가시광통신 기술은 전력비와 유지비 등의 운영비를 절감시켜줄 수 있는 차세대 유망 기술이다. 아직은 도입 단계에 있지만 실내 네트워킹과 위치 기반 서비스를 비롯한 다양한 제품이 연구 개발 중에 있다. 이와 관련, 전자부품연구원이 주최한 세미나에서 경일대학교 김병욱 교수가 가시광통신 표준화 및 특허 동향에 대해 발표한 내용을 정리한다.
가시광통신(Vigible Light Communication, VLC)이란 LED 조명을 광원으로 이용한 통신기술을 말하며, 현재 LED는 그 사용 범위와 사용률이 급속하게 증가하는 추세다. 이러한 인프라의 배경에 맞춰 조명과 통신을 함께 할 수 있는 서비스를 표준으로 제정할 필요성이 대두되기 시작했다(그림 1).
▲ 그림 1. 가시광통신 개요
사회문화적으로 보자면, 언제 어디서나 조명이 있는 곳에서 통신할 수 있게 됨으로써 인류 문화적으로 센서 정보, 물체 식별 정보, 측위에 의한 LBS(Location Based Service) 위치 정보, Machine to Machine 정보 이등 등에 대한 표준 기술 제정이 필요하다.
또한 LED 조명은 2020년까지 모든 조명 제품을 대체해 시장 규모가 연간 수십조 원에 달할 것으로 전망되고 있으며, 2012년부터 백열램프 사용에 대한 규제가 진행돼 LED 조명의 수요는 더욱 증가했다.
가시광 무선 통신의 국제 표준 활동은 아직까지 미미하다. 따라서 한국정보통신기술협회(TTA) 중심의 표준 활동을 적극적으로 수행해 국내 고유 표준 제정을 우선적으로 수행하고, 이에 대한 IPR을 확보해야 한다. 이후 국제 표준 제정의 선도적 활동을 통해 국제 표준 규격이 되도록 하는 것을 최종 목표로 해야 한다.
가시광통신의 종류
1. 조명 제어 시스템
LED 조명의 밝기를 조정할 뿐만 아니라 가시광 무선 통신 데이터를 변경, 수정, 삭제하는 기능도 갖고 있다. 또한 조명 제어 시스템에서 조명 송신기에 가시광 무선 통신 데이터를 PLASA DMX-512A Visible Light Communication 표준 프로토콜로 전달한다.
2. 조명 송신기
LED 조명의 빛을 내도록 해 어둠을 밝힐 뿐만 아니라, LED 빛에 데이터를 실어 무선 통신도 가능하게 하는 기능을 갖고 있다. IEEE 802.15.7 Visible Light Communication PHY/MAC 표준 프로토콜에 의해 데이터를 빛으로 변환해 조명 수신 단말기에 전달한다.
3. 조명 수신 단말
LED 조명의 빛을 데이터로 변환하는 기능을 제공하며, IEEE 802.15.7 Visible Light Communication PHY/MAC 표준 프로토콜에 의해 빛을 데이터로 변환한다.
4. 응용 서비스
자동차 안전 통신, 선박 안전 통신, 실내 내비게이션, 위치 홍보 등 조명이 있는 곳에서 특성에 맞춰 다양한 응용 서비스를 적용할 수 있다.
국내 가시광통신의 역사
2007년 5월 30일, TTA에서 멀티미디어 응용 PG 가시광통신 서비스 실무반이 신설됐다. 같은 해 12월 18일에는 LED 조명산업과 통신산업 가시광 무선 통신 표준기술 워크샵이 개최됐다.
가시광통신 서비스 실무반에서는 2008년에 5건의 국내 고유 국문 표준을 제정했으며, 2010년에는 제정된 5건을 국가 표준으로 추진했다. 또한 16건의 국내 고유 국문 표준을 제안해 TTA 단체 표준으로 추진했다.
TTA 가시광 융합 통신 PG에서는 현재까지 5개의 국가 표준과 26개의 TTA 단체 표준을 제정했다.
가시광통신 연구 개발 동향
국내에서는 2005년부터 삼성전자, KAIST 등에서 실험적으로 연구 개발을 추진했으며, 2010년부터 영남대, 조선대, 서강대, 연세대, 국민대 등 다수의 대학에서 연구를 시작했다.
ETRI는 2007년 사업 기획을 시작으로, 2008년부터 국책 사업으로 연구 개발을 시작했다. ETRI는 또한 LED 조명에 적용하기 위한 LED 드라이버와 가시광 무선 통신 PHY 모듈레이션을 하나로 융합하는 드라이빙 모듈을 2011년부터 개발했다.
2012년부터는 방송통신위원회 사업, 충청광역권 사업, 산학 연계 중소기업 사업 등 다수의 가시광 무선 통신 관련 사업이 추진되고 있으며, 2013년에는 유양디앤유, 마이크로하이테크, 현대통신, 이노렉스테크놀러지, 포스코엘이디 등 다양한 기업이 기술 개발을 시작했다.
미국은 Intel(자동차 가시광 무선통신), 보스톤대(무선 랜 대체 가시광 무선통신), GE와 캘리포니아 9개 대학에서 가시광 무선 통신 채널 모델링 등을 2009년부터 추진하고 있다.
일본은 VLCC, Casio, Panasonic 등 25개 기관에서 신호등, 도쿄 타워, 등대, 수중 등에 실험 시제품을 만들었으나 아직까지 상용 시제품은 없는 상황이다.
영국에서는 옥스포드대, 에딘버러대, 캠브리지대 등이 고속 가시광 무선 통신 기술을 중심으로 연구 개발을 진행 중이며, 중국에서는 ZTE, 칭화대, 푸단대 등이 2011년 부터 관심을 보이고 있다.
가시광통신 표준화 비전 및 목표
가시광 무선 통신 표준화 비전은 그림 2와 같이 나타낼 수 있다. 우선, IEEE 802.15.7 VLC PHY/MAC 국제표준 제정 성공에 따른 연계 발전을 위해 IEC TC 34 국제 표준을 적극적으로 공략한다. 이를 통해 전 세계 가시광 무선 통신 실내 조명 네트워크 산업을 선도해 융합산업을 개척한다.
▲ 그림 2. 가시광 무선 통신 표준화
현재 실외 조명 네트워크는 PLASA DMX-512A를 주로 사용하고 있다. 이러한 시장 상황을 고려한 PLASA DMX-512A VLC 데이터 전달 국제 표준 제정(2013.9)을 연계 발전하기 위해 인터넷과 연동하여 가시광 무선 통신 정보 응용 서비스를 제공한다. 이를 통해 실외 정보 조명 네트워크 산업을 개척하고 선점할 수 있다.
