빛의 혁명, LiFi - LED를 이용한 무선 통신 기술 -

안녕하세요? LG CNS 대학생 기자단 백종수입니다.

우리 주변에는 다양한 '무선 통신 기술'이 존재합니다 그 중 실생활에서 많이 사용되는 무선 통신 기술은 블루투스, WiFi, NFC 정도인데요. 무선 이동 통신은 그간 여러 단계를 거쳐 발전하였고, 그 활용 역시 다양합니다. 오늘은 가장 많이 사용되는 무선 통신 기술 세 가지에 기술과 함께 최근 상용화에 성공하여 주목 받고 있는 LED를 이용한 무선 통신 기술인 '가시광 통신'에 대해 알아보겠습니다.

 

앞서 말씀드린 대표적인 무선 통신 기술의 정의를 간단히 살펴보면 다음과 같습니다.  

 ● 현재 우리가 많이 사용하는 무선 통신 기술들의 정의

블루투스	1994년, 통신 기기 제조 회사인 스웨덴의 에릭슨이 개발한 '개인 근거리 무선 통신(PANs)을 위한 산업 표준' 적은 소비 전력을 이용하여 휴대폰, 주변 장치 간의 연결을 위해 고안된 무선 솔루션 자사 휴대 장치 및 컴퓨터, 가전 제품에 이용
WiFi	와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)의 상표명 IEEE 802.11 기반의 무선랜 연결과 장치 간 연결 PAN/LAN/WAN 구성 등을 지원하는 기술
NFC	NFC(Near Field Communication)의 약자로 약 10cm 이내의 근거리에서 데이터를 교환할 수 있는 비접촉식 무선 통신 기술 13.56MHz의 대역과 초당 424킬로 비트의 데이터 통신 속도를 가짐

각각의 기술들은 우리의 일상에서 유용하게 쓰이는데요. 블루투스는 '무선 마우스', WiFi는 '무선 공유기', NFC는 '버스 카드 결제 시'에 사용되고 있습니다. 단순히 기술들의 정의만 보면 어렵게 느껴지지만, 해당 기술들이 사용되는 분야를 보면 매우 친숙한데요. 특히 NFC의 경우, LG CNS의 티머니와 모바일 결제 부분에서 매우 중요하게 사용되는 기술입니다.  

<NFC를 이용한 티머니 버스 리더기>

예를 들어, 교통 카드 결제 시 카드를 리더기의 근거리로 이동하면 결제가 되는 이유는 바로 NFC 기술 덕분입니다. NFC는 기기 간의 데이터 교환이 쉽고, 속도가 빠른데요. 다른 무선 통신 기술에 비해 암호화 기술로 인한 보안의 장점까지 가지고 있습니다. 

 

무선통신에 빛을 이용하는 기술은 오래 전부터 사용되었고, 적외선을 이용한 무선 통신은 아주 보편적인 방식인데요. 가시광 통신은 다양한 무선 통신 기술이 도입되면서 심화되고 있는 주파수 부족을 해결하는 대안으로 떠오르는 차세대 무선 통신 기술이죠. 세부적인 의미와 시장 현황을 함께 살펴보겠습니다.

● 가시광 통신과 LiFi(Light-Fidelity, 라이파이)

가시광 통신(visible light communication)이란, 가시 광선을 이용해 정보를 전달하는 통신 기술로 발광 다이오드(LED)가 발전함에 따라 무선 개인 통신망 기술의 하나로 주목되기 시작했죠. 가시광은 파장이 380~780nm, 주파수가 385~789THz인 대역을 의미하며, 무선 통신 전체 주파수보다 1만 배 이상 넓은 폭을 가지고 있습니다. 또한 조명이 있는 곳이라면 어디에서나 사용이 가능하다는 장점이 있습니다.

<LED 전구의 가시 광선을 이용하는 LiFi(Light-Fidelity, 라이파이)>

가시광 통신은 1998년 일본 게이오 대학의 나카무라 교수가 처음으로 제시한 기술인데요. 2011년 영국 에딘버러 대학교의 해럴드 하스(Harald Haas) 교수는 이를 'LiFi(Light Fidelity)'라는 용어로 명명했습니다. WiFi를 꺾을 새로운 근거리 통신 기술이라는 의미를 담은 것이죠. 

● 국가별 가시광 통신 개발 현황 및 상용화 단계

가시광 통신의 기술 개발이나 상용화는 아직 초기 단계입니다. 하지만 우리가 가시광 통신을 주목하는 이유는 가장 빠른 무선랜(802.11ac, 6.93Gbps)보다 약 1.4배 빠른 속도(10Gbps)를 보여 주고 있기 때문입니다. 세계 각국에서는 가시광 통신 사용화를 위한 기술 개발에 노력을 기울이고 있는 이유입니다. 대표적인 개발 국가들의 현황은 다음과 같습니다.

프랑스	2014년 하반기 LiFi 기술 상용화를 목표로, 응용 기술과 솔루션 연구 개발 진행 중 - 톰슨라이팅: 6월 출시 목표 마무리 공정  - 토른: LiFi 기반 LED 조명 테스트 - EDF 옵티멀 솔루션스: LiFi 체험 시설 설치  - SNCF: 역사 내 서비스 시험 중
영국	주요 대학을 중심으로 연구 개발 진행 중 - 옥스퍼드, 캐임브리지 등에서 기존 독일 연구소가 구현한 3Gbps보다 3배 이상 높은 10Gbps 속도 구현
중국	1와트 LED 전구로 150Mbps 실현
한국	세계 표준(IEEE 802.15.7)으로 채택 가시광 통신 기술로 ICT 융합(조명+통신)의 중요한 교두보 확보

● 가시광 통신이 주목 받는 이유: 저비용, 고속 통신, 안정성, 보안성

이미 무선 통신 기술은 다양한 방식으로 상용화되어 활용되고 있습니다. 그럼에도 불구하고, 가시광 통신에 주목하고 상용화에 힘쓰는 이유는 무엇일까요? 지금까지 LTE-A 서비스를 위한 20MHz 이용권을 사는데 큰 비용을 지급해야 했습니다. 그런데 가시광 통신 주파수는 사용료가 무료이고, 전세계 공통이기 때문에 비용이 저렴하고, 보다 안정적인 서비스 제공이 가능합니다. 

또한 주파수 대역이 광범위하고 통신 간섭이나 충돌 현상이 없기 때문에 보안성도 강화되고, 조명이 있는 곳이라면 어디에서나 고속통신이 가능한 장점을 가지고 있습니다. 하지만 장애물이 있거나 어두운 곳에서는 통신이 어렵다는 현실적 문제가 존재합니다. 

<가시광 통신 기술 활용 시나리오>

 

가시광 통신은 무선랜의 전송 속도, NFC의 보안 부분의 장점을 모두 갖추고 있는데요. 따라서 현재의 기술 발전 상태로는 초근거리 고속 통신이 가장 유력한 분야로 볼 수 있습니다. 또한 개발이 완료된다면 기존의 'WiFi'보다 무선 인터넷 속도가 최고 100배 이상 빨라진다고 알려져 있습니다. 이는 우리 일상 생활에 상당한 변화를 가져올 기술로 특히 '지능형 교통 시스템', '고속 통신', '각종 문화 콘텐츠 전달' 등 스마트한 생활을 지원해 줄 것으로 예상됩니다.

<가시광 통신의 다양한 활용>

우리가 잘 알고 있는 바와 같이 신기술이 상용화 기술로 발전하는 것은 사실 어렵고 실패율 역시 높죠. 가시광 통신 역시 상용화를 위해서 해결해야 할 과제가 많은데요. 무선 통신 기술들이 큰 폭으로 성장하여 실제로 많이 사용되는 상황에서 가시광 통신의 장점을 잘 살려 다양한 가치를 전하는 유망 산업으로 발전하길 기대해 봅니다. 

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