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너와 나의 연결고리, 블루투스 - 블루투스 4.0, 해결 답안이 될까? -

2014. 11. 6. 10:30


안녕하세요? LG CNS 대학생 기자단 김찬민입니다.

스마트폰을 사용하는 분이라면 폰에 블루투스가 내장되어 있다는 것을 아실 텐데요. 이름만 들어도 익숙한 와이파이(Wi-Fi)와는 달리 블루투스는 언제 사용되고, 어떤 기능을 하는지 설명하기가 그리 쉬운 일은 아닌 것 같습니다. 


최근 블루투스 기능은 웨어러블 디바이스의 등장과 함께 그 중요성이 더욱 높아지고 있고, 블루투스 기능을 장착한 다양한 제품이 출시되고 있는데요. 오늘은 생활 가까이에서 스마트 디바이스의 사용을 보다 효율적으로 만들어주는 무선통신 기술 ‘블루투스’에 대해 알아보겠습니다.

 

<스마트폰에 내장된 블루투스 기능>


기본적으로 블루투스는 와이파이(Wi-Fi)와 같은 무선 통신 기술의 일종입니다. 와이파이가 유선 인터넷 망을 대체하는 고속 무선 통신 기술이라면, 블루투스는 간편한 근거리 무선 통신 기술이라 할 수 있습니다. 시중에 나와 있는 제품 중 블루투스 기술을 사용하는 제품들을 살펴보면 그 특성을 좀 더 정확하게 이해할 수 있는데요. 무선 마우스, 키보드, 이어폰 등이 블루투스 기능을 사용하는 대표적인 제품입니다. 이 제품들 속에서 어떤 공통점이 있는지 눈치채셨나요? 이 제품들은 모두 PC나 휴대폰과 같이 기기와 상호 연결이 필요한 제품이라는 점입니다. 

<다양한 블루투스 제품들>


이처럼 기기 간의 상호 연결에 블루투스는 ‘페어링(Pairing)’이라는 방법을 통해 사용 가능합니다. 페어링은 말 그대로 기기 간에 짝을 지어주는 것인데요. 즉, 일정 거리 내에 있는 블루투스 탑재 기기를 찾아 자동으로 서로를 연결해줍니다. 블루투스 페어링은 와이파이나 다른 무선 통신에 비해 빠르고 간편한 무선 통신을 가능하게 하는 장점이 있습니다. 하지만 단점도 있는데요. 블루투스 기능이 탑재된 제품은 기존 제품보다 가격이 비싸고, 유선 제품과 비교하면 통신도 불안정한 편입니다. 또한, 전력 소모도 높은 편이었습니다. 

 

무선 통신 기술로서 고전을 면치 못하던 블루투스는 블루투스 4.0 출시 이후 그 상황을 역전시키고 있습니다. 블루투스가 최근 급부상 중인 비콘(Beacon)과 사물인터넷(IoT, Internet Of Things)의 기반 기술로서 주목을 받고 있기 때문인데요. 실제로 블루투스를 탑재한 제품들이 나오기 시작하면서 그야말로 괄목할 만한 변신을 꾀하고 있습니다. 물론 이런 변화의 이유는 환경적 요인만 있는 것은 아닙니다. 블루투스의 변화 과정을 살펴보면 그 이유를 충분히 알 수 있습니다.


● 4세대에 걸친 변신, 마침내 탄생한 블루투스(BlueTooth) v4.0


 

 Bluetooth

1세대

 Bluetooth

2세대

Bluetooth

3세대 

Bluetooth

4.0

 Bluetooth

4.1

 전송 속도

 721kbit/s

721kbit/s~3Mbit/s

 3Mbit/s~24Mbit/s

 24Mbit/s

 24Mbit/s + higher

 채택년도

2002

 2004.11

 2009.04

 2010.06

 2013.12

 지원 거리

 10 meter range

 Up to 100 meter range(Unstable)

 Up to 100 meter range(Stable)

주요변화 

- IEE 802.15.1 규격 채택


- 유선 USB를 대체하기 위해 개발됨

- NFC 지원


- EDR(Enhanced Date Rate)을 통한 속도 향상


- SSP(Simple Secure Pairing) 적용

- PAL 적용으로 최대 24Mbit/s의 속도 향상

- BLE 지원


- 3가지 분야로 블루투스 기술 차별화 전략


- 최대 100미터에 달하는 안정적 데이터 전송

- IoT를 위한 IPv6 표준 사용 지원


- 호스트와 컨트롤러 간의 활동 시기 조정 최적화

(필요할 때만 전력을 소모)


- 타 무선 기술과 공존성 향상

(대역폭 간섭 현상 축소)


현재 블루투스의 최신 버전은 2013.12월에 채택된 블루투스(Bluetooth) 4.1버전입니다. 초창기 1세대의 블루투스와 현재의 버전은 그 모습이 많이 다른데요. 가장 큰 차이는 전송속도입니다. 


1세대 블루투스의 전송속도는 721kbit/s에 불과했죠. 또한, 다른 블루투스 기기와 연동 시 확인되지 않는 기기는 접근을 차단하여 사용상의 불편함이 있었습니다. 2세대 블루투스에서는 이러한 문제를 일부 개선하였는데요. EDR(Enhanced Date Rate)의 적용을 통해서 최대 3Mbit/s의 전송속도를 지원하고, 1세대의 단점으로 적용되었던 제한적 기기 연동은 SSP(secure simple pairing) 적용으로 해소하였습니다. 그 뿐만 아니라 NFC와의 호환 기능도 탑재되었습니다. 


이후, 블루투스 기술은 IT 시장에서 본격적으로 사용되기 시작합니다. 이는 3세대를 거치면서 더욱 향상되었는데요. 3세대 블루투스의 가장 주요한 특징은 8배에 달하는 속도 향상입니다. 프로토콜 적용 계층(PAL, Protocol Adaptation Layer)을 적용하여 최대 24Mbit/s까지 속도를 높였는데요. 이후, 대용량 그림, 동영상 파일을 공유할 때도 블루투스가 활발하게 사용되기 시작했습니다.


이렇게 발전을 거듭하던 블루투스는 4세대로 접어들면서 중대한 변화를 보여주는데요. 기존의 블루투스를 계승하는 ‘클래식 블루투스, 와이파이 기반을 통해 속도에 집중한 ‘하이 스피드 블루투스, 저전력과 반응성에 초점을 둔 ‘로우 에너지 블루투스’와 같이 3가지 블루투스 세분화를 시도한 것인데요. 이 중에서도 로우 에너지 블루투스는 BLE(Bluetooth Low Energy)라고도 불리면서 Bluetooth Smart, Bluetooth Smart Ready와 같은 이름으로 시장에 출시되었습니다.


변화는 이뿐만이 아닌데요. 변조 지수(Modulation Index)의 증가로 최대 100미터에 달하는 안정적 데이터 전송 지원이 가능합니다. 또한, 타 무선 신호와의 간섭을 최소화하고, 신호 간섭 시 빠른 연결 복구 등 다양한 개선 작업이 이루어졌는데요. 이러한 특징은 4세대 블루투스가 사물인터넷(IoT)과 비콘의 기반 기술이 될 수 있는 큰 이유입니다.

 

앞서 설명해 드렸듯, 블루투스 기술은 여러 세대를 거치며 전송 속도, 호환성 등 다양한 측면에서 발전해 왔습니다. 하지만 블루투스가 차세대 IT 기술의 핵심으로 일컬어지는 사물인터넷과 비콘의 기반기술로 채택된 가장 큰 변화는 따로 있습니다. 바로 크기와 낮은 전력 소모입니다. 몸에 장착하거나, 휴대폰에 내장되어야 하는 웨어러블 디바이스와 비콘은 대부분 크기가 작습니다. 그래서 크기는 작으면서 무선통신을 지원해야 한다는 것은 이러한 장치들이 가진 가장 큰 숙제였죠. 그런데 제품을 경량화하기 위해서는 전력 소모가 최소화되어야만 가능합니다. 이러한 상황에서 블루투스 v4.0은 이를 완벽히 해결한 답안지였습니다.


● 참고: 비콘, 위기의 오프라인 시장을 구하라(1편): http://blog.lgcns.com/565

<새로운 사용자 경험(UX, User Experience)를 제공하는 사물인터넷과 비콘>


BLE로 대표되는 저전력 블루투스는 손톱 만한 원형 배터리로 1년이 넘는 사용시간을 지원합니다. 이처럼 낮은 전력 소모와 함께 여러 세대에 걸쳐 개선되어온 통신 속도와 페어링, 통섭 간섭 복구 기능 등은 블루투스를 차세대 근거리 무선 통신의 핵으로 부상시킨 요인입니다. 하지만 인생역전을 이뤄낸 블루투스의 장밋빛 나날이 언제까지 갈지 확신할 수 없습니다. 가장 대중적으로 통용되고 있는 Wi-Fi나 NFC 이외에도 수 많은 무선 통신 기술들이 호시탐탐 블루투스의 자리를 노리고 있기 때문입니다. 

 

무선 통신 기술은 우리 생각보다 훨씬 다양한데요. 이러한 기술들은 블루투스를 위협하는 존재이기도 합니다. 그 중 블루투스의 직접적 경쟁 상대인 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee)와 NFC에 대해 설명해 드리겠습니다. 


우선 와이파이는 이더넷이라 불리는 기존 유선 인터넷 통신망을 대체하기 위해 만들어진 무선 통신 기술입니다. 이에 따라 속도와 대용량 무선 통신을 목표로 발전해왔죠. 그래서 와이파이는 블루투스의 경쟁 상대로 여겨지기보다는 협력자에 가까운 관계를 유지하고 있습니다. 하지만 와이파이와 블루투스가 점점 영역을 확대 발전하면서 서로의 경계를 무너뜨리는 양상을 보이고 있습니다. 그래서 향후에는 블루투스의 잠재적 경쟁 상대가 될 무선통신 기술이기도 합니다. 


지그비는 블루투스의 가장 강력한 경쟁 상대입니다. 블루투스의 최대 장점인 전력소모와 근거리에 최적화된 특징을 놓고 비교해 보면 지그비는 사실상 블루투스에 앞서기 때문입니다. 그럼에도 불구하고 현재 블루투스가 지그비보다 강세인 이유는 휴대폰, 노트북 등 이미 수많은 기기 속에 블루투스 지원 기능이 탑재되어 있기 때문입니다. 이후 개발되는 IT 기기에 지그비가 적용되기 시작한다면 블루투스와의 경쟁은 불가피해 보입니다. 


마지막으로, NFC는 초 근거리 무선 통신에 최적화된 무선 통신 기술입니다. 한동안 카드 결제나 버스 단말기 혹은 전시회의 작품 설명 등에 활발하게 사용된 서비스이죠. 하지만 카드 결제 방식과 유사해 NFC 만의 차별화된 UX(사용자 경험)가 없기 때문에 사용자의 자발적 참여를 이끌어내지 못했고, 통신 거리가 너무 짧다는 단점 때문에 실생활에 활발히 적용되지 못하는 경향을 보이고 있습니다.

<통신거리(x축)와 전송속도(y축)으로 도식화한 무선 통신 기술의 종류>


이렇듯 블루투스 이외에도 많은 무선 통신 기술이 자신만의 영역을 구축해나가며 서로의 영역을 침범하고 있죠. 이런 상황에서 블루투스는 자신의 강점을 유지하면서 우위를 점할 수 있을까요? 향방을 예측할 수는 없겠지만, 블루투스가 더욱 발전하기 위해서 해결해야 할 중요한 과제 중 하나는 ‘보안’입니다. 물론, 이는 모든 무선 통신 기술의 고질적 문제이긴 합니다만 블루투스가 다른 통신에 앞서는 보안 서비스를 제시한다면 앞으로의 성장에 교두보가 될 것입니다.


* 블루투스(Bluetooth)라는 이름에는 재미있는 유래가 있습니다. 10세기경 바이킹 왕이었던 ‘헤럴드 블라트란트’는 블루베리를 즐겨먹어 치아가 푸른 빛이어서 ‘푸른 이(Bluetooth)’라는 별명으로 불리곤 했습니다. 이 왕의 중요 업적 중 하나가 덴마크와 노르웨이의 통합해 스칸디나비아 반도의 통일한 것입니다. 블루투스라는 명칭은 무선통신 기술 통일을 꿈꾸던 당신 개발자의 염원이 담긴 이름입니다. 




Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS

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