우리 대부분은 이미 커넥티드 홈에서 살고 있지만, 통합 연결 표준인 매터(Matter) 도입이 가속화됨에 따라 진정한 스마트 홈의 꿈이 현실화하고 있다. 우리 대부분은 어떤 방식으로든 연결된 주거 환경에서 살고 있다. 

 

2022년 미국 인구조사 데이터에 따르면, 91% 이상의 사람들이 가정용 인터넷을 이용하고 있는 것으로 나타났다. 하지만, 커넥티드 홈과 스마트 홈은 그 차원이 다르다. 컴퓨터나 TV를 인터넷에 연결해 웹 서핑을 하거나 넷플릭스를 시청하는 것과, 집 안의 모든 기기와 가전제품을 인터넷에 연결하여 원격 및 자동 제어를 가능하게 하는 스마트 홈 환경은 분명히 차이가 있다.

 

이러한 완벽하게 통합된 스마트 홈을 설정하고, 관리하는 것은 현재로서는 상당히 까다롭거나 불가능한 경우가 많다. 이전에는 서로 다른 공급업체의 스마트 홈 기기들이 서로 호환되지 않았기 때문이다. 특정 생태계를 기반으로 설계된 제품들은 다른 생태계에서는 제대로 동작하기 어렵다. 예를 들어, ‘브랜드 A’의 스마트 조명을 ‘브랜드 B’의 디지털 음성비서로 설정하거나 제어할 수 없다.

 

이러한 문제들이 수백 개의 브랜드와 수십 가지 유형의 기기에서 발생한다면, 소비자들은 스마트 홈에 대한 기대를 완전히 포기하게 될 것이다. 집에 들어와서 직접 불을 켜고, 커튼을 치는 일이 그렇게 어려운 일은 아니기 때문이다. 그러나, 이제는 상황이 달라지고 있다. 통합 연결 표준인 매터가 등장한 것이다.

 

왜 매터가 중요한가

매터는 CSA(Connectivity Standards Alliance)에서 개발한 스마트 홈을 위한 오픈소스 연결 표준이다. 매터는 기존의 스마트 홈 무선 연결 기술인 와이파이, 스레드, 블루투스 LE 및 유선 이더넷을 기반으로 동작한다. 매터를 위한 연결 기술은 매우 신중한 고려를 거쳐 선택됐다. 와이파이는 이미 전 세계 수많은 가정에 보급돼 있다.

 

특히, 와이파이 6은 설계자들이 일부 처리 속도를 줄이는 대신, 배터리 수명을 연장하는 전력 절감 기술을 포함하고 있어 스마트 홈 애플리케이션에 더욱 적합하다. 스레드는 저전력 무선 표준으로, 대규모 IP 네트워크와 원활하게 통합이 가능하다. 블루투스 LE 무선 기술은 스마트폰과 상호 운용이 가능하기에 새로운 스마트 홈 제품을 네트워크에 등록하고, 구성하는데 이상적인 인터페이스를 제공한다.

 

매터는 이러한 기술들을 모두 아우르는 통합 애플리케이션 계층, 즉 ‘공통 언어’를 제공한다. 제조업체들은 이를 기반으로 제품을 개발하여 제품 간의 호환성과 상호운용성을 보장할 수 있다. 매터는 아마존, 애플, 구글, 삼성과 같은 주요 공급업체 생태계 전반에 걸쳐 상호운용성을 제공한다. 따라서, 소비자가 어떤 스마트 홈 키트를 구매하더라도 다른 매터 인증 기기와 원활한 동작이 가능하도록 함으로써 스마트 홈 기술 도입을 촉진하고 있다. 

 

예를 들어, 부모님은 시리를 이용하여 홈 자동화를 제어하고, 아이들은 알렉사 등 자신이 선호하는 음성비서를 이용할 수 있어 언제든, 누구든 호환성 문제없이 기기를 제어할 수 있다. 이는 중요한 요소다. 영국 레딩 대학교의 연구에 따르면, 스마트 홈 도입의 주요 장애 요인은 스마트 기기에 대한 안정성, 성능 및 제어 가능성에 대한 사용자의 신뢰 부족이 가장 큰 원인으로 나타났다.

 

매터는 아직 일반 대중들에게 널리 인식되어 있지는 못하다. 하지만, 앞서 언급한 스마트 홈 기술 분야의 주요 공급업체 플랫폼을 통해 지원되는 것은 물론, 무선 연결 분야의 전문 기업인 노르딕 세미컨덕터(이하 노르딕)를 비롯한 약 340여 개의 기업들이 매터를 지지하고 있어 조만간 크게 확산할 것이다.

 

이러한 기업들의 홍보 및 마케팅 역량을 기반으로, 소비자들이 ‘매터 인증(Matter Certified)’ 마크가 있는 스마트 홈 솔루션을 구매함으로써 스마트 홈의 안정성과 성능에 대한 우려는 크게 해소될 것이다. CSA의 회장 겸 CEO인 토빈 리처드슨(Tobin Richardson)은 “매터는 연결성을 확장하고, 안전하고, 유용한 스마트 홈을 구현할 수 있는 충분한 잠재력을 가지고 있다”고 말했다.

 

모든 영역에 대한 액세스 실현

 

매터는 출시 이후, 지속적인 사양 개선을 통해 상호운용성, 간편성, 신뢰성 및 보안을 위한 새로운 계층을 추가하고 있으며, 이를 기반으로 미래를 위한 새로운 기능과 적용 사례의 영역을 더욱 확장하고 있다. 버전 1.0은 선도적으로 조명과 홈 보안, HVAC, TV 및 창문 커버와 같은 스마트 홈 기술을 다루고 있는 반면, 2023년 10월에 공개된 매터 1.2에는 냉장고와 식기세척기, 연기 경보기, 세탁기 및 로봇 청소기 등과 같은 다양한 새로운 범주에 대한 지원이 추가되었다. 올해 초에 발표된 매터 1.3에는 오븐과 세탁 건조기, 조리대 및 환기 후드 등에 대한 지원이 추가되었다. 

 

매터 1.2와 1.3에 추가된 가전제품에 대한 지원은 스마트 홈의 거의 모든 영역으로 매터의 접근성을 확장했다. 또한, 매터 워킹 그룹(Matter Working Group)이 향후 릴리스에 도입할 거의 모든 기기(온도 설정 및 모니터링, 상태 알림 등)에 적용 가능한 기본 기능 세트를 구현할 수 있는 출발점을 제공했다는 점에서 의미가 크다. 이를 기반으로 향후 OEM들은 보다 원활하게 제품을 개발할 수 있게 될 것이다.

 

한편, 매터는 업데이트를 통해 최종 사용자 경험을 향상시키는 새로운 기능과 핵심 개선 사항도 도입했다. 예를 들어, 매터 1.3에는 장면(Scenes)과 명령 배칭(Command Batching) 지원이 추가되었다. 이를 통해 사용자는 여러 기기의 설정을 조합하여 기기나 방, 또는 집 전체에 대한 원하는 상태를 만들어 하나의 명령으로 이를 실행할 수 있게 되었다.

 

소비자가 우려하고 있는 신뢰성 및 안정적인 제어 기능과 함께 보안 문제도 지속적인 주요 관심사 중 하나다. 이러한 문제를 해결하기 위해 매터는 보안과 관련된 모범 실행사례 또한 다루고 있다. 예를 들어, 사용자의 인증된 정품 기기만이 네트워크에 연결될 수 있도록 각 매터 기기에는 고유의 ID가 포함되어 있다. 또한, 데이터를 암호화하여 기밀성을 보호하는 것은 물론, 액세스 제어 정책을 통해 각각의 기기가 필요한 작업만 수행하도록 보장하고 있다.

 

올해 초, CSA는 IoT 기기 보안 사양 1.0(IoT Device Security Specification 1.0)과 함께 이에 따른 인증 프로그램과 제품 보안 검증 마크(Product Security Verified Mark)가 포함된 릴리스를 발표했다. 이 IoT 기기 보안 사양은 제조업체들이 설계 단계부터 제품의 보안을 유지할 수 있는 포괄적인 프레임워크를 제공함으로써 IoT 보안 표준화의 중요한 진전으로 평가되고 있다.

 

칩 공급업체들의 대응

 

매터는 많은 이점을 가지고 있지만, 매터 호환 제품 설계는 상당한 복잡성이 증가한다. 또한, 실리콘 공급업체들은 이를 지원할 수 있도록 칩 성능에 대한 업그레이드를 수행해야 한다. 예를 들어, 매터 호환 기기는 블루투스 LE와 스레드 연결(스레드 기반 매터 기기의 경우) 또는 와이파이 연결(와이파이 기반 매터 기기의 경우)이 모두 필요하며, 매터 프로토콜 스택을 실행할 수 있는 충분한 컴퓨팅 성능과 메모리가 제공되어야 한다.

 

또한, 무선 펌웨어 업데이트(OTA-DFU : Over- The-Air Device Firmware Update)를 지원하기 위해서는 애플리케이션 소프트웨어만 사용하는 경우보다 최대 두 배에 이르는 플래시 메모리가 필요하다. 이외에도, 향후 스마트 홈 솔루션은 머신러닝(ML) 기능을 지원하고, 엄격한 보안 요구사항도 충족해야 한다. 이를 위해 칩 공급업체들은 이러한 새로운 표준을 고려한 하드웨어 및 소프트웨어 최적화 작업에 주력하고 있다.

 

노르딕 고객들은 이미 스레드와 블루투스 LE를 지원하는 노르딕의 nRF52840과 nRF5340 SoC를 이용해 매터 기기를 적극적으로 개발하고 있다. 또한, 노르딕의 와이파이 솔루션인 nRF7001과 nRF7002도 매터를 지원하고 있다. 최근 노르딕은 5세대 SoC인 nRF54H 및 nRF54L 시리즈를 발표하기도 했다. 이 새로운 SoC들은 더 강력한 프로세싱 성능과 메모리 용량을 갖추고 있어 혁신적인 차세대 매터 제품 개발을 한층 더 가속화하고 있다.

 

특히, 다중 Arm Cortex-M33 프로세서와 RISC-V 보조 프로세서를 통합한 노르딕의 nRF54H20은 풍부한 컴퓨팅 리소스를 기반으로 엣지 프로세싱과 정교한 머신러닝 모델을 실행할 수 있도록 지원한다. 머신러닝 모델을 이용하면, 스마트 홈 제품의 성능을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 가족 구성원이 모두 동시에 집에 도착하여 습도나 온도 등의 균형이 적절하지 않은 경우, 기존 HVAC의 설정을 자동으로 조정할 수 있다.

 

nRF54H20은 2MB의 비휘발성 메모리와 1MB의 RAM을 탑재하고 있으며, 동급 최상의 새로운 멀티 프로토콜 무선 기능을 제공한다. 소비자들은 더 긴 도달거리와 향상된 신뢰성을 제공하는 새로운 무선 기능을 통해 실외 공간을 포함한 스마트 홈 전반에 걸쳐 기기 네트워크를 확장하고, 보다 견고하게 기기를 통합할 수 있다.

 

nRF54 시리즈 SoC는 모두 PSA 인증 IoT 보안 표준 중 가장 높은 레벨인 PSA 인증 레벨 3(Certified Level 3) 요건을 초과하는 보안 부팅, 보안 펌웨어 업데이트, 보안 스토리지 및 물리적 공격 보호 등의 기능을 제공한다. 이로 인해, nRF54 시리즈 SoC를 기반으로 구현된 스마트 홈 제품은 시장에서 가장 안전한 기기 중 하나로 평가되고 있다.

 

매터 표준의 진화와 함께 이러한 하드웨어 및 소프트웨어의 개선으로 상호 운용성, 간편성 및 신뢰성이 향상됨에 따라, 기기 제조업체들은 각기 다른 생태계에 온보딩할 수 있는 앱과 아키텍처 개발에 시간을 소비할 필요 없이 제품의 품질을 개선하고, 새로운 기능을 개발하는 데 집중할 수 있게 되었다. 조만간, 완전히 통합된 스마트 홈의 꿈이 마침내 현실이 될 것이다.

 

노르딕과의 협업 사례

 

후리 테크놀로지의 매터, LwM2M 및 스레드 기반 OCF(Open Connectivity Foundation) 호환 모듈은 공간 제한적인 고사양의 스마트 홈 및 조명 애플리케이션을 위해 설계되었다. 이 모듈은 노르딕의 nRF52840 SoC를 통해 매터 애플리케이션에서 전송을 위해 스레드 연결을 사용하고, 네트워크에 새로운 기기를 등록하는데 블루투스 LE 연결을 사용한다. 스레드 기반 매터 프로토타이핑은 노르딕의 nRF52840 DK를 통해 지원된다.

 

 

판스텔의 WT02E40E 시리즈 모듈(개발 키트의 상단 중앙에 탑재됨)은 노르딕의 nRF5340 SoC와 nRF7002 와이파이 6 컴패니언 IC를 통합하여 보다 용이하게 새로운 매터 스마트 홈 제품을 설계할 수 있도록 지원한다. 대부분의 매터 애플리케이션은 두 개의 안테나가 필요하기 때문에 판스텔의 이 모듈 시리즈는 유연한 다중 안테나 옵션을 제공한다.

 

 

트리도닉의 nRF52840 SoC 기반 솔루션은 매터와 호환 가능한 조명 설비를 위해 설계되었다. 무선 매터 드라이버(Wireless Matter Driver)는 LED 스트립의 밝기 조절 및 스위칭을 담당하며, 푸시 버튼 커플러(Push Button Coupler)는 기존의 일반 스위치를 매터 호환 스마트 조명 스위치로 변환할 수 있도록 해준다. 무선 매터 달리 액티브(Wireless Matter to DALI Active) 모듈과 무선 매터 달리 패시브(Wireless Matter to DALI Passive) 모듈은 달리(DALI)의 모든 조명기구를 매터 지원 시스템으로 업그레이드하는데 사용할 수 있다.

 

 

헬로티 서재창 기자 |