관리

연결성 확보

Protocol

Device 연동

Data/SW기술

Service 개발

Operation

회로설계/조립

HW,FW기술

성능/품질/부품

UI/UX

(Integral)

(Modular)

IoT 구성요소(산업)

Time

Architecture

Sensor Actuator

Gateway

Network

IoT Platform

User Device

IoT Service

• IoT는 여러 구성요소들의 결합, 서로 다른 회사의 제품 아키텍처를 연결해야 하므로 IoT 서비스와 산업발전이 가속화 되기 어려움

• HW 특성이 강하고 다양한 부품이 존재 시 변화 속도가 느리며, SW 특성과 표준화의 영향력이 강할수록 변화 속도가 빠름

• IoT 구성요소 각자 변화 속도가 다르므로 최종 IoT 서비스를 제공하는 서비스 플랫폼 사업자의 연결/통합/조율의 리딩 역량이 필요함

• IoT 구성요소를 Modular형으로 변화시키는 핵심 요인은 서비스, 시장, 표준화, 오픈 소스 등이며, 이 중 서비스가 가장 강력한 요소임

• IoT Killer 서비스와 사용자 디바이스에 의해 시장이 확대되고 수요가 증가하여 IoT 구성요소의 변화 속도를 더욱 가속화시킬 것임

Ⅴ. KT IoT Platform 소개

Ⅴ. KT IoT Platform 소개 IoT 서비스 플랫폼

69

√ GiGA IoT 플랫폼 : 3MP(Monitoring, Measurement, Management)

구분 내용

특장점

• Open API 기반 개방형 IoT 플랫폼 구조

• 표준 프로토콜 인터페이스(Device, Service) 제공

• KT Cloud 기반의 Scalability가 높은 시스템 아키텍처 구현

• 개발자 지원 사이트 제공 (IoT Makers : http://iotmakers.olleh.com)

• IoT서비스 구현 시 개발기간을 단축하고 개별 시스템 유지보수 비용 절감

• KT 그룹의 ICT+ Cloud + 관제 + Operation 역량이 집결된 E2E IoT 서비스 제공

주요 기능

• 고객 맞춤형 Dynamic Dashboard

- Ready-Made의 직관적인 관제 UI/UX 구성 및 사용자가 자유롭게 편집 가능한 Editor 구현

- 서비스별, 사용별 Dynamic 관제 UI/UX 개발에 용이(Layout 설정, Theme 설정 등)

• 관제 핵심 Process 구현

- Biz Domain의 IoT 서비스 이해 및 컨트롤에 필수적인 Core Data 관리 및 Event Process 제공

- 대용량 IoT 데이터 관리를 위한 분산처리 Big Data 관리 및 Rule Set 관리 구현

• Standard 단말/시스템 Gateway

- 다양한 단말과 시스템을 손쉽게 연결하기 위한 표준 프로토콜 가이드 및 API 제공

- 3rd Party 제조사의 Adaptor와 연동이 용이한 구조

Reference • 가스정보 원격검침, 실내 공기질 분석, 태양광 발전소 관제, 음식물 종량제 관제 등

• 모든 사물과 디바이스를 손쉽게 연결, 판단, 제어, 다양한 IoT 서비스를 신속하게 구현

• Cloud 기반 인프라에서 안정적이고 확장된 서비스 제공, KT의 ICT, Cloud, 관제 등의 핵심역량 집중

Ⅴ. KT IoT Platform 소개 GiGA IoT Makers

70

IoT Device Alliance Device 벤더 파트너 연합

Open Innovation 기반 IoT New Biz Model 개발

Open IoT 서비스 Platform 표준 Protocol, 범용 App 지원

[ 공개 Device 선택 ] [ 표준 API/SDK 제공 ] [ 사용자 APP 제공 ] [ Open 플랫폼 제공 ]

IoT Business 전략 : KT IoT Partnership 연합(2016, 약 400개사), 외부 Open Innovation, IoT 표준화

Ⅴ. KT IoT Platform 소개 IoT 공통 플랫폼 진화

71

IoT 부품 A IoT 부품 B IoT 부품 C

IoT 단위 서비스 A

IoT 단위 서비스 B

IoT 단위 서비스 C

IoT 융복합 서비스 A

IoT 융복합 서비스 B

IoT 융복합 서비스 C

Fine Tuning, Integration

IoT 공통 플랫폼

(Big Data + SW 통합 + NW 인프라 역량)

에너지 헬스 환경

[ 수직적 통합 ] [ 수평적 통합 ]

[ IoT 플랫폼 발전 방향 ]

[ IoT Platform Innovation 전략 ]

• 현재 Domain별 단일 IoT 서비스 제공 향후 플랫폼 내부적으로 미세조정 및 Integration 수행

- IoT 플랫폼의 모든 Domain과 Industry를 상호 연결시키는 공통 플랫폼 전략으로 수직적 + 수평적 통합 전략 추진

• 향후 Industry/Domain의 모든 Data 통합 및 조합을 통하여 새로운 융복합 IoT 서비스 개발/제공

※ 통합 역량 : Big Data 역량, Industry/Domain Knowledge, IoT 서비스 사업화 역량, SW 통합역량, NW 인프라 역량

…

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

아파트 음식물 쓰레기 배출량 및 과금 정보 제공, 장애정보 모니터링 및 유지보수 서비스

음식물 종량제 수거함 관제

73

IoT 서비스 Sensor

/Actuator

GW

Device Protocol

IoT

Platform Protocol

User

Device

I-I M-O - I-I M-O (I-I I-O)

I-I M-O

(I-I I-O)

I-I M-O

(I-I I-O)

I-I M-O I-I M-O

구축 내용 GW

Embedded

Custom

Firmware

Custom

Protocol

Open

Platform

Standard

Protocol

Middleware

PC, Mobile

Integral Modular

Integral

Modular

• 최초 IoT 서비스 아키텍처 : I-I I-O (3G 통신모듈 NW 구성, 제조사 개발 FW와 사설 프로토콜 사용)

• 현재 IoT 서비스 아키텍처 : I-I M-O (사설 프로토콜 연동 SW 모듈화, 신규 수거함 수요 발생 Site는 모듈형으로 구축)

• Integral 아키텍처로 개발 FW 및 SW Component 모듈화, 구축/운영 SOP 정립 이후 Modular 아키텍처로 전환

• 모듈 형태 구축, 개발 Cost 절감, 납품기간 단축 전국 지자체에 대량 서비스 제공, 관제 서비스로 사업 연속성 확보

• 플랫폼 사업자 내부 관점에서 M-I M-O로 전환된 상태, 성장기 시장에 해당하며 Major급 경쟁사 존재

• 내부 모듈화된 협력사와 Partnership 강화, 신규 Function 개발(R&D) 등 Integral 아키텍처 전략 필요

음식물 종량제 수거함

3G 이동통신망

RFID Reader

Internet

PML 표준 Protocol

Firmware

환경관리공단

관제센터

Middleware

IoT Platform

Custom Protocol

Custom Protocol

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

식물공장 온도, 습도 등 생장 환경 정보 모니터링, Pump, Heater 등 자동제어

강릉 전원마을 Smart Farm

74

Integral Modular

Integral

Modular

• 최초 IoT 서비스 아키텍처 : I-I I-O (Serial 및 LTE 라우터 NW 연결, 제조사 개발 FW와 사설 프로토콜 공개 및 기술협력)

• 현재 IoT 서비스 아키텍처 : I-I M-O (사설 프로토콜 연동 SW 모듈화, 신규 Site는 일부 Modular + Integral형 구축)

• Integral 아키텍처로 개발 SW Component 모듈화하였으나 Smart Farm 구축 Site별 요구사항(Function) 상이

일부 Modular + Integral 아키텍처로 전환 / 개발비용 대비 구축 Site 수 적음 ROI 낮음, TCO 증가, SOP 부재

• 시장확대 전까지 대규모 투자나 개발 지양, 기 개발 SW는 모듈화/자산화, 신규 시장 확보를 위한 Marketing 실행

IoT 서비스 Sensor

/Actuator

GW

Device Protocol

IoT

Platform Protocol

User

Device

I/M-I M-O I-I M-O I-I M-O (I-I I-O)

I-I M-O

(I-I I-O)

I/M-I M-O

(I-I I-O)

I-I M-O I-I M-O

구축 내용 온/습도

Pump

Custom

Embedded OS

Custom

Protocol

Open

Platform

Custom

Protocol

PC

Mobile

RESTful API 스마트폰

관제센터 IoT Platform

RTU 컨트롤러 (Gateway)

전원마을 버섯 식물공장

Pump, Heater, Cooler, FAN 온수온도, 습도, CO2

LTE Router

Internet

Custom Protocol

Custom Protocol

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

M2M 단말을 통해 여행자 위치 추적, 긴급상황 시 SOS 호출 및 경찰청 연계, 여행자 안전 보호

제주 올레길 여행자 지킴이

75

Integral Modular

Integral

Modular

• 최초 IoT 서비스 아키텍처 : I-I I-O (전용 SW 모발일 단말 개발(FW), 사설+표준 프로토콜 혼합, 영상전송 기능)

• 현재 IoT 서비스 아키텍처 : I-I M-O (사설 프로토콜 연동 SW 모듈화, 신규 Site는 일부 Modular + Integral 구축)

• Integral 아키텍처로 개발 FW 및 SW Component 모듈화, User 전용 Private Closed IoT 플랫폼 구축

Modular(펌웨어, 연동 SW) + Integral 아키텍처 전환 (User 요구사항 변동 서비스 Function 변동, Fine Tuning 필요)

전용 Mobile Device(UE)

Internet

Custom Protocol + 표준 LBSP Protocol

Private IoT Platform

제주지방경찰청 112 상황실

GPS 측위

3G 기지국 카메라, SOS 버튼

(위치/이미지/영상정보)

IoT 서비스 Sensor

/Actuator

GW

Device Protocol

IoT

Platform Protocol

User

Device

I/M-I M-O - I-I M-O (I-I I-O)

I-I M-O

(I-I I-O)

I/M-I M-O

(I-I I-O)

I-I M-O I-I M-O

구축 내용 GW

Embedded

Custom

Firmware

Custom

Protocol

Closed Platform

Custom

Protocol PC

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

치매노인 위치 관제 및 보호, Safe Zone 이탈 시 보호자에 경보, 군청 관제실과 긴급통화 기능

울주 사회적 약자 보호 솔루션

76

Integral Modular

Integral

Modular

• 최초 IoT 서비스 아키텍처 : I-I I-O (전용 HW, SW 모바일 단말 개발(PCB, FW), 사설+표준 프로토콜 혼합, FOTA 기능)

• 현재 IoT 서비스 아키텍처 : I-I M-O (사설 프로토콜 연동 SW 모듈화, 신규 Site는 일부 Modular + Integral 구축)

• 최초 Integral 아키텍처로 개발 FW 및 SW Component 모듈화, User 전용 Private Closed IoT 플랫폼 구축

Modular(펌웨어, 연동 SW) + Integral 아키텍처 (User 요구사항 변동 서비스 Function 변동, Fine Tuning 필요)

• Cell 측위를 위한 LBS 플랫폼(아웃소싱)과 추가 연동 SW 개발 (Integral형으로 개발 완료, Modular형 컴포넌트 제공)

울주군 전용 Mobile Device

Private IoT Platform

울주군청 관제실 GPS 측위

기지국 Cell 측위

카메라, SOS 버튼

(위치/음성통화)

Custom Protocol

옥내/옥외 Wi-Fi 측위

LBS 플랫폼

Internet

KHUB/SDP API

IoT 서비스 Sensor

/Actuator

GW

Device Protocol

IoT

Platform Protocol

User

Device

I/M-I M-O - I-I M-O (I-I I-O)

I-I M-O

(I-I I-O)

I/M-I M-O

(I-I I-O)

I-I M-O I-I M-O

구축 내용 GW

Embedded

Custom

Firmware

Custom/Standard

Protocol

Closed/Open

Platform

Custom

Protocol PC

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

건물 에너지 사용량 실시간 모니터링, 전력 Peak 관리를 위한 에너지 사용 부하제어

강원대 에너지 관제

77

Integral Modular

Integral

Modular

Private IoT Platform

강원대 전기계

Internet Serial Ethernet

Modbus Protocol

분전반

• IoT 서비스 아키텍처 : M-I M-O (Serial NW 구성, 제조사 개발 FW와 Modbus 표준 프로토콜 적용, 한전 계량기 연동업체)

• IoT 서비스를 위한 내부 구축 공사 필요 (전력공사 : 분전반 DM 설치 공사, LAN 공사 등) 일부 Integral 아키텍처

• IoT 서비스 중 대규모 공사가 필요한 서비스 존재 전체 IoT 서비스 관점에서 Integral 아키텍처에 해당

• M-I M-O 아키텍처 타 사업자도 MCU를 모듈로 조립, 용이하게 구현 가능, 협력 또는 독자적 영업 (Loose Coupling)

IoT 서비스 Sensor

/Actuator

GW

Device Protocol

IoT

Platform Protocol

User

Device

M-I M-O I-I M-O I-I M-O M-I M-O M-I M-O I-I M-O I-I M-O

구축 내용 DM Standard

MCU

Standard

Protocol

Closed

Platform

Custom

Protocol PC

MCU Controller

Digital Meter

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

아파트 지하 주차장 조명 Dimming Level 모니터링 및 자동제어, 에너지 절감

울산 성원 상떼빌 조명관제

78

Integral Modular

Integral

Modular

• IoT 서비스 아키텍처 : I-I M-O (Device 제조사 상이, 상호 Serial 연결, 제조사 개발 FW와 Modbus 표준 프로토콜 적용)

• Sensor/Actuator와 Gateway 제조사 상이 2개의 Device 연동을 위한 프로토콜 설계/개발, Dimmer와 MCU FW 변경

• Device 제조사 전용 Custom 프로토콜 사용시 상호 연동을 위한 신규 프로토콜 설계/개발 필요 Integral 아키텍처

• IoT 서비스 제공을 위해 비표준 Device 연동 시 MCU가 표준을 따르더라도 하위 Interface는 Integral형이 됨

IoT 서비스 Sensor

/Actuator

GW

Device Protocol

IoT

Platform Protocol

User

Device

Sensor

/Actuator

M/I-I M-O I-I M-O I-I M-O I-I M-O M-I M-O M/I-I M-O I-I M-O I-I M-O

구축 내용 MD Sensor

Dimmer

Custom

Protocol

Standard

MCU

Standard

Protocol

Open

Platform

Custom

Protocol PC

관리사무소

Internet

MCU Controller

Serial Ethernet

Modbus 표준 Protocol

MD Sensor, Dimmer

IoT Platform

[ Vendor 1 ] [ Vendor 2 ]

Custom Protocol 표준 Protocol Integral Modular

(신규 Protocol 설계/개발)

IoT Platform

(표준 Protocol 적용)

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

POS 시스템 정보, 장애 정보, 로그상태 관제, POS 전용 NW 회선 상태 관제

SPC그룹 POS 관제

79

Integral Modular

Integral

Modular

• IoT 서비스 아키텍처 : I-I I-O (POS 단말과 유선/LTE 라우터 NW 구성, 사설 프로토콜 신규 설계 및 개발)

• POS 단말용 전용 Agent SW 별도 개발 + POS 단말과 Platform 연결을 위한 사설 프로토콜 개발

• 완전한 I-I I-O의 Integral 아키텍처로 해당 POS 전용으로만 사용 (업체별 POS 단말 플랫폼이 전혀 다름, 1회성 Project)

• Integral형 IoT 서비스 경험으로 해당 Domain 지식과 기술 내재화 동종업계 사업제안/컨설팅, 전문 IoT 시장개척

IoT 서비스 Sensor

/Actuator

GW

Device Protocol

IoT

Platform Protocol

User

Device

I-I I-O I-I M-O I-I M-O I-I M-O I-I I-O I-I M-O I-I M-O

구축 내용 Printer 등 POS 단말 Custom

Protocol

Closed

Platform

Custom

Protocol PC

매장 POS 시스템

Private IoT Platform

SPCN IDC

POS Terminal

Internet LTE Router or Wired Ethernet

POS Terminal Agent SW : Custom Protocol

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

아파트 Smart 도어벨 : 방문자 벨 호출 시 스마트폰으로 실시간 확인/통화, 도어락 원격 개폐

Gate Cam 방문자 관제

80

Integral Modular

Integral

Modular

• 최초 IoT 서비스 아키텍처 : I-I I-O (댁내 Wi-Fi NW 활용, 제조사 개발 FW와 제어/음성/영상용 IoT 사설 프로토콜 개발)

• 향후 IoT 서비스 아키텍처 : M-I M-O (표준 단말 개발/공급, 연동 SW 모듈화, Home IoT 서비스 구축)

• 최초 Integral 아키텍처에서 FW 및 SW 모듈화, 단말 개발 완료, SOP 정립, 상품 런칭 시 Modular 아키텍처로 전환

• Modular 전환 전 충분한 타겟 시장 조사 후 진입, 이후 다수 가입자 기반 마련 필요 (사업성 타당성 검토)

IoT 서비스 Sensor

/Actuator

GW

Device Protocol

IoT

Platform Protocol

User

Device

I-I I-O

( I-I M-O) - I-I M-O

I-I I-O

( I-I M-O)

I-I I-O

( I-I M-O)

I-I I-O

( I-I M-O) I-I M-O

구축 내용 GW

Embedded Gate Cam

Custom

Protocol

Open

Platform

Custom

Protocol

PC

스마트폰

아파트 세대 도어벨

Gate Cam 카메라 단말

스마트폰

Internet

Home Wi-Fi IoT Platform

Custom Protocol Custom Protocol

RESTful API Socket

(텍스트/음성/영상)

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

차량 운행상황(위치,고장∙사고,연료 소모량, 난폭∙부주의 운전 등)관제 및 정보분석 서비스 제공

DTG 차량 운행관리 시스템

81

Integral Modular

Integral

Modular

IoT 서비스 Sensor

/Actuator

GW

Device Protocol

IoT

Platform Protocol

User

Device

M-I M-O - I-I M-O I-I I-O (M-I I-O)

M-I M-O I-I I-O I-I M-O

구축 내용 GW

Embedded DTG

Custom

Protocol

Closed

Platform

Custom

Protocol

PC

스마트폰

DTG/EMS Internet

관리자

Custom Protocol H사 DTG 플랫폼

차량 DTG 무선 단말

차량 위치 및 운행정보

DTG 전용 Closed Platform

• IoT 서비스 아키텍처 : H사 아웃소싱 개발 M-I I-O M-I M-O (외부 SW Platform + NW, 서버, 관제 등 Operation)

• Inside : 외부 역량을 Modular로 활용, Outside : 표준 DTG 단말 개발/공급, B2B Mobile IoT 서비스 상품화

• I-I M-O : FW와 SW 모듈화, SOP 개발, 영업채널 구축, 플랫폼 기반 ASP형 서비스 안정화

• 시스템 플랫폼 외부 의존성, Upgrade 개발/유지비용, 기술이전 및 Partnership 이슈 발생

• 법인택시 등 시장수요 포화/시장성숙(‘13년 사업용 차량 DTG 의무화), 부가 서비스 등 Process 기반 아키텍처 혁신 필요

※ DTG: Digital Tachograph

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study Conclusion

82

IoT Platform : IoT Ecosystem의 모든 Domain을 연결, 수평적으로 통합하는 Industry Chain

• Platform Centric : 플랫폼 기반으로 IoT Ecosystem 진화, Coordinator로서 IoT 산업 전체 Leading

• I-I M-O 아키텍처 포지셔닝 : Closed Integral 기반 아키텍처로 핵심역량 확보/내재화, 경쟁력 강화

• I & M 아키텍처 포트폴리오 : 모든 Player가 IoT Platform에 참여, 가치창출, 서비스 개발 환경 조성

• IoT Platform 사업자 역할 : Integral Set Maker Modular Set Maker로 개방 및 아키텍처 혁신

• 연결성과 상호 의존성 : 모든 구성요소(부품)이 Platform을 중심으로 연결, Interface 표준화

• 상호 협력과 커뮤니케이션 : IoT Ecosystem 에서 협력, 협업, 커뮤니케이션은 필수조건

구분 Key Implications

• 플랫폼 기반 사업 형태 플랫폼은 1회성 Project형 보다는 주로 Modular 아키텍처를 통한 연속성이 보장된 사업에 더 타당함

• 플랫폼의 Modular 특성 비표준 Device, 프로토콜이라도 플랫폼 구축 및 안정화 시 내부적으로 Modular 제품의 서비스 가능

• IoT 서비스 가치 평가 최종 IoT 서비스의 Value 창출 여부 즉, 고객과 시장이 IoT 서비스 평가 및 Sustainability 확보

• IoT 아키텍처 Positioning I-I M-O 아키텍처 전략으로 IoT 서비스 경쟁력 확보, Integral로 IoT 핵심역량 내재화 및 자산화 필요

• IoT Open Innovation 전략 Open IoT 플랫폼에 모든 User와 Device 참여 Open Innovation으로 IoT 가치 창출 및 서비스 개발

• IoT Partnership 전략 IoT의 다양한 Player들의 참여와 상호 협력을 통해서만 IoT 서비스 및 산업의 시너지가 창출

• IoT 서비스(산업)의 진화 아키텍처 Cycle 존재, I M I M으로 변화 / IoT SW는 Fine Tuning으로 I M으로 진화

• IoT 기술 표준화 시장수요 증가 원가절감/대량생산 Modular 아키텍처 전환 필요 표준화가 중요한 이슈

I-I M-O IoT 아키텍처 혁신

83

• IoT 플랫폼 사업자 아키텍처 혁신 : Integral SET Maker Modular SET Maker로 Positioning

• I-I M-O로 핵심역량 내재화/자산화 및 IoT Biz 경쟁력 향상, IoT Coordinator로서 IoT 산업 Leading

• 모든 산업이 IoT Ecosystem 내에서 독자적인 가치와 수익을 창출할 수 있는 플랫폼 서비스 제공

• IoT 서비스와 사용자 디바이스가 IoT 시장 성장을 가속화, B2C 시장 전문 서비스 발굴 및 사업화 집중

Ⅵ. IoT 서비스 Case Study

1. Technology – Factory 표준/비표준 Things 연동, Data 처리/관리, IoT 인프라 및 플랫폼 제공, SW기술 모듈화

2. Service – Marketplace Domain 지식 + Big Data 기반 분석/예측, IoT 영업/기술 Operation 역량, Biz 생태계 구축

Integral Modular

SET Maker IoT 부품 Supplier

IoT Service Platform NW, System, Other Platform

Integral

Modular

I-I M-O형 SET Maker

Modulation

+

Telecom’s Advantages

미세조정 + 통합 역량

- IoT Service Factory & Marketplace -

[ 종합 IoT 사업자로서 E2E IoT 서비스 혁신, IoT 산업 발전 인프라 제공 ]

• IoT 서비스 플랫폼 Device 연동, System HW/SW, Big Data, IoT Service

• IoT Network 인프라 WCDMA, LTE, GiGA Internet(5G, Private IoT NW)

• IDC 및 Cloud 시스템 IaaS, SaaS, PaaS, Server Hosting, Co-Location

• ICT 서비스 플랫폼 LBS 플랫폼, olleh GIS 플랫폼, OTA, SMS 등

• Managed IoT 서비스 원격관제 대행, Device 및 시설 임대/운영, 유지보수

고객관점(Outside)

내부관점 (Inside)

Appendix

Future IoT

85

IoT 발전단계 세부 내용 아키텍처

IoT 1.0 (디바이스 연결 단계)

• 초기 단계로 인터넷에 사물을 연결하는 기술 중심

• 네트워크에 연결된 사물의 기능이나 정보가 제한적, 실시간 데이터 조회 수준 I-I I-O

IoT 2.0 (인프라 구축 단계)

• 중간 단계로 사물이 주변 환경을 센싱하는 능력으로 다른 사물과 연결 가능

• 센서와 통신모듈 가격 하락, 통신기술 발전 등으로 인터넷에 연결된 기기 수가 급격히 증가

• 데이터 수집, 분석 Big Data 플랫폼, 예측분석, IoT 미들웨어 등 다양한 인프라 기술 개발

I-I I/M-O

IoT 3.0 (산업 핵심 솔루션 개발 단계)

• 사물의 자동 수행 능력과 상호 연결성을 이용하여 산업 혁신을 위한 솔루션을 만들어가는 시기

• 자동차, 교통, 스마트홈, 에너지, 보안, 금융, 헬스케어, 제조업 등 광범위한 분야에서 서비스 구현 I/M-I M-O

Appendix

(Source : IBM, Internet of Things Cloud Future Directions, 2014)

M I

I

M

IoT 2.0 IoT 3.0

Next IoT

IoT 1.0

+

+

IoT가 진화하면서 Modular형 아키텍처로 발전, Integral형 아키텍처는 핵심역량이 됨

제조업

매출액 증가율 추이 (%)

애플과 삼성전자

영업이익률 추이 (%)

삼성전자

분기별 영업이익 추이 (조 원)

IoT 기반 제조업 Innovation

86

Appendix

• 한국 제조업이 중국 등 신흥국 추격으로 Integral형에서 Modular형으로 전환되면서 성장률 감소, 경쟁력 저하

- 한국 제조업의 경쟁전략 : ‘더 빨리 더 싸게’ Fast Follower 전략이었음(효율적 제조능력, 생산기술 확보를 통한 경쟁우위)

- 제조업의 경쟁력 소멸 : 중국 등의 추격, 단순 생산과 조립부문 추격 용이, 제조업의 부가가치가 저하됨

• 첨단기술 Integral형 고부가가치의 신제품 개발 또는 제품과 ICT 서비스를 결합한 신규 Biz Model 개발 필요

- 제 3차 산업혁명 예견 : 제조업 ICT, IoT의 변화와 역할에 주목, 제조업의 SW 역할 증대

- 현재 제조업의 아키텍처는 기술발전, 경쟁환경 변화 등의 Mega Trend에 따라 M-I M-O 아키텍처로 변화됨

- IoT 기반 제조업+서비스가 결합된 Integral형 신규 Biz Model을 개발하여 I-I M-O 아키텍처로 혁신해야 함

자료 : 한국은행 자료 : 하나대투증권 자료 : 한국은행

제조업의 위기 극복 : IoT를 결합하여 신규 Biz Model 개발, Integral형 아키텍처 혁신

독일 Industrie 4.0

87

Appendix

Industry 4.0 : 4차 산업혁명 (IoT+CPS)

• 배경 : 고령화/저출산 인구구조, 중국 등 경쟁환경에서 제조업 강국 유지 (노동 : 기계 / 기술자 : 창의적인 기술개발과 혁신)

- 최초 제조업 생산은 Integral형 외부 환경에 따라 Modular형으로 변화 Integral형 핵심역량 기반 경쟁전략 필요

• 현황 : 2011년부터 약 2900억 원 투자, 연구기관과 BMW, 티센크루프, DHL 등 대기업 참여, 5개 스마트 팩토리 구축 중

• Industry 4.0 개념 : 모든 산업설비에 IP할당, 인터넷을 통해 서로 대화, 상황에 따라 능동적 판단 및 작업방식 결정

- 공장의 모든 요소(Things)들을 IoT를 통해 연결하고 CPS를 구축, 지능적으로 운영될 수 있도록 Smart Factory 구축

- IoT : ICT 기반 인터넷을 통해 다양한 사물들을 연결, 진보된 서비스를 제공하는 기반 시스템

- CPS : 사이버 세계와 물리 세계의 통합, 사물들이 서로 소통하여 자동적, 지능적으로 제어되는 시스템

(Source : 한국경제, 2014.01)

Smart Factory

(Source : IBM, Internet of Things Cloud Future Directions, 2014)

독일 정부가 추진하고 있는 제조업과 ICT가 융합된 차세대 제조업 기술 전략

독일 Industrie 4.0

88

Appendix

• 생산관리 및 공급사슬 관리 효율 증대 - 업무 담당자에게 필요한 시점에 적합한 정보, 디바이스, 이해 당사자(공급자, 유통회사 등)와 연결하여 운영효율 향상 • 정보 흐름, 의사결정, 시장 대응의 속도 향상 - 디바이스와 운영 및 기간업무 프로세스를 연결하여 보다 신속한 대응과 의사결정이 가능하도록 지원 - e.g. GM : 습도가 높은 경우 시스템이 차체를 다른 공정으로 이동, 선작업 자동지시 재도장율 감소, 가동시간 최대화 • 실시간 Big Data 확보를 통해 비즈니스 통찰력 향상 - 인터넷에 연결된 센서, 액츄에이터, 비디오 캠, RFID 등에서 수집된 데이터를 분석, 업무 담당자나 장비의 의사결정 지원

제조분야 IoT 기대 효과

Industry 4.0 제조 시나리오

(Source : IBM, Internet of Things Cloud Future Directions, 2014)

Smart Factory