류프리

SLS(Selective Laser Sintering) 선택적 레이저 소결 조형

이 기술은 소결 방식으로 대량의 작은 입자의 플라스틱 분말이나 금속 분말, 세라믹 또는 유리 분말을 높은 열의 레이저로 녹여서 적층시켜 입체를 조형하는 방식입니다. 분말을 레이저로 가열해 조형하고, 그 위로 다시 분말을 올려서 다시 조형하는 방식으로 제품을 만들어냅니다.

[ SLS 3D 프린터 ]

레이저 소결 방식(SLS) 3D 프린터의 경우 2014년에 최종적으로 모든 특허권이 만료 됩니다. SLA/SLS의 특허권 만료는 플라스틱 물품을 넘어서 금속, 플랙서블 재질, 투명 재질등의 다양한 원료를 활용할 수 있는 상황뿐만이 아니라 금속, 보석, 총기류, 도검류 등의 다양한 물건들을 직접적으로 만들수도 있기 때문에 높은 도덕과 책임에 대한 교육이 필요할 정도입니다.

SLS 3D 프린터의 위험성

광경화 레이저(SLA)의 경우 경화에 쓰이는 레이져의 강도는 블루레이 플레이어에 사용되는 레이저와 거의 동일한 강도를 지닌 반면에 SLS 방식의 레이저는 매우 위험합니다. “금속이 녹는다면 무슨일이 일어나겠습니까? 가정용 오븐이 700도까지 올라가나요? 알루미늄을 녹이기 위해서 700도까지 열을 내야 합니다. 아마도 사람들은 알루미늄을 녹일 만큼의 위력적인 기계를 집에 두고 싶지는 않을 것입니다.”

기술 원리

① 레이저를 조사합니다.

② 다이내믹 미러가 X, Y 축으로 움직이며 전달받은 레이저 빔을 조형 분말함(Build Platfor)에 정확하게 전달합니다.

③ 조형 분말함 안에 있던 원료 분말이 레이저 빔에 의해 소결됩니다.

④ 보충 분말함이 정해진 두께 만큼 상승합니다.

⑤ 보충 분말함 밖에서 대기하고 있던 레벨링 롤러가 여분의 원료 분말을 조형 분말함으로 밀어 보충합니다.

⑥ 조형 분말함은 정해진 층의 두께만큼 내려갑니다.

A: 레이저(Laser)

B: 다이내믹 미러(Dynamic Mirror)

C: 소결(Sintering)

D: 레벨링 롤러(Leveling roller)

장점

① 2014년 2월 특허 말료 예정으로 고부가가치 3D 프린터의 대중화에 기여할 것으로 기대됩니다.

② 소결되지 않은 원재료 분말이 지지대 역할을 함으로 따로 지지대가 필요 없습니다.

③ 사용 가능한 재료가 플라스틱에서 금속까지 매우 광범위해서 파급 효과가 다른 3D 프린팅 방식에 비해서 매우 큽니다.

④ 조형 속도가 다른 3D 프린팅 방식과 비교하여 빠릅니다.

단점

① 레이저 장비와 고가의 부품을 사용하기 때문에 가격이 비쌉니다.

② 금속 재료 활용 시 후표면 처리 공정이 필요합니다.

③ 3D 프린팅 설정에 비용이 듭니다. 다양한 원료를 사용하므로 원료마다 가열 원도와 레이저 조작등에 들어가는 비용입니다.

이해에 도움이 되는 영상자료

① http://www.youtube.com/watch?v=VImKhUD-8hk

② http://www.youtube.com/watch?v=srg6fRtc-oc

③ http://www.youtube.com/watch?v=wD9-QEo-qDk

④ http://www.youtube.com/watch?v=gLxve3ZOmvc

SLA(Stereolithography Apparatus) 광경화성 수지 적층 조형

빛을 받으면 고체로 변하는 광경화성 수지(액체 플라스틱)가 들어 있는 수조에 레이저 빔을 쏘아서 필요한 부분만 고체화시키는 방식입니다. 수조 안에 있는 조형물이 한 층(Layer) 씩 만들어 질 때마다 수조가 층 두께만큼 하강하고 다시 레이저를 주사하여 조형합니다. 이때 수지의 표면 평탄화와 재료 코팅이 리코터(Recoater)의 수평 날에 의해 이루어집니다.

SLA 명칭은 1986년 Charles (Chuck) W. Hull 박사에 의해 처음 소개된 최초의 3D 프린팅 기술입니다. 이 방식은Optical fabrication, photo-solidification, solid free-form fabrication, solid imaging 등으로도 불립니다.

기술 원리

① 레이저를 조사합니다.

② 다이내믹 미러가 X, Y 측으로 움직이며 전달받은 레이저 빔을 수조에 정확히 전달합니다.

③ 수조 안에 있던 광경화 수지가 레이저 빔에 의해 굳어집니다.

④ 수조 안에 있는 조형판은 한 층씩 수지가 굳어질 때마다 정해진 층의 두께만큼 내려갑니다.

⑤ 리코터 블레이드가 인쇄물의 표면을 지나가며 평탄화 작업을 합니다.

A: 레이저(Laser)

B: 다이내믹 미러(Dynamic Mirror)

C: 수조(Vat)

D: 원료(Materials)

단점

SLA 방식은 액체 상태의 광경화성 수지를 사용하기 때문에 프린팅후에 세척하는 과정을 거쳐야 합니다. 그리고 필연적으로 지지대가 생기게 되는데 조형물이 정교할수록 지지대 제거에 많은 시간이 소요됩니다. 또한 사용 가능한 원료나 색상이 제한적이고 광경화성 수지의 구입 비용이 비싸다는점 등이 있습니다.

이해에 도움이 되는 영상자료

① http://vimeo.com/65413433

② http://www.youtube.com/watch?v=iceiNb_1E0I

③ http://www.youtube.com/watch?v=BffOw29urEw

④ http://www.youtube.com/watch?v=VqJ96SxDnXA

원료의 특징에 따라 액체, 파우더, 고체로 기술 분류

3D 프린팅 기술 방식에는 매우 다양한 종류가 있지만 크게 사용되는 원료의 특징에 따라 액체, 파우더, 고체 기반으로 분류할 수 있습니다. 각각의 방식은 저마다 고유의 장점과 단점을 지니고 있는데, 조형 속도와 조형의 정확도, 세부적인 디테일에 차이가 있으며 색깔을 자유롭게 할 수 있는 방식과 단색으로만 가능한 방식이 있습니다.

액체 기반 방식(SLA, Stereolithography)

액체 기반의 방식들은 주로 액체 상태의 폴리머 합성수지와 그 외의 합성수지를 이용해서 물체의 모양을 따라 한 층씩 쌓은 후 광경화(photocure) 시키는 과정을 거칩니다. 액체 기반의 대표적인 방식은 SLA(Stereolithography)로 상업적으로 가장 먼저 도입되었습니다.

SLA 이외의 액체 원료 기반의 방식으로는 Jetted Photopolymer와 Ink Jet Printing 방식이 있습니다. 액체 기반 방식은 대체로 원래 형태에 근접하는 정확한 조형이 가능하다는 장점이 있으나 경화 폴리머가 시간이 지나면서 마모될 수 있어 내구성이 떨어진다는 단점이 있습니다.

파우더 기반 방식(SLS, Selective Laser Sintering)

파우더 기반 방식은 파우더 형태로 만들어진 합성수지, 금속 원료를 녹이거나 소결(sintering)하는 과정을 거칩니다.

파우더 기반의 방식으로는 SLS(Selective Laser Sintering), DMLS(Direct Metal Laser Sintering)와 3DP(Three Dimensional Printing) 방식이 있습니다. 파우더 기반의 방식은 합성수지에서 금속, 세라믹까지 다양한 원료를 사용할 수 있으며, 액체 원료의 광경화 과정을 거친 결과물보다 견고하다는 장점이 있습니다.

고체 기반 방식(LOM, Laminated Object Manufacuring)

고체 기반 방식은 주로 고체 상태의 원료를 깎아서 만드는데, 원료의 가공 형태에는 차이가 있습니다. LOM(Laminated Object Manufacturing) 방식은 종이 형태의 얇은 원료를 한 장씩 쌓고 물체의 모양대로 깎아나가는 과정을 거칩니다. FDM(Fused Deposition Modeling) 방식은 실 형태의 원료를 녹여서 한 층씩 쌓게 되는데, 액체, 파우더 기반 방식과 유사한 특징을 보입니다.

3D 프린팅의 기본 원리는 얇은 막을 쌓아 올려 입체적인 형태를 가진 물건을 만드는것입니다. 즉, 입체적인 물건을 미분하듯이 가로로 매우 얇게 잘라서 바닥부터 한 층씩 꼭대기까지 쌓아서 물건의 형태를 완성합니다.

3D 프린팅에 쓰이는 재료는 가루(파우더), 액체, 실의 형태가 있으며, 이를 녹여 얇은 막을 무수히 쌓아 올려 물건을 만듭니다.  3D 프린터에 들어있는 액체 재료는 빛을 받으면 고체로 변하는 플라스틱(광경화성 플라스틱) 인데, 설계도에 따라 액체 재료가 담긴 용기 위에 프린터 헤드에서 나오는 빛을 쪼이며 원하는 모양의 층(Layer)을 만들어 갑니다.

또한 한 겹씩 쌓아 올리는 대신 커다란 덩어리를 둥근 날로 깎아 물건을 인쇄하는 프린터도 있는데, 이 방식은 층을 쌓아 올리는 방식에 비해 곡선 부분이 매끄럽다는 장점을 가지지만 컵처럼 안쪽으로 패였거나 복잡한 모양을 만들 수 없다는 문제를 가지고 있습니다.

[ 3D 프린팅 원리 (출처: 연합뉴스: www.yonhapnews.co.kr) ]

디자인

CAD와 같은 컴퓨터 그래픽 설계 소프트웨어나 3D 프린터에 번들로 동봉된 전용 프로그램을 이용하여 물체의 모양을 3차원으로 구성하게 됩니다. 산업 현장에서 제품 디자인에 주로 사용되는 CAD로 만들어진 데이터는 3D 프린터에서 사용되는 STL 파일 포맷으로 변환이 되어야 합니다. STL 파일은 3D 모델 표면을 무수히 많은 삼각형들의 집합으로 쪼개어서 각 꼭짓점들의 위치 데이터를 저장하고 있습니다.

프린팅

STL 파일을 3D 프린터에서 불러들이면 3D 모델을 가로 방향으로 무수히 많은 얇은 막으로 쪼개어 데이터를 분석하게 되며, 재료를 세팅한 후에 조형을 시작하게 됩니다. 포토폴리머와 같은 합성수지 원료를 활용하여 등고선을 그리듯 층층이 원료를 분사하여 물체를 만들어 냅니다. 원료는 파우더나 액체, 녹인 실등의 형태로 분사되며 한 층의 두께는 0.01mm~0.08mm 정도입니다.

마무리

사용된 재료에 따라 차이가 있지만, 조형이 완료되면 완성물의 주변에 붙어 있는 찌꺼기나 부산물들을 제거하고 광경화 플라스틱의 경우 완전히 단단해질 때까지 굳히는 과정을 거칩니다. 경화 과정이 끝나면 표면 청소와 매끄럽게 만드는 작업, 코팅이나 페인팅 과정을 거쳐 최종 결과물로 완성이 됩니다.

요즘에 사물인터넷과 3D 프린터에 대해서 사람들이 많이 이야기를 하고 있습니다. 3D 프린터에 대해서 A에서 Z까지 정리하는 시간을 가져보려고 합니다. 내용이 전문적이고 지루할 수 있지만, 어려운 기술도 자꾸 읽다보면 친근감이 생길수 있다고 생각합니다. 이론적인 내용에서 출발해서 3D 프린터를 통해서 어떤 일들을 할 수 있는지에 대한 실용적인 측면까지 정리하도록 하겠습니다.

3D 프린터란?

3D는 3차원 (3-Dimension)의 약어로 입체를 의미합니다. 3D 프린터(Three-Dimension Printer)는 기존의 2D 프린터와 달리 입체적인 물체를 프린팅해 주는 기기입니다. 3D 프린터는 쾌속 조형(Rapid Prototyping Manufacturing) 기술, 적층 가공(AM, Additive Manufacturing) 기술으로도 불립니다. 컴퓨터가 디자인한 입체 모듈을 평면으로 분해한 후에 3D 프린터가 인쇄 대상을 절편 모양으로 한 층씩 쌓아 올리며 형성하는 원리를 응용한 것입니다.

3D 프린터의 원리

일반적으로 3D 프린터가 입체적인 물체를 만드는 방식은 조각 작품처럼 입체에서 불 필요한 부분을 제거해서 만드는 절삭형과 건물을 짓는 것처럼 벽돌을 하나씩 쌓아서 만드는 적층형으로 나눌 수 있습니다. 잘삭형은 큰 덩어리를 조각하듯 깎는 것이고, 적층형은 층층히 쌓아올리는 것입니다. 요즘 나오는 3D 프린터는 대부분 첨가식 가공(AM, Additive Manufacturing) 원리를 사용하는 적층형 프린터입니다. 절삭형은 여분을 깎아내는 것이기 때문에 손실되는 재료가 있는 반면에 적층형은 여분 재료의 손실이 없다는 것이 가장 큰 차이점입니다.

3D 프린터는 차원이 더 많습니다.

3D의 “D”는 디멘젼(Dimension) 을 의미합니다. 공간의 크기를 말하기도 하고, 1차원, 2차원, 3차원의 차원을 말하기도 합니다. 다시 말하자면 1차원(1D)은 직선, 2차원(2D)은 평면, 3차원(3D)은 공간으로 말할 수 있습니다.

우리가 현재 사용하고 있는 종이 프린터의 경우에는 2차원 평면 인쇄를 합니다. 반면 3D 프린터는 3차원 입체를 인쇄할 수 있습니다. 2차원과 3차원 프린터의 차이점은 바로 Z축에 있습니다. Z축까지 프린팅하여 입체 형상을 만드는 장비가 3D 프린터입니다.

우리가 유화물감이나 크레용같이 종이 위에 쓰면 아주 얇지만 두께를 남기는 필기구나 미술도구가 있습니다. 같은 자리에 반복적으로 사용하면 얇지만 어느 정도 수준의 두께를 가지는 입체를 만들 수 있습니다. 여기서 한번 칠했을 때 생기는 얇은 층을 3D 프린터에서는 Z축 레이어(layer)라고 부릅니다.

레이어(Layer)를 만드는 방식에 따라서 달라집니다.

3D 프린터를 특징 짓는 것이 Z축을 만드는 것입니다. Z축은 레이어를 수십번 수천번을 겹겹히 쌓아서 만듭니다. 3D 프린터의 속도가 늦다고 말하는 것도 같은 작업을 수없이 반복해서 Z축을 완성해야 하기 때문입니다.

레이어는 두께가 얇은 입체입니다. 두께는 3D프린터에서 말하는 “Z축 레이어”를 의미합니다. 10마이크론, 20마이크론, 0.1mm, 0.2mm로 표현할 수 있습니다. 이 수치가 낮을수록 더 얇은 레이어를 가지고 표면이 더 자연스러운 형태를 가지게 됩니다. 3D 프린터는 얇은 입체 레이어를 쌓는다고 해도 이론적으로 완전한 구체를 표현하지 못합니다. 

서비스 중심의 IoT 사업에서 앞서가기 위해서는 가치 사슬 장악력도 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 즉 ICT 산업에서 소위 CPND(Contents, Platform, Network, Device)로 알려진 가치 사슬을 통합하여 자신이 주도적으로 사업 모델을 구축하고 운영할 수 있는 사업자가 해당 역량을 외부에 의존하는 기업보다 혁신의 속도에서 앞서 나아갈 수 있다.

이러한 역량을 확보하여 서비스 중심의 IoT 시장을 주도할 수 있는 사업자로는 아마존을 예로 들수 있다. 아마존은 강력한 유통 서비스를 기반으로 다양한 서비스 영역으로 확장해 나아가고 있다. 특히 프라임 회원이라는 충성도 높은 회원을 확보하고 있어 신규 서비스 확장에 좋은 토대가 되고 있다.

최근 서비스 지역을 확장한 신선 식품 배달 서비스인 아마존 프레시의 경우 프라임 회원을 타겟으로 하고 있는데, 이들에게 대쉬(Dash)라는 주문용 단말 기기를 제공하여 IoT 서비스에 나서고 있다. 향후에는 드론을 이용하여 주문 후 30분 이내에 배달해주는 프라임 에어(Prime Air) 서비스까지도 제공할 계획에 있다.

또한 아마존의 경우 고객에게 더욱 가치 있는 서비스 제공을 위해 고객의 데이터 확보를 매우 중요시하고 있으며, 실시간 데이터 분석이 가능한 클라우드 서비스를 제공할 수 있는 역량을 이미 갖추고 있다.

여기에 아마존은 과거 킨들 이북(Kindle eBook) 사례에서 알 수 있듯이 강력한 가치 사슬 장악력을 보여준 바 있다. 특히 가치 사슬 장악력을 기반으로 원가보다 낮은 가격에 단말 기기를 공급하는 교차 보조형 비즈니스 모델을 적용하는 등 서비스 중심의 IoT 시대에 필요한 많은 역량을 확보하고 있다.

유통 외에도 IoT는 의료, 보안, 금융, 에너지 등 다양한 서비스에 접목될 수 있으며, 각 서비스 별로 강력한 경쟁력을 갖춘 업체가 또는 여러 업체들의 연합체가 아마존과 같이 단말 기기 설계, 빅데이터 분석등의 역량을 확보하면서 해당 서비스 영역에서의 IoT를 주도할 가능성이 높을 것으로 보인다.

서비스 중심의 IoT 시장에서 두각을 나타내기 위해서는 무엇보다 강력한 서비스 고객 기반이 있어야 한다. 즉 해당 서비스 사업에서 어느 정도 영향력을 미치고 있는 사업자가 시장을 주도하게 될 가능성이 크다.

가령 스마트 홈 서비스를 예로 들면, 기존의 홈 오토메이션 사업이나 홈 시큐리티 사업 등을 제공하는 사업자가 새롭게 사업을 시작하려는 사업자보다 유리한 상황이다. 왜냐하면 기존 사업자들은 이미 자사의 서비스를 이용하는 고객들을 확보하고 있으며, 사업에 대한 기술 및 노하우도 훨씬 많이 확보하고 있기 때문이다.

따라서 통신사업자나 케이블 사업자, 구글과 같은 IT업체들은 스마트 홈 시장에 진입하기 위해 M&A를 추진하고 있는데, 통신 사업자인 AT&T는 지난 2010년에 스마트홈 관련 스타트업인 Xanboo를 인수한 바 있으며, 구글은 최근 자동 온도 조절 관련 스트트업인 네스트랩스를 32억 달러에 사들였다.

사업에 대한 기술 및 노하우의 확보는 해당 분야에서의 고객 데이터 확보와도 연결될 수 있다. 즉 얼마나 많은 데이터를 확보하고 있으며, 이를 얼마나 가치 있는 서비스로 창출해 낼 수 있는가도 서비스 중심의 IoT 시장의 주도를 위해 필수이다.

구글이 네스트랩스를 32억 달러나 들여 인수한 이유는 단순히 이 회사가 자동온도조절 관련 기술을 확보하고 있어서라기보다, 이들이 가지고 있는 스마트홈 관련 고객 데이터라고 보는 것이 더 적절한 해설이다.

실제로 구글은 지난 2009년 개시한 가정용 에너지 관리 서비스인 파워미터(Power Meter)를 2011년에 종료한바 있다. 당시 가입자는 약 1만명을 조금 넘는 정도였으며, 충분한 데이터를 확보하는 데에 실패하면서 누구나 알고 있는 수준의 에너지 절감 방법을 제시하는 수준에 그쳤다. 따라서 구글이 가정용 에너지 관련한 데이터 확보에 많은 비용을 치른 것을 어느 정도 이해할 수 있다.

또한 데이터를 통해 가치 있는 서비스를 제공함에 있어 데이터 분석 능력은 필수이다. 가입자가 늘어나고 이들이 이용하는 센서 및 단말 기기 등이 늘어나면서 생성되는 데이터의 양도 어마어마하게 증가하고 있으며, 유형도 엔터테인먼트 콘텐츠, SNS 데이터 등에서 실내 위치 정보, 생체 정보, 환경 정보 등으로 다양화되고 있다. 이러한 빅데이터 속에서 남들보다 얼마나 빨리 차별화된 가치를 끌어내는가는 서비스 중심의 IoT 시대에 중요한 요소가 될 것으로 보인다.

지금까지의 스마트폰 시장에서는 OS가 가장 강력한 플랫폼으로 자리잡아 왔다. OS에 있어 뛰어난 역량을 갖고 있는 애플은 아이폰을 내 놓았고, 구글은 자신의 안드로이드 OS에 많은 우군들을 끌어 모았다. 이렇게 스마트폰 시장에서 큰 영향력을 발휘했던 애플과 구글은 웨어러블, 스마트카 등 OS 역량이 중요한 기기 중심의 IoT 영역에서 그 영향력을 이어갈 것으로 보인다. 반면, 서비스 중심의 IoT 시장에서는 스마트폰 시장만큼의 영향력을 갖기 어려울 수도 있다.

몸집이 큰 애플이 다양한 IoT 기기에 직접 대응하는 일은 수익성에 크게 도움이 되지 않는다. 또한, 스마트폰 시대에 안드로이드 OS를 무기로 시장 지배력을 강화해 온 구글이지만, 임베디드 소프트웨어와 RTOS의 비중이 높아지는 서비스 중심의 IoT 영역에서는 그 지배력이 축소될 수 있다.

하나의 단말 기기에서 여러 서비스 이용(One Device-Multi Service)이 주류인 기기 중심의 IoT 시장에서는 다양한 서비스의 통로이자 중심이 되는 단말 기기 제조사가 시장에 미치는 영향이 상대적으로 높을 것이다. 그러나 하나의 서비스 중심 IoT 시장에서는 서비스 업체의 영향력이 커질 수 있다.

특정 영역에서 시장 지배력을 갖고 있는 서비스 업체에 의해 IoT 기기가 선택적으로 허용이 되거나, 영향력 있는 서비스를 중심으로 IoT 기기가 모여들면서 서비스 업체의 영향력이 더욱 커질 수도 있다. 향후 각 산업별 전문 역량을 바탕으로 출시되는 서비스가 많아질수록 이러한 현상은 심화될 수 있다. 예를 들어, 의료/헬스케어, 금융 등과 같이 고도의 전문 지식을 요하는 서비스의 경우, 기기 제조사보다는 서비스를 중심으로 시장이 형성될 가능성이 더욱 크다고 할 수 있다.

서비스 중심의 IoT가 갖는 의미

서비스 중심의 IoT가 기기 중심의 IoT와 다른 점은 고객이 가치를 느끼는 부분이 단말 기기가 아닌 서비스라는 점에 있다. 지금까지 ICT 산업을 보면 대부분 단말 기기가 핵심 가치를 제공하고 있거나 가치의 원천 노릇을 했다. 단말 기기가 먼저 출시되고 나서 그 단말기기를 활용하는 다양한 서비스가 나중에 등장하는 경우가 많았던 것이다. PC가 등장한 후 다양한 프로그램들이 출시되었으며, 스마트폰이 소개된 후에 수 많은 애플리케이션이 나타났던 것을 보면 쉽게 이해할 수 있다.

하지만 IoT 시대에는 고객 가치의 핵심이 서비스인 만큼, 지금까지의 단말 기기 중심 패러다임에 변화가 예상된다. 서비스가 먼저 개발되고 그에 맞는 단말기기의 선택 또는 새로운 단말기기의 개발이 이루어지는 서비스 중심의 IoT가 기기 중심의 IoT와 함께 시장을 양분할 것으로 보인다.

이에 따라 보다 가치 있는 서비스를 제공하기 위해서는 다양한 센서와 이를 수신하는 단말기의 조합을 얼마나 잘 구축하여 의미 있는 데이터를 확보할 것인가가 중요해질 전망이다. 집안의 보안, 온도조절, 전력 절감 등을 목표로 하고 있는 스마트홈 서비스의 경우 개별 서비스를 위해 많은 센서가 필요한데, 이러한 센서를 얼마나 잘 확보하는가와 센서로부터 얻은 데이터를 얼마나 잘 활용하는가에 따라 스마트홈 서비스의 차원이 달라질 수 있다는 것이다.

서비스 중심 IoT의 활성화는 비즈니스 모델의 변화도 초래할 것으로 예상된다. 제품 중심의 비즈니스 모델은 대개 제품을 원가에 마진을 붙여 판 후, 후속 서비스를 유료 혹은 무료로 제공하는 경우가 많다. 하지만 서비스 중심의 비즈니스 모델은 단말 기기 가격과 서비스 가격을 혼합하여 제공할 수가 있다. 즉, 단말 기기를 원가 이하 혹은 무료로 제공하고 추후 서비스 이용 요금을 통해 수익을 거둘 수 있다.

이러한 비즈니스 모델을 도입한 사례로는 롤스로이드 항공기 엔진 사업을 둘 수 있다. 롤스로이스는 항공사에 자사의 항공기 엔진을 판매하는 대신 리스한 후 사용 시간에 따른 비용을 부과하고 있으며, 동시에 자사의 엔진들을 실시간으로 모니터링하여 결함에 대비하는 서비스를 제공하고 있다. 

콘텐츠: 센서 정보의 급증

스마트폰 시대에는 동영상, 음악, 게임, 만화 등 주로 사용자들에게 즐거움을 주는 엔터테인먼트 콘텐츠들이 인기를 끌고 있다. 서비스 중심의 IoT에서는 이와 함께 센서로부터 수집된 정보가 핵심 콘텐츠로 부상할 것이 예상된다. 수 많은 IoT 기기에 부착된 센서들이 사용자에 관한 정보를 수집하고 이를 바탕으로 사용자 개개인에 최적화된 생활 밀착형 서비스가 제공될 것이기 때문이다.

대표적 생활 밀착형 서비스 중 하나는 스마트홈 서비스이다. 예를 들어, 스마트 폰의 위치 센서, 일정 등에서 수집된 정보를 바탕으로 집에 도착할 시간이 예상되면 그에 맞추어 집안의 조명과 냉난방기기를 켜고, 거실의 TV 근처로 다가가면 스마트 폰과 TV를 자동으로 연결하여 폰에서 보고 있던 동영상을 TV로 이어서 보여줄 수도 있다.

외출중에는 CCTV와 문, 창문 등에 부착된 센서로 외부인 침입 여부를 확인할 수 있다. 쇼핑도 크게 달라질 수 있다. 냉장고 안의 카메라, RFID(Radio Frequency Identification) 등 센서를 통해 식료품 별 소비량을 파악하여 자동으로 주문까지 할 수도 있게 될 것이다.

[ 스마트홈 서비스를 위해 송수신되는 주요센서 및 제어신호 ]

이와 같이 스마트홈 서비스가 구현되기 위해서는 GPS, 온도/습도계, CCTV, 스마트가전 등으로부터 수집되는 각종 센서 정보가 필수적이다. 이러한 센서 정보들과 이를 분석, 가공한 정보들이 핵심 콘텐츠가 될 것으로 보인다.

플랫폼: 실시간 빅데이터 처리가 핵심 플랫폼으로 부상

기기 중심의 IoT에서는 여전히 OS가 핵심 플랫폼이라면, 서비스 중심의 IoT에서는 클라우드 기반의 빅데이터 플랫폼이 핵심 요소가 될 것으로 예상된다. IoT 기기의 성능상 제약으로 인해 대부분의 정보는 클라우드에서 처리될 수 밖에 없을 것이며, 다수의 IoT 기기들로부터 수집되는 방대한 센서 정보를 모아 실시간으로 분석하여 가치를 창출해야 하기 때문이다.

나아가 하나의 제조사가 생산하는 소수의 기기만으로 서비스를 구현하는 방식보다 여러 제조사에서 생산되는 여러 종류의 기기들로부터 수집되는 정보들을 결합할 때, 보다 큰 가치를 제공하는 서비스를 구현할 수 있을 것으로 전망된다.

이러한 빅데이터 플랫폼은 단순히 최고 수준의 실시간 데이터 수집 및 분석 기술을 보유하고 있다고 구축할 수 있는 것이 아니다. 높은 기술 수준은 물론이고, IoT 기기로부터 해당 데이터를 수집하고 저장할 수 있는 법적 권한 또는 확고한 고객 기반이 있어야 한다.

예를 들어, 의료 관련 빅데이터 플랫폼은 빅데이터 기술이 뛰어난 업체가 아니라 빅데이터 기술을 보유한 대형 병원이 구축할 수 있으며, 금융 관련 빅데이터 플랫폼은 금융 기관이, 유통 관련 빅데이터 플랫폼 역시 대형 유통 업체가 구축할 수 있는 것으로 보인다.

서비스 중심의 IoT 등장, 새로운 강자 부상의 기회

지금까지는 스마트폰과 같은 하나의 고성능 단말 기기에서 다양한 서비스가 구현되는 사업 모델(One Device-Multi Service, ODMS)이 거의 대부분이라 해도 과언이 아니다. 그러나 IoT 시대가 도래하면, 기존과는 다른 형태의 IoT 기기 그리고 이와 결합된 새로운 서비스들이 등장하면서 시장 전반에서 변화가 일어날 것으로 전망된다.

하나의 고성능 단말 기기에서 여러 서비스가 구현되는 사업 모델이 아닌, 하나의 가벼운 단말이 하나의 서비스에만 활용되거나 하나의 서비스를 구현하기 위해 여러 개의 단말들이 연결되는 형태의 사업 모델(One Service-Multi Device, OSMD)도 등장할 것으로 예상된다.

전자는 스마트폰 시장의 사업 모델과 유사한 ‘기기 중심의 IoT(Device-centric IoT)’라고 부를 수 있으며, 후자는 새로운 유형의 ‘서비스 중심의 IoT’라고 할 수 있다. ‘기기 중심의 IoT’ 시장은 여전히 구글과 애플이 주도하는 시장이 될 것으로 예상된다. 그러나 새롭게 등장하는 ‘서비스 중심의 IoT(Service-centric IoT)’ 시장에서의 게임 룰은 우리에게 익숙한 ‘기기 중심의 IoT’ 시장과 사뭇 다르게 전개될 수 있다.

IoT 기기의 다이버전스(Divergence)화, 롱테일(Long-tail)화

IoT 시대에는 컴퓨팅 기능을 담은 다양한 IoT 기기들이 등장할 전망이다. 스마트폰, 태블릿과 같이 고성능 프로세스와 OS를 기반으로 다양한 앱이 구동되는 IoT 기기 (One Device-Multi Service)도 존재하겠지만, 보다 가볍고 단순한 기능을 가진 IoT 기기도 다양하게 등장할 것으로 보인다. 실제로 컴퓨팅 기능은 최소화되고, MEMS 센서에 인터넷 연결을 위한 통신 모듈만 부착된 형태의 초소형 IoT 기기도 이미 등장하고 있다.

이러한 IoT 기기는 프로세서 성능 상에 제약이 있는 만큼, 기존의 무거운 모바일 OS가 아니라 매우 가벼운 실시간 운영체제(Real Time Operating System, RTOS) 또는 최적화된 소프트웨어 (Embedded Software)만이 탑재되고 있다. 그리고 단순한 기능의 IoT 기기는 독립적으로 서비스를 구현하기 어렵기 때문에 다른 IoT 기기들과 서로 연결되어 하나의 서비스를 구현하게 될 것이다. (One Service-Multi Device).

예를 들어, 스마트 교육이라는 하나의 서비스를 구현하기 위해 태블릿, 전자칠판, 스마트펜, 글래스 등 다양한 기기들이 사용되는 식이다. 다양한 기기들이 상호 보완적으로 작용하면서 스마트 교육이 추구하는 학습의 효율성, 즐거움, 편리함 등의 핵심 가치를 극대화하는 것이다. 또 다른 예로 헬스케어 서비스를 위해 다수의 생체 센서와 웨어러블 기기, 스마트 약통, CCTV 등이 함께 사용되는 것을 들 수 있다.

스마트한 약병, 바이탈리티(Vitality) 사의 ‘글로우캡(Glowcaps)’

[ 글로우캡(Glowcaps) ]

처방 받은 약을 빠뜨리지 않고 제 시간에 복용하는 일은 치료의 기본이지만, 이를 지키기란 생각처럼 쉽지 않다. 바이탈리티(Vitality) 사의 ‘글로우캡(Glowcaps)’은 제 때 복용할 수 있도록 도와주는 영리한 약병이다.

[ 글로우캡스 배치도 ]

복용 시간이 되면 약병 뚜껑이 소리와 불빛을 내며 환자에게 이를 알린다. 만일 이중의 알람에도 불구하고 여전히 약병이 닫혀 있다면, 환자에게 전화가 걸려온다. 이처럼 강력한 알람 기능이 가능한 까닭은 ‘글로우캡’이 무선으로 바이탈리티의 네트워크와 연결되어 있기 때문이다. 바이탈리티는 이를 위해 AT&T와 무선망 사용 계약을 맺었다. 사용자 관찰 결과 실제로 ‘글로우캡’ 사용자들의 복약률은 98%까지 높아졌다.

사용자의 복약 여부는 바이탈리티의 보안 네트워크로 전송되어 저장되고, 이렇게 매일 차곡차곡 쌓인 복약 내역은 주간, 월간 단위로 정리되어 환자, 보호자, 주치의에게 제공되며, 뚜껑이 열린 회수를 집계하여 자동으로 약품을 재 주문한다. 바이탈리티는 Nant Health사에 인수되었다.