전기전자/정보통신

Nikkei Electronics_2016.12. 특집 (p41~60)

IoT 통신, BLE가 독주
무선통신기술


제1부. 전체동향 편
모든 사람∙물건에 BLE, 대기업 속속 채용

IoT를 실현하는 무선통신기술로서 Bluetooth Low Energy(BLE)가 급속히 대두하고 있다. 이는 주변의 물건에 비콘(Beacon) 발신 기능을 갖는 BLE 태그를 부착하여, 물건을 찾거나 분실물 검색에 사용하는 것이다. 미국을 중심으로 이미 1,000만 개 이상의 BLE 태그가 출하된 상태다. 각 개인이 여러 개의 IoT단말을 소유하는 세계가 현실이 되었다.

IoT(Internet of Things)는 그 용어와 화제성이 먼저 유행하였지만 좀처럼 핵심 비즈니스가 보이지 않았다. 이 IoT를 실현하는 중핵 기술로서 최근에 두각을 나타내기 시작한 기술이 있다. 단거리무선통신규격인 BLE를 이용한, 물건이나 사람의 위치 정보나 기기제어용 인프라 등을 제공하는 기술이나 서비스다.

이 BLE에 근거한 IoT는, IoT의 모습 자체를 크게 변화시킬 것 같다. 기존의 IoT의 대부분은 원칙적으로 이동하지 않는 전용 센서 단말이 계층적으로 연결되어 클라우드 상의 서버 등에 데이터를 보내는 구조였다.

한편, 새로운 BLE 베이스의 IoT에 계층은 없다. 일상생활에서 이용하는 모든 물건이나 사람에게, BLE 태그라고 불리는 소형통신모듈이 붙어 통신 노드(Node)가 되며, 게다가 그들이 자유롭게 이동해 간다. BLE 태그의 출하 수는 최근 2년 정도 사이에 폭발적으로 증가하였다. 가까운 미래에 물건들이 서로 그물 코처럼 연결되어 정보를 거래하는 IoT 세계가 실현될 것 같다.

-- 과거의 광고형 비콘은 고전 중 --
급증하고 있는 BLE 태그의 현시점에서의 주요한 역할은 비콘이라고 불리는 ID정보의 발신이다. 단, BLE를 사용한 비콘은, 어떠한 용도에서 사실상 실패한 경험을 가지고 있다. 그것은 O2O마케팅 등의 광고나 마케팅 수단으로서의 용도다. 예를 들면, 상점가에서 비콘 발신기를 각 점포 앞이나 매장 안에 배치하고, 사람이 다가서면 상품 정보나 쿠폰을 스마트폰에 표시함으로써 소비자의 구매 의욕을 높이도록 한 것이다.

계기는 2013년에 미국 애플사가 iOS7에서「iBeacon」을 이용 가능하도록 한 것이다. 그 직후부터 다양한 실증 실험이나 실제 비즈니스에 대한 의욕적인 시도가 추진되었다. 그러나 그 대부분이 눈에 띄는 시장 확장으로 연결되지 못하고 단발의 시도로 끝났다. 2015년 중반에는「비콘은 끝났다」라는 목소리가 나오기도 하였다. 이유는 비콘을 광고 수단으로 사용하는 방법에 대해,「소비자가 (그 수고에 대해) 필요성을 느끼지 않았다」(NTT도코모)라는 견해가 있다.

소비자가 비콘을 수신하기 위해서는, 수신할 때마다 다른 어플리케이션의 인스톨이 필요하다. 어플리케이션은 비콘의 대기 상태가 되기 때문에 소비전력이나 메모리도 무시할 수 없는 크기가 된다. 그리고 가게 앞을 지나가는 것만으로 스마트폰에 빈번하게 수신되는 다수의 광고는 반드시 환영 받는다고 할 수 없으며, 번거롭게 느끼는 이용자는 어플리케이션을 정지해 버린다.

-- 약 2년에 1,000만 개 이상 출하 --
한편으로 고전하는 광고 형 비콘과 바통 터치하듯 또 다른 비콘 제품에 많은 이용자들이 급속하게 모이고 있다. 그것은 물건 찾기/유실물 발견용 BLE 태그다. 이를 개발하는 2개의 대기업이 미국의 Tile사와 미국의 TrackR사다. 이들 회사는 2016년 10월까지의 약 2년 동안 각각 누계 600만 개, 350만 개의 BLE 태그 제품을 출하하였다.

일본에서 이 시장에 처음으로 참여한 회사는, 이전부터 물건 찾기 검색 용 포털 사이트를 개설한 MAMORIO(옛 Otoshimono닷컴)다. MAMORIO도 2016년 1월에 일반 발매를 시작한 이래, Tile사 만큼은 아니지만 급속하게 출하 수가 증가하고 있다. 「2016년 8월의 누계 출하 수는 1월 대비 약 70배로 증가하였다」(MAMORIO의 마스키(増木) 대표)고 한다. 2016년 중반까지는 공급이 수요에 미치지 못해 품절도 빈번하게 발생하였다.

소니가 출자한 Qrio의 경우는 처음에는 BLE의 비콘에 기초한 자물쇠를 발매한 후에 2016년 10월에 BLE 태그 시장에 참여하였다. 물건 찾기/분실물 발견용 BLE 태그를 발매하는 벤더는 전세계에 40개가 넘으며, BLE 태그의 누계 출하 수는 1000만 개를 크게 초과하였다고 예측할 수 있다.

-- 연간 분실금액, 1인당 만 엔 --
물건 찾기/분실물 발견용 BLE 태그 시장이 급격히 확대되고 있는 이유는 마케팅 주도의 비콘과는 달리, 소비자의 강한 요구와 필요성이 있기 때문이라고 할 수 있다.

BLE 태그의 벤더가 실시한 시장조사에 따르면, 유럽과 미국에서는 필요한 물건을 찾는 데 하루 평균 10분을 소비한다고 한다. 이는 연간으로 계산하면 약 60시간이다.

또한 유럽과 미국의 경우, 분실물 손실액이 연간 1인 평균 12,200엔에 상당한다. 1억 인구로 계산하면 손실액은 연간 1조 엔을 넘는다. 이것이 시장 규모를 판단하는 기준이 된다고 보는 BLE 벤더도 있다.

일본의 분실 건수는 매년 증가하여 2014년에는 연간 1,223만 건이었다. 일본의 경우, 타인이 습득하여 신고하는 확률이 유럽이나 미국보다 높지만, 중요한 물건을 분실하였을 때의 심리적인 쇼크는 역시 크다. 따라서 BLE 태그의 수요는 앞으로도 높을 것 같다. 가령 15세 이상의 인구 약 1억 1,000만 명이, 1개 1500엔 하는 BLE 태그를 4개씩 보유한다고 하면 그것만으로 연 6,600억 엔의 시장 규모를 형성한다는 계산이 나온다. 애초에 BLE 태그를 내장한 가방 상품도 이미 등장하였고, 1인당 10개 이상이 될 가능성도 있다.

-- 스마트폰의 보급이 실현을 간단하게 --
물론 이러한 물건 찾기/분실물 발견에 대한 잠재 수요는 이전부터 있었다. 그러나 그 해결책으로 BLE 태그가 이용되기 시작한 가장 큰 이유가 있다. 그것은 BLE에 대응할 수 있는 스마트폰 기종이 2013년 이후 급속하게 보급되었기 때문이다. 스마트폰은 BLE 태그의 비콘을 수신하는 수신기가 되며, 동시에 GPS 등의 위치 정보를 얻는 디바이스가 된다.

집 안에서 물건을 찾을 때는 스마트폰을 통해 그 물건에 부착한 BLE 태그를 울려서 발견할 수 있다. 집 밖에서 이용할 경우, 스마트폰이 비콘을 수신하고 있는 동안 계속적으로 위치정보를 갱신하기 때문에, 비콘이 단절되어 갱신이 멈췄을 때의 위치정보가 물건을 분실할 장소가 된다. 즉, 스마트폰이 없었다면 이렇게 급속한 BLE 태그의 증가는 없었다고 할 수 있다.

수많은 비콘 기술, 혹은 IoT전용 무선통신사양 안에서 BLE가 두각을 나타낸 것도 역시 스마트폰이 BLE에 대응할 수 있었다는 점이 결정적이었다. 대부분의 스마트폰에는 기존 규격인 Bluetooth나 무선 LAN(Wi-Fi)과 같은 통신 기능도 내장되어 있지만, 소비전력이라는 관점에서 제외돼 버린다.

도움이 필요한 아이나 노인과 같이 움직이는 사람을 추적할 경우에는 이동체 통신규격인 3G/LTE가 탑재된 GPS모듈이 이미 이용되고 있다. 단, 3G/LTE의 소비전력이 크기 때문에, 길어도 2주일 정도밖에 배터리가 지속되지 않는다. 더구나 무게가 50g 전후로, BLE 태그에 비해 훨씬 무겁다. 때문에 사람이 들 수는 있지만 많은 물건에 부착하는 것은 현실적으로 어려웠다.

-- 개인용 이외도 위치 추적이 금맥 --
-- 위치정보로「사람의 가동률」 파악 --
-- Wi-Fi등과의 연계로 대규모화 가능 --


제2부. 실장(實裝)기술 편
수십 개 회사가 대규모 경쟁, 옥외에서의 추적기능이 열쇠

전세계적으로 40개 이상의 물건 찾기/분실물 발견용 BLE 태그 벤더가 경쟁하고 있다. 벤더마다 디자인, 사용법, 무게∙길이, 실내에서 태그를 찾는 방법, 옥외에서 태그를 부착한 물건을 추적하는 방법 등에서 차별화를 두고 있다. 또한 정밀한 거리 측정기술 등 최첨단 기술을 갖춘 제품도 있다. 작은 태그 안에 많은 기술혁신과 전략이 함축되어 있다.

2013년 클라우드 펀딩을 통해 자금을 조달한 초기부터 큰 주목을 받았고, 2014년 6월 제품발매 후 불과 1년 만에 200만 개의 BLE 태그를 출하한 미국의 Tile사. 그 성공 때문인지, 물건 찾기/분실물 발견용 BLE 태그의 벤더는 약 3년 사이에 우후죽순처럼 늘어났고, 지금은 전세계적으로 40개 이상에 달한다.

BLE 태그의 주요 역할은 비콘을 발신하는 것이며, 이것 만으로는 차별화나 기술 개발의 여지가 작다. 때문에 사실 상 카피 상품만 많을 것이라고 예측했지만, 실제 제품은 실로 다양하다. 각 벤더는 각각의 특징을 명확히 하면서 차별화를 도모하며, 보급에 대한 시나리오나 보급 후의 다음 단계까지를 예측한 제품 전략을 내놓고 있다.

제품의 차별화 포인트는 (1)디자인, (2)길이나 무게, 배터리 교체 가능 여부, (3)BLE 태그의 비콘 이외의 기능, (4)이동하는 물건이나 사람에 대한 추적 가능 여부, (5)위치 감지에 대한 정밀도, (6)Mesh Network기능의 실장(實裝), (7)추가기능에 대한 확장성 등으로 크게 나눌 수 있다.

우선 (1)디자인의 경우는 제품 군이 양극화되어 있다. 눈에 띄는 디자인이거나 반대로 눈에 띄지 않는 디자인이다. 전자의 예가 슬로베니아 CHIPOLO사의「Chipolo」시리즈, 미국 XY findables(옛 XY Find it)사의「XY」시리즈, 프랑스의 Wistiki사의「WiSTiKi By STARCK」시리즈, 2016년 10월에 출하하기 시작한 Qrio사의「Qrio Smart Tag」등이다. 이들 벤더들의 목표는 이용자가 BLE 태그를 액세서리처럼 생각하고 쉽게 받아들이도록 하는 것이다. Qrio는 이 제품으로 2016년도 Good Design상을 수상하였다. Qrio의 사업개발부 시니어 매니저인 다카하시(高橋) 씨는「열쇠꾸러미처럼 아무 곳에나 던져 두는 그런 물건이 아니라, 여성의 가방처럼 남에게 보여주는 물건에 이 태그를 붙이고 싶다고 생각했다」고 한다.

-- 흑자를 가져오는「물건 제패」를 노린다 --
한편, 세계 최대의 Tile사의「Tile」시리즈나 MAMORIO의「Mamorio」는 눈에 띄지 않는 디자인 제품으로 분류할 수 있다. MAMORIO가 이러한 디자인을 채용한 이유는,「모든 물건에 이 태그를 붙인다」(MAMORIO의 최고집행책임자(COO))라는 목표가 있기 때문이라고 한다. 부착 방법의 경우, 태그를 물건에 부착하거나 매달거나 또는 물건 안에 내장하는 형태도 생각하고 있다.「가방 등에 표준 사양으로써 내장하는 일도 추진하고 싶다」(COO). 그 경우, 눈에 띄는 디자인은 불필요하다.

MAMORIO의 이러한 제품 전략은 다른 차별화 포인트에서도 수미일관하고 있다. 예를 들면, (2)길이는「세계 최소」로, 무게 또한 3g으로 가볍게 만든 이유는 모든 물건에 쉽게 부착하기 위해서다. 또한 배터리 교체도 불가능하다.「배터리를 교체 가능하도록 만들면 사이즈가 커질 수밖에 없다」(COO). 가령 이용자가 뚜껑을 열어도 배터리는 기판에 연결된 전극에 고착되어 있기 때문에 교체가 어렵다. 배터리 교체가 불가능한 것은 Tile시리즈도 마찬가지다.

(3)BLE 태그는 비콘을 발신하는 이외의 기능을 일체 갖고 있지 않은「Zero Interface」다. 「불필요한 기능을 일체 추가하지 않으며, 물건을 사용하고 있을 때는 그 존재를 잊어도 좋다. 물건을 분실했을 때 비로소 도움을 주면 된다」(COO)라고 분명한 자세를 보였다.

-- 기판을 초승달 모양으로 --
(1)디자인, (2)길이와 배터리 교체기능 확보, (3)BLE 태그의 부가 기능의 종류나 수량에 있어서 좋은 밸런스를 갖추고 있는 것이 미국 TrackR사의「TrackR bravo」다. TrackR은 둥근 모양과 3.5mm라는 두께를 양립시키기 위해, 배터리와 겹치지 않도록 기판을 초승달 모양으로 잘랐다. 배터리 교체도 굉장히 간단하다. 무게도 5g으로 가볍다.

-- 음원을 “스테레오”로 만든 예도 --

-- 다른 이용자의 “협력”으로 추적 --
(4)「이동하는 물건이나 사람에 대한 추적」기능은 BLE 태그와 그 벤더의 서비스에 관한 최대의 차별화 포인트라고 말할 수 있다. 추적 원리는, 타인의 스마트폰이 우연히 찾고 있는 물건에 근접했을 때에 위치 정보를 갱신한다는 사실에 근거한다. 기능 이름도「Minnade Sagasu(다같이 찾자)」(MAMORIO),「Community Search」(CHIPOLO)와 같이, 다른 이용자의 협력을 나타내는 이름인 경우가 많다. 스마트폰은 찾고 있는 BLE 태그와 Pairing(기기가 서로 Bluetooth로 접속할 때, 처음 실행하는 간단한 상호인증 절차)하고 있을 필요는 없다. 단, BLE 태그의 이용자와 동일한 어플리케이션을 작동시키고 있을 필요가 있다.

장기적으로 대부분의 사람이 BLE 태그를 부착한 물건을 소지하고 다니게 된다면, 밖에서 잃어버린 물건은 거의 이 기능을 통해 찾을 수 있고,「분실물」이라는 말이 사라질 가능성도 있다. 최대 과제는 동일한 어플리케이션 이용자가 다수가 아니라면, 만족스럽게 기능하지 못한다는 것이다. 실제, 현재로서는 이용자수가 충분히 많다고는 할 수 없다.「도쿄의 경우, 약 10만 명 정도의 이용자가 있어야 한다는 계산」(Qrio)이 나온다는 의견도 있다.

-- 이용자 수가 경쟁의 무기 --

-- 독자적인 사양의 비콘으로 확보 --
이용자의 입장에서 보면, 벤더가 각각 동일한 규격의 BLE 비콘을 사용하고 있다면, 타사의 어플리케이션 이용자도「Minnade Sagasu」의 협력자가 되기 때문에 발견 확률이 보다 높다. 그러나 현시점에서 업계 표준 규격을 사용하고 있다고 공표한 곳은, 애플의「iBeacon」에 준거하고 있는 MAMORIO와 XY findables사 정도다. 대부분의 벤더는 공표를 하지 않거나 독자적인 사양을 사용한다.「기술적으로는 iBeacon과 거의 동일한 비콘이지만, 준거라고는 말할 수 없다」(어느 벤더 관계자).

MAMORIO도「장기적으로는 iBeacon을 사용하고 있는 벤더들 사이에서도 “Minnade Sagasu”를 사용할 수 있지만, 현재는 벤더마다 이용자 확보를 두고 경쟁하고 있는 단계」(COO)라며, 우선은 이용자 확보에 주력하고 있다.

-- 사람이 자주 가는 장소에 수신기 전개 --

--「1인 3점교차법」으로 고양이 추적 --
발견/추적 기능과는 별도로, BLE 태그의 통신 범위 안에서 물건을 찾기 위해 (5)「위치특정의 고정밀화」를 목표하는 기술 개발 경쟁도 추진하기 시작하였다. BLE 태그의 통신 거리는 일반적으로 10~30m다. 길면 100m도 가능하지만, 그 반경 영역에 분실물이 있다고 해도 실제로 발견하는 것은 쉽지 않다. 몇 개인가의 BLE 태그는 앞에서도 언급했지만, 소리를 내서 발견을 돕는 기능을 갖추고 있지만, 옥외에서 도움이 될지는 의심스럽다.

하나의 대책은 통신 거리를 짧게 하는 것이다. Teijin은 전파를 차단하여 Evanescent Wave로 변환하는 특수 시트를 개발하였다. 이를 BLE 태그에 씌움으로써, 통신 거리를 시트 상 1cm 정도로 억제하였다. 이 시트는 Boxyz가 레스토랑의 런천 매트 등에 전개 중이다. 고객이 어느 테이블, 어느 자리에 착석했는가를 레스토랑 측에서 알 수 있는 구조다.

소프트웨어를 개발하는 MAMEZOU의 관련회사인 Open Stream은, BLE 태그를 내장한 목줄을 이용하여 길 잃은 고양이를 찾는 검색 서비스「Nekomoni」를 2017년 봄에 개시할 예정이다. 특징은 주인이 움직임으로써, 고양이의 위치를 거의 특정할 수 있다는 점이다. 이는 스마트폰에 도달하는 비콘의 전파 강도를 이용하여, 3곳 이상의 장소에서 거리를 계산하면 태그의 위치를 알 수 있는「3점교차법(三点交差法)」을 이용한다고 볼 수 있다.

「비콘 하나의 전파 도달 범위는 50m다. 그 범위 밖의 검색은 다른 Nekomoni 이용자의 스마트폰을 통한 “협력”도 이용할 방침」(Open Stream)이라고 한다.

-- 거리 측정에 UWB를 사용하여 AR로 위치 표시 --

-- Mesh Network로 스마트폰으로부터 “독립” --
(6)「Mesh Network」는 지금까지 사실상 스마트폰과의 통신만 가능했던 BLE 태그에, 태그끼리 통신이 가능한 기능을 부여하는 프로토콜이다. 이에 따라 BLE 단말은 지금까지 속해 있었던 스마트폰으로부터 절반 독립하여, BLE 단말에 의한 자율적인 네트워크를 구성할 수 있게 된다. BLE 단말의 상대적인 위치관계는 스마트폰이 없어도 알 수 있게 된다. Pixie사는 이를 태그끼리의 위치 특정 기능에 이용한 것이다.

최근에는 BLE의 IC에, Mesh Network기능을 장착하는 칩 제조업체도 등장했다. 예를 들면 미국의 Qualcomm(옛 영국의 CSR사)의 CSRmesh라는 기능이다.

-- 여러 기기의 설정 변경도 간단하게 --
-- 사령탑을 배제하고 대규모화에 성공 --
-- TOSHIBA는 표준사양을 살리는 기술 개발 --
-- 위치정보 이외의 기능은 나중에 부가적으로 --

   -- 끝 --