유비쿼터스 컴퓨팅 시대의 차세대 PC

- written by ETRI 차세대 PC 연구그룹 책임연구원 한동원

1. 서론

MIT 미디어랩의 니콜라스 네그로폰데 교수는 “지금까지의 PC는 기술발전으로 보다 빠르고 가볍고 많은 정보를 저장할 수 있게 되었지만, 미래의 PC는 사용자의 문화가 용도와 가치를 결정하는데 큰 영향을 미치게 될 것이므로 속도가 얼마나 빠른가 하는 경쟁보다는 디지털 시대의 문화를 얼마나 잘 담아 낼 수 있느냐가 선택의 기준이 될 것이다”고 공언한 바 있다.

지금까지 대표적인 정보이용 수단인 PC는 성능이나 처리속도와 같은 기술 중심에서 기능이나 사용자 편리성 등이 강조된 인간 중심의 컴퓨터로 전이되는 현상을 보이고 있으며, 컴퓨터와 패션, 의류 등과의 접목은 웨어러블 컴퓨터와 같은 신 개념의 정보기기 출현을 앞당기고 있다.

또한 인터넷을 기반으로 하는 정보통신 인프라에서 사용자들은 더 이상 PC에만 의존하지 않으며, 사용자가 언제, 어 디서든지 인터넷에 쉽게 접속할 수 있는 정보통신 이용환경의 변화에 따라 정보단말과 사용자의 제한성이 사라지는 새로운 정보서비스 패러다임의 등장으로 사용자가 원하는 정보를 찾아가는 기존의 정보서비스 개념에서 어디에서나 자신이 원하는 정보가 편재되어 있는 유비쿼터스 정보서비스 시대로 접어들고 있음을 보여준다.

따라서 기술의 융합화, 서비스의 광역화, 정보기기의 소형, 경량화 추세로 정보기기는 사용하기 편리하고, 착용 가능한 형태로 인간 중심의 컴퓨팅 환경을 제공하게 되어 궁극적으로는 기계화된 인간성을 회복하고 신체적, 정신적 능력을 고양시켜 줄 것이다.

 

2. 차세대 PC 진화 방향

가. 기술 범위

차세대 PC의 기술 범위는 인간 친화적인 정보기기를 구성하기 위한 것으로서 휴대성과 편의성을 개선시키기 위하여 언제, 어디서나 컴퓨팅을 실현할 수 있어야 하며, 항시 들고 다닐 수 있을 정도의 소형 컴퓨팅 기기를 통하여 유비쿼터스 컴퓨팅 서비스를 제공할 수 있으며, 컴퓨팅 기능이 주위환경에 내재되어 이로부터 정보를 획득하여 활용하거나 사용자가 인식하지 못하는 상태에서도 컴퓨팅 기능을 수행할 수 있어야 한다.

따라서 차세대 PC는 착용성, 저전력, 소형화 기술에 의한 스마트 웨어 등과 같은 플랫폼 분야와 재래식 키보드, 마우스, 모니터를 대체할 초소형 키보드 및 디스플레이 등을 포함하여 양손의 사용을 자유롭게 하는 입출력 장치와 음성, 시각, 촉각, 후각, 미각 등 오감 정보처리 기술을 위한 차세대 사용자 인터페이스, 그리고 데이터 송수신을 위한 BAN(Body Area Network), WPAN(Wireless Personal Area Network) 기술 등을 주요 대상으로 본다.

차세대 PC를 구성하는 기술은 크게 차세대 PC 플랫폼, 초단거리 개인 무선통신 인터페이스, 스마트 I/O, 사용자 친화형 소프트웨어, 오감 정보 UI로 구분된다. 차세대 PC 플랫폼은 휴대형 플랫폼, 착용형 플랫폼, 신체 내장형 플랫폼, 초소형 저전력 소프트웨어 플랫폼 등으로 분류되며, 초단거리 개인 무선통신 인터페이스는 개인통신접속, 신체통신접속, 스마트 I/O는 착용형 I/O와 Invisible I/O, 사용자 친화형 소프트웨어는 휴먼 에이전트, 감성 에이전트, 시큐리티, 오감 정보 UI는 오감 센서, 오감 인터페이스, BCI(Brain Computer Interface) 등으로 구성된다.

나. 서비스 진화 방향

기술 융합화 현상의 급진전과 통신, 가전, 컴퓨터간의 상호 영역이 파괴되는 디지털 컨버전스 추세에 따른 PC의 역할 변화 즉, 정보생산자와 소비자에 대한 패러다임 변화가 가속화되며, 정보획득의 제한이 없는 새로운 정보서비스의 제공으로 사용자의 디지털 라이프스타일에 부합하는 정보이용 기기의 변화가 예상된다.

정보통신 서비스가 새롭게 출현될 때마다 각기 다른 단말기들을 구입해야 하는 현 시점에서볼 때, 단기적으로는 휴대형 정보단말과 휴대폰 기능이 접목되어 팩스, 전자우편, 영상전화 등과 같은 멀티미디어 기능이 융합된 복합 정보단말 형태와 이에 필요한 소형화, 무선화를 위한 플랫폼 기술 발전이 예측된다.

장기적으로는 음성, 펜, 제스처를 통한 지능형 사용자 인터페이스, 고속 유무선 통합망에 의한 고품질 멀티미디어 처리기능, 휴대화, 저가화를 위한 고성능 저전력 시스템 칩 기술, 네트워크 접속형 시스템 소프트웨어 기술 등의 발전으로 이동통신 단말과 고속 통신망이 결합된 정보기기 형태로 발전될 것으로 전망된다.

차세대 PC는 기술의 융합화와 정보기기의 소형, 경량화 추세로 차세대 PC의 진화방향과 발전요인에 따라 PDA, 전자지갑 등 지니고 다니는 전자비서 형태에서 손목시계와 같은 액세서리형, 신체 착용형 입는 컴퓨터, 향후 신체 내장형 컴퓨터인 먹는 컴퓨터까지 나아가 차세대 PC는 종래의 컴퓨터에서 보다 진화된 형태의 미래형 컴퓨터의 모습을 가질 것으로 보인다.

앞 으로 입는 컴퓨터는 의복이나 액세서리 개념의 컴퓨터에서 인간의 오감 메커니즘을 모방하여 자연스럽고 편리하게 컴퓨터와 때와 장소의 제한없이 대화할 수 있도록 기기와 인간사이의 상호작용을 개선시키는 인간 중심의 휴먼 인터페이스 기술로 발전될 것으로 전망된다.

또한 일상생활에서 매일 사용하는 기기에는 임베디드 프로세서와 무선통신 인터페이스, 소프트웨어 등이 탑재되어 일상생활 물건들이 지능화된 기기로 새롭게 변모되어 정보의 교환 대상이 사람과 사람, 사람과 기기 중심에서 일상생활의 사물과 기기들이 상호 접속되어 사용자가 원하는 것을 사람의 해석이나 간섭없이 처리하고 이를 사용자에게 제공하게 되는 유비쿼터스 컴퓨팅 환경으로 변모될 것으로 보인다.

이와 같은 개념에서 유비쿼터스 컴퓨팅은 “언제(always), 어디서나(anywhere) 존재한다”는 뜻으로 물이나 공기처럼 우리가 생활하는 세계 도처에 컴퓨팅 환경이 편재되어 있는 상태를 말하며, 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서의 입는 컴퓨터는 메인프레임, PC에 이은 차세대 컴퓨팅 패러다임으로 다가오고 있다.

차세대 정보이용 단말로서의 입는 컴퓨터는 사람이 옷을 입듯이 몸에 착용할 수 있는 컴퓨터로서 작고, 가벼우며, 벨트나 의복 재킷 등에 넣고 이동하면서 사용할 수 있는 정보기기이며, 포켓 사이즈의 화면이나 헤드마운트 디스플레이를 사용하며 정보 입력방식은 음성명령어나 손목에 부착된 무선 입력기 등을 이용하는 컴퓨터를 지칭한다.

입는 컴퓨터에서는 사용자의 신체적인 확장성을 제공하기 위하여 센서와 신체에 부착된 기기들간의 네트워크 구성이 가능해야 하고, 인지성 제공을 위해서는 신체와 지속적인 상호작용 및 상황인지 기능을 제공해야 한다.

그리고 일상생활에서의 편의성과 쾌적성 제공을 위해서는 일상생활을 유지하는데 필요한 기본적인 수단 중의 하나이며, 연령, 성별, 직업, 패션, 라이프스타일, 기후, 문화 등과 같은 개인별 특성과 주변 환경에 따라 인체와 가장 밀접한 생활환경을 가지는 의복, 시계, 안경, 반지, 신발 등과 같은 액세서리 형태를 가지게 될 것이다.

다. 주요 기술 동향

초소형 플랫폼은 전 세계적으로 다양해지는 정보기기 제품을 위한 초소형 초절전 고성능 SoC 핵심 부품과 표준화된 인터페이스로 동적 재구성 가능한 플랫폼 및 생체신호 센서, 플렉시블 디스플레이, 초소형 대용량 저장장치 및 배터리 기술을 중심으로 발전되고 있다. 미국의 롤트로닉스사와 씬필름테크놀러지사에서는 두루마리 가공기술(Roll to Roll)을 이용한 플렉시블 로직-메모리-스토리지-디스플레이, 필름 배터리 등에 대한 기술개발이 진행되고 있으며, 웨어러블 컴퓨터의 전원 문제 해결을 위한 방안으로 인피니언사에서는 의복 내부와 외부의 온도차이에 의한 전원 발생기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

사용자 인터페이스 기술은 에이전트 기술과 멀티모달 및 상황 인식을 지원하는 HCI(Human Computer Interaction) 기술로 발전하며, 유비쿼터스 컴퓨팅 환경이 보편화되는 시대에는 정보기술을 이용하는 일반적인 수단이 지금까지의 유니모달(unimodal)에서 벗어난 멀티모달(multimodal) 기반의 인터페이스 기술로 발전되어 시각, 청각 이외에 다양한 휴먼 인터페이스 기술을 실현하기 위하여 햅틱(haptic) 장치 등을 이용한 촉각 인터페이스 기술이 부각되고 있다.

또한 생체인식 기술의 발달은 사용자의 얼굴, 표정 등으로부터 얻어낸 정보를 바탕으로 사용자의 감성까지 컴퓨터로 전달할 수 있을 것으로 전망되며, 오감 정보처리 기술은 시각, 청각, 촉각 중심에서 후각, 미각 정보처리와 오감을 융합 재현하여 현실감 있는 서비스를 제공하는 기술로 발전하게 되어 궁극적으로 차세대 PC는 플랫폼의 소형화, 에이전트 소프트웨어에 의한 지능화와 아울러 HCI에 의한 실감화 추세로 발전될 것으로 전망된다.

3. 차세대 PC 산업 특성

가. 차세대 PC 표준화 동향

차세대 PC 시장은 낮은 진입장벽, 참여기업들의 이질성, 제품의 다양성, 산업간 융합에 따라 언제라도 치열한 경쟁국면에 돌입할 수 있는 특성을 가지고 있으므로, 신제품이 지속적으로 출시되고 라이프사이클이 짧아 제품간, 제품군간, 기업간 복합적인 구도가 형성되어 경쟁이 첨예한 분야이다.

따라서 차세대 PC 산업은 PC의 윈도(MS), CPU(인텔)와 같은 시장 주도형 독점기술이 부재하며, 시장 특성상 표준이 확립되지 않은 분야이므로 지배적 경쟁구도가 불명확한 가운데 치열한 표준 경쟁이 가속화될 전망이다.

차세대 PC에서의 표준은 하나의 핵심 표준 주체가 없는 반면, 구성되는 기술별로 추진되고 있으며, 공식 표준화 단계보다는 시장 및 기업 등에서 사실(defacto) 표준화로 진행되고 있다.

차세대 PC의 대표적인 표준화 활동은 TI와 ST 공동으로 무선 핸드헬드 기기 인터페이스 표준 규격인 MIPI(Mobile Industry Processor Interface)를 제정하여 모바일 응용 프로세서를 위한 하드웨어 및 소프트웨어 인터페이스를 위한 표준 확립과 촉진을 위하여 단체를 구성하였으며, 핸드셋, 반도체, R&D 컨소시엄, 하드웨어 주변장치, 운영체제, 미들웨어 및 응용 소프트웨어 개발업체들이 참여하고 있다.

웨어러블 네트워크 분야에 있어서는 필립스, 소니, 노키아 등에서 다양한 응용에 근접장 통신 기술구현 및 표준화 촉진을 위하여 2004년 3월 NFC(Near Field Communication) 포럼을 구성하였으며, NFC 기술은 터치(touch) 기반의 상호 작용 기술로써, 사용자들은 스마트 기기들을 손가락으로 건드려 서로 다른 기기들을 연결시킬 수 있는 직관적인 방식을 통하여 콘텐츠와 서비스에 접근할 수 있다.

WWRF(Wireless World Research Forum)에서는 미래 무선통신 시스템 설계에 대한 비전 제시와 아울러 차세대 PC 관련 활동은 근거리 무선통신 시스템 표준그룹인 WG5에서 웨어러블 네트워크 분야의 WBAN(Wireless Body Area Network) 및 WSN(Wireless Sensor Network) 기술과 응용에 대해 다루고는 있으나, 아직 구체화된 표준 모델이 설정되지 않은 단계에 있다.

사용자 인터페이스 분야는 ECMA(European Computer Manufactures Association, 유럽 컴퓨터 조합연맹)의 TC32(Communication Network and Systems Interconnection)/TG11 (Computer Supported Telecommunications Applications: CSTA)에서 멀티모달 voice 브라우저에 대한 표준화가 추진되고 있다.

나. 차세대 PC 특허 동향

차세대 PC의 기술범위와 구성요소 분류에 따른 특허 출원 동향을 살펴보면, 국가별로는 미국 37%(425건), 한국 35%(403건), 일본 22%(256건), 유럽 6%(74건) 순이며, 미국과 일본은 1980년 이후 지속적으로 출원되기 시작했으며, 한국은 1990년대부터 시작되어 1998년 이후로 지속적인 증가추세를 보인다.

차세대 PC의 기술별 특허 출원 동향은 초단거리 개인 무선통신 인터페이스의 비중이 47% (539건), 차세대 PC 플랫폼이 27%(307건)의 비중을 차지하여 전체 기술의 주류를 이루고 있으며, 스마트 I/O가 12%(139건), 사용자 친화형 소프트웨어가 8%(98건), 오감 정보 UI가 6%(75건)로 나머지 비중을 차지한다. 이를 통하여 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서의 차세대 PC를 구성하는 초단거리 개인 무선통신 인터페이스 기술이 부각되고 있으며, 국가별 기술분류를 살펴보면 한국, 미국, 일본은 초단거리 개인무선 통신 인터페이스로 각각 218건, 163건, 137건이 가장 많이 출원되었고, 유럽은 차세대 PC 플랫폼 분야에서 27건으로 다른 국가들과는 다른 경향을 보인다.

4. 유비쿼터스 디지털라이프스타일

2004년 2월 프랑스에서 개최된 3GSM 월드 전시회와 미국의 CTIA 와이어리스 2004 등에서 웨어러블 테크놀러지 패션쇼를 통해 차세대 PC에 대한 세계인들의 관심을 고조시키고 있다. 이러한 맥락으로 2004년 10월에는 정보통신부에서 주최하고 한국전자통신연구원과 정보통신연구진흥원 등 주관으로 웨어러블 컴퓨터 패션쇼가 서울에서 개최되었다.

정보통신부에서 추진하는 IT839 전략의 차세대 PC 선도기술개발과제를 중심으로 유비쿼터스 시대에 신 개념의 디지털라이프스타일에 대한 새로운 방향성과 가능성을 제시하는 자리로써 “Everywhere Every wears Technology”라는 주제로 Urban Traveler, Smart Worker, Happy Nomad와 같은 부제로 구성되었다.

Urban Traveler는 비즈니스 업무와 도시 일상생활 속의 차세대 PC, 유비쿼터스 시대의 모바일 오피스로 구성되며, Smart Worker는 사용자를 찾아오는 U-서비스, 핸즈프리 워커, Happy Nomad는 퍼스널 헬스케어, 웰빙 스포츠, 엔터테인먼트 등으로 구성되어 우리의 일상생활, 근무환경, 여가생활 등 다양한 상황에서 나타나는 패션과 IT기술을 접목시켜 웨어러블 컴퓨터와 같은 차세대 PC에 대한 새로운 방향성과 미래 전략산업으로서의 새로운 발전 가능성을 제시한 것으로 평가된다.

따라서 차세대 PC는 언제, 어디서나, 누 구나 자신만의 디지털라이프스타일을 즐길 수 있는 보편적인 정보통신 이용환경을 제공함과 아울러 우리가 원하는 장소에서 원하는 시간에 원하는 일들을 함으로써 우리의 일상생활 속에 새로운 변화를 가져다주는 유비쿼터스 시대의 정보생활 필수품 개념으로 자리매김할 것으로 보인다.

<참 고 문 헌>

[1]    한동원, “차세대 PC와 유비쿼터스 컴퓨팅 패러다임,” 한국정보기술학회, 2003. 12.

[2]    박준석, “차세대 PC 발전 전망,” 정보통신연구진흥원, 주간기술동향 1148호, 2004. 6. 2.

[3]    한국정보통신기술협회, “IT839 전략 표준화 로드맵,” 2004. 11.

[4]    정보통신연구진흥원, “IT839 전략 기획보고서-차세대 PC,” 2004. 6.

[5]    Venture Development Corporation, “The Global Market for Wearable Computers: The Quest for Killer Applications,” 2002. 8.