1906호2019.07.24.

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1906호

기획시리즈 2차세대 지상파 DTV 방송기술 동향

[안성준·박성익·권선형·정화윤·서재현·이재영·안석기·임보미·최동준/한국전자통신연구원]

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 지상파 UHD 방송 개요

Ⅲ. 주요 지상파방송 표준 국외 동향

IV. 국내 지상파 UHD 방송기술 동향

Ⅴ. 방송망-통신망 연동전송 기술 동향

Ⅵ. 통신망에서의 방송서비스 표준화 동향

Ⅶ. 결론

ICT 신기술 15ICT 기반 커넥티드 스마트조명 동향

[강정모/한국기계전기전자시험연구원]

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 국내외 ICT 기반 커넥티드 스마트조명 산업 동향 및 전망

Ⅲ. ICT 기반 커넥티드 스마트조명 기술 동향 및 이슈

Ⅳ. 맺음말

ICT R&D 동향 28사람과 교감하는 반려동물 상태인지 소통 서비스 기술

[이상민·홍승길·정득영·박혁·김세한/(주)한기술 외]

Ⅰ. 서비스 개요 및 필요성

Ⅱ. 시장 동향

Ⅲ. 정책 동향

Ⅳ. 기술개발 동향

Ⅴ. 사람과 교감하는 반려동물 상태인지 소통 서비스(Talk-to-Pet)

Ⅵ. 기술개발 성공전략

Ⅶ. 맺음말

주간기술동향 2019. 7. 24.

2 www.iitp.kr

*

I. 서론

최근 3년 간 국내 방송기술계에서 가장 각광받은 화두는 차세대 지상파 방송표준, 그리

* 본 내용은 안성준 연구원(☎ 042-860-5623, sjahn@etri.re.kr)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

지상파 방송은 현재 초실감 시대에 발맞추어 풍부한 사용자 경험을 제공하기 위한 기술세대 전환기를 맞이하고 있다. 대한민국은 세계 최초로 4K UHD 지상파 DTV 방송을 상용화하며 기술적 도약을 이루었지만, 다각도로 변화하고 있는 세계 시장을 선도하기 위해서는 보다 선제적인 전략과 적극적인 연구·개발이 필요하다. 이에, 본 고에서는 차세대 지상파 DTV 방송 서비스의 효과적인 확산 및 관련 시장에서의 경쟁력 확보 전략 수립을 위해 국내외 지상파 기술 동향, 그리고 현 시점에서 다각적으로 접근하고 있는 방송망-통신망의 연동 기술 및 통신망에서의 방송 서비스 표준화 동향에 대해 알아본다.

01chapter

차세대 지상파 DTV 방송기술 동향

•••안성준 ‖박성익 ‖권선형 ‖정회윤 ‖서재현 ‖이재영 ‖안석기 ‖임보미 ‖최동준 ‖

한국전자통신연구원 연구원한국전자통신연구원 책임연구원/PL한국전자통신연구원 선임연구원한국전자통신연구원 선임연구원한국전자통신연구원 책임연구원/PL한국전자통신연구원 책임연구원한국전자통신연구원 선임연구원한국전자통신연구원 선임연구원한국전자통신연구원 책임연구원/PL

기획시리즈

방송·스마트미디어콘텐츠

정보통신기획평가원 3

고 지상파 UHD 방송일 것이다. 2017년 5월 국내 지상파 방송3사의 송출을 시작으로

대한민국은 세계 최초로 4K UHD 지상파 DTV 방송을 상용화한 국가가 되었다. 국내

4K UHD 지상파 방송표준은 2세대 지상파 DTV 표준인 북미 방송표준 ATSC(Advanced

Television Systems Committee) 3.0 방식을 기반으로 하고 있으며, 북미에서도 ATSC

3.0 기반의 2세대 지상파 DTV 서비스를 근시일 내에 시작할 것으로 예상된다.

본 고에서는 전세계 지상파방송 표준 동향과 국내 지상파 UHD 방송기술 동향을 살펴

보고, 끊김 없는 방송 서비스, 양방향 및 개인 맞춤형 서비스 등 사용자 경험을 보다 풍부

하게 제공하기 위한 방송망·통신망 연동 기술 및 통신망에서의 방송 서비스 제공을 위한

표준화 동향에 대해 살펴본다.

II. 지상파 UHD 방송 개요

UHD(Ultra High Definition) 방송은 기존의 HD(High Definition) 방송을 초월한다

는 의미에서 명명된 용어로, 선명한 초고화질 영상과 다채널 음향을 통해 사실감과1) 현장

감을2) 체감할 수 있는 실감방송을 지칭한다. UHD 방송은 기존 HD 방송 대비 단순히

[표 1] HDTV와 UHDTV의 주요 특징 비교

1) 사실감(sense of reality)은 해상도와 밀접하게 관련되어 있으며, 화면 속 사물이 현실에서 보는 것과 동일한 느낌을 의미함

2) 현장감(sense of presence)은 화면 크기와 시야각에 비례하며, 시청자가 현장에 있는 것 같은 느낌을 의미함

구분 HDTV 4K-UHDTV 8K-UHDTV 비고

해상도 1920×1080 3840×2160 7680×4320 4K: 4배, 8K: 16배

화면 주사율 30Hz 60Hz 2배

화소 당 비트 수 24bits 24~36bits 1~1.5배

화면비 16:9 16:9 동일

오디오 채널 수 5.1 10.1~22.2 2~4.4배

시야각 30˚ 55˚ 100˚ 3.3배

시청거리 3H 1.5H 0.75 H H: 화면 높이

데이터량 746Mbps 3~18Gbps 12~72Gbps 4~96배<자료> 한국전자통신연구원 자체 작성[1]

주간기술동향 2019. 7. 24.

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영상의 해상도만을 늘리는 것이 아니라, [표 1]과 같이 화면 주사율, 화소 당 비트 수 및

시야각 등에 대해서도 높은 품질을 제공하는 것을 목표로 하고 있다.

III. 주요 지상파방송 표준 국외 동향

국제 지상파방송 기술시장은 현재 주요 4개 표준단체의 개별표준 기술이 분할하여 점유하

고 있는 상황이다. 해당 주요 4개 표준단체는 ATSC, DVB-T(Digital Video Broadcasting

-Terrestrial), ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcasting–Terrestrial)와

DTMB(Digital Terrestrial Multimedia Broadcast)로, [그림 1]과 같이 ATSC는 북미

지역과 대한민국, DVB-T는 유럽, 아프리카 및 오세아니아, ISDB-T는 일본과 남미,

DTMB는 중국 등지에서 각각 채택하고 있다. 그 중 ATSC와 DVB-T는 UHD 방송이

가능한 2세대 디지털방송의 표준화가 완료되어 이미 본방송이 시작된 상황이며, ISDB-T와

DTMB의 경우 2세대 디지털방송에 대한 표준화 논의가 진행 중인 단계이다.

현 시점에서는 지상파 방송표준 중 ATSC 3.0과 DVB-T2만이 UHD 방송을 지원한다.

시기적으로 먼저 표준화가 완료된 DVB-T2가 출시된 지 10년이 지났으나 DVB-T2 기반

의 지상파 4K-UHD 방송은 상용화된 사례가 없으며, 지상파 4K-UHD 본방송을 실시하

고 있는 국가는 현재 ATSC 3.0을 기반으로 방송을 하고 있는 대한민국이 유일하다. 그러

나 잇따른 차세대 방송표준의 제정 및 신규 방송표준의 제정 기획이 국가별 주파수 재배치

<자료> DVB

[그림 1] 국가별 지상파방송 표준 채택 현황

방송·스마트미디어콘텐츠

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계획 등과 맞물려 세계 각국에서 차세대 방송기술을 수용하고자 하는 분위기가 형성되고

있다. 이러한 최근 동향을 고려할 때, 초고화질 방송 서비스를 상용화하고자 하는 움직임

이 곧 본격화될 것으로 예상된다.

미국의 경우, FCC(Federal Communications Commission)에서 2017년 11월 ATSC

3.0의 사용이 승인되었으며, 이에 따라 클리블랜드 등지에서는 2017년 11월부터 CTA

(Consumer Technology Association)와 NAB(National Association of Broadcasters)

의 공동 필드테스트가, 랄리 지역에서는 2018년 2월부터 CBC(Capitol Broadcasting

Company)의 라이브 실험방송 및 ATSC 3.0 LDM(Layered-Division Multiplexing,

ATSC 3.0 표준에 반영된 신규 전송다중화 기술) 기반 평창동계올림픽 중계방송이 이루어

졌다[2]. 피닉스 지역에서는 Pearl TV의 주도로 테스트가 진행 중이며 12개 TV 송신소

간의 주파수 자원 공유를 통해 유휴 주파수를 확보하여 이를 ATSC 3.0 방송에 사용하는

모델을 시험하고 있다. 특히, 북미 최대의 방송사 연합 SBG(Sinclair Broadcasting Group)

의 움직임이 활발한 상태인데, 미국 전역에서 가장 많은 송신소를 점유하고 있는 인프라

자원을 바탕으로 근시일 내(2020년 예상)에 단일주파수망 기반의 ATSC 3.0 본방송을

시작하고자 하는 계획을 적극 주도하고 있어, 북미 방송사들 가운데 가장 빠르게 대규모

방송기술의 세대전환을 이룰 것으로 보인다.

대한민국과 북미권 외에 브라질과 인도 등에서도 새로운 기술세대로의 전환을 계획하고

있다. 두 국가 모두 ATSC 3.0을 차세대 방송표준 후보로서 검토를 진행하고 있으며, 브라

질은 2018년 러시아 월드컵 기간 동안 브라질리아, 상파울로, 리우데자네이루 3개 지역에

서 ATSC 3.0 LDM 기술을 이용하여 모바일 HD 방송과 고정 4K-UHD 방송을 동시에

전송하는 실험방송을 수행하였다. 인도의 경우 2016년을 기점으로 이미 DVB-T2 방식으

로 주요 대도시에서의 방송 서비스가 시작되었으나, 여전히 시험 서비스 수준에 머물러

있어 전체 시청자 중 대다수는 아직도 아날로그 TV를 시청하고 있는 상황이다. 이러한

이유로 인도는 디지털방송의 활로를 위해 새로운 확산 방안을 모색해야 하는 시점에 있다.

인도 방송계는 디지털방송의 확산 방안으로서 통신망과 방송망의 연동을 고려하고 있으

며, 전체 시스템이 IP(Internet Protocol)를 기반으로 설계되어 효율적 연동이 가능한

ATSC 3.0 방식으로 방송망을 전환하는 것에 큰 관심을 나타내고 있다.

나아가 일본은 4K보다 4배 높은 해상도인 8K 화질의 방송서비스를 목표로 ISDB-T의

주간기술동향 2019. 7. 24.

6 www.iitp.kr

후속 표준을 준비 중이다. 2018년 12월 본방송을 시작한 8K 위성방송 서비스와 발맞추기

위해 Adv. ISDB-T(Advanced ISDB-T)로 명명된 차세대 방송 표준안을 NHK에서 제안

하였으며, NHK 주도로 구축된 송수신 프로토타입 시스템이 2018년 11월부터 도쿄 및

나고야 일대에서 실험 운용되고 있다.

현존하는 2세대 지상파방송 표준인 ATSC 3.0과 DVB-T2의 특징은 [표 2]와 같다. 두

표준 모두 이전표준 대비 전송효율을 약 30% 이상 향상시켰으며, OFDM(Orthogonal

Frequency Division Multiplexing, 직교주파수분할다중화)을 기반으로 물리계층 규격

을 설계함으로써 다중경로채널 환경에서의 성능 향상과 단일주파수망 기반 방송이 가능하

게 지원하고 있다[3],[4]. 다중 PLP(Physical Layer Pipe)를 바탕으로 다중 서비스를 지

원한다는 것 또한 이전 세대와 차별화되는 두 표준의 특징이다. ATSC 3.0 방식이 DVB-

T2보다 시기적으로 이후에 설계되었기 때문에, 최신 통신기술이 적용되어 보다 넓은 범위

의 서비스 품질을 향상된 효율로 전송하는 것으로 알려져 있다.3) ATSC 3.0이 추가적으로

갖는 특징으로는 LDM 기반 전송 다중화를 지원함으로써 모바일 HD 방송과 고정 UHD

방송을 동시에 전송하는 서비스에 극적인 효율성을 제공한다는 점, 완전한 IP 기반 시스템

설계로 통신망과의 연동이 가능해져 다양한 단말에서의 소비를 목적으로 한 스마트 미디

어 방송 콘텐츠를 구성할 수 있다는 점 등을 꼽을 수 있다[5],[6]. 이러한 특장점은 ➀ 개인화된 단말, 그리고 ➁ 미디어 서비스의 다양화로 대표되는 최근 미디어 시장 상황에서

지상파 방송이 경쟁력을 확보하는 데에 주요한 역할을 할 것으로 사료된다.

[표 2] ATSC 3.0과 DVB-T2의 주요 특징 비교

3) DVB-T2 대비 향상된 수신 강인성을 바탕으로 모바일 수신 성능을 효과적으로 개선하였으며 보다 높은 속도의 전송을 가능하게 하여 더 높은 품질의 UHD 콘텐츠를 제공할 수 있게 되었다.

구분 ATSC 3.0 DVB-T2

표준화 완료 2018년 2009년

영상압축 HEVC, SHVC MPEG-4, HEVC

입력 포맷 IP TS, GSE(IP 기반)

스펙트럼 효율 0.27~10.37bits/s/Hz 0.87~6.65bis/s/Hz

재난방송 EAS(Emergency Alert System) 미지원

전송 다중화 방식 TDM, FDM, LDM TDM, FDM<자료> 한국전자통신연구원 자체 작성[7]-[9]

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정보통신기획평가원 7

IV. 국내 지상파 UHD 방송기술 동향

국내에서는 2013년 말부터 방송사를 중심으로 지상파 4K UHD 방송의 기획·검증이

진행되었는데, 초기 DVB-T2 방식을 바탕으로 기획되었던 것과 달리 2016년, 최종적으

로 ATSC 3.0 방식을 기반으로 대한민국 지상파 UHD 방송 표준이 제정되었다([표 3]

참조). 이어 국내 지상파 방송3사는 ATSC 3.0 방식으로 제정된 “지상파 UHDTV 방송

송수신 정합”을 바탕으로 2017년 5월 31일 수도권 지상파 UHD 본방송을, 2017년 말

광역권으로의 지상파 UHD 방송 권역확장을 시행하였다.4) 현재 국내 지상파 UHD 방송

은 [그림 2]와 같이 2021년 전국망 방송을 목표로 망 확대가 진행되고 있다.

[표 3] 국내 지상파 UHDTV 표준 선정 과정

4) ATSC 3.0 방식을 기반으로 본방송을 시행한 것은 대한민국이 최초이며, 이를 바탕으로 2018년 평창동계올림픽 개·폐막식과 쇼트트랙 등 주요경기가 세계최초로 ATSC 3.0 기반 UHD 방송으로 생중계되었다. 더불어, 평창동계올림픽 당시 평창 및 강릉 일대에서는 ATSC 3.0 모바일 수신기가 장착된 셔틀버스를 활용하여 모바일 HD 방송과 고정 4K-UHD 방송을 단일한 주파수 채널에서 송수신하는 기술이 함께 시연되었다([그림 3] 참조).

연도 이력

2013년 10월 국내 지상파 방송사, DVB-T2 방식으로 4K UHD 시범방송 실시

2014년 4월 국내 지상파 방송사, DVB-T2 방식으로 4K UHD 실험방송 실시

2014년 10월 TTA, DVB-T2 방식을 지상파 UHD 방송의 잠정 표준으로 제정

2016년 6월 TTA, ATSC 3.0 방식을 지상파 UHD 방송 표준으로 제정* UHD 표준 선정과정 초기에는 지상파 방송사 중 DVB-T2 기반의 UHDTV 방송을 원하는 곳도 있었으나, DVB-T2와 ATSC 3.0

모두 OFDM을 기반으로 하고 있는 등 유사한 측면이 많고, ATSC 3.0이 DVB-T2보다 최신 표준으로 최신 기술을 포함하고 있어수신 성능 개선을 기대할 수 있는 등의 이유로, 큰 이견 없이 ATSC 3.0 방식이 국내 지상파 UHD 방송 표준으로 제정됨.

[그림 2] 지상파 UHD 방송망 구축 계획(KBS)

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8 www.iitp.kr

현재 진행 중인 지상파 UHD 방송망 구축 계획의 한 가지 큰 차별점은 전국망이 동일주

파수 대역을 사용하여 구축된다는 점이다. TV 수상기가 처리할 수 있는 지연신호 범위에

는 한계가 있어, 일정 시간 범위보다 크게 지연된 방송신호가 수신될 경우 이는 방송 서비

스 복호를 방해하는 간섭신호로 작용한다. 이를 해결하기 위해 기존의 방송망은 인접 권역

이 서로 다른 주파수 대역을 사용하여 신호를 송출하도록 구축되었으나, 이러한 방식은

주파수 자원 활용에 제약이 있어 주파수 효율성에 대한 논의가 지속적으로 제기되어 왔다.

이러한 배경에서 ATSC 3.0 표준은 주파수 활용성을 극대화하기 위해 인접 권역 송신기에

서 송출된 신호를 문제없이 처리할 수 있도록 설계되었고, 이로써 지상파 UHD 방송망을

단일주파수망(Single Frequency Network: SFN)으로 구축할 수 있게 되었다. 이는 한정

된 주파수 자원 내에서 보다 더 많은 방송 서비스를 보다 고품질로 시청할 수 있는 환경이

조성되었음을 말한다. 기존 DTV 방송망과의 비교를 예로 들면, 기존 방송망 구축에 사용

된 주파수는 총 38개 주파수채널(228MHz)인 반면 단일주파수망으로 UHDTV 방송망을

구축할 경우 총 11개 주파수 채널(66MHz)만이 필요할 것으로 예상되며 이는 곧 사용자가

3.5배 이상 다양한, 또는 향상된 품질의 방송 서비스를 시청할 수 있게 되었음을 뜻한다.

한편, ATSC 3.0 방식을 기반으로 지상파 방송망이 구축되면서 ATSC 3.0의 특장점

중 하나인 이동방송 가용성이 주목을 받게 됨에 따라 기존 국내 이동방송을 중점적으로

담당하던 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 거취가 이목을 끌고 있다.

지상파 DMB 표준은 1992년 유럽의 Eureka-147 프로젝트에 의해 탄생한 디지털 오디

오방송 표준 DAB(Digital Audio Broadcasting)로부터 파생되어 만들어졌으며 2005년,

[시연버스 외부] [시연버스 내부]

* USB 동글 형태로 제작된 ATSC 3.0 모바일 수신기를 태블릿, PC 등 스마트미디어 장치에 장착하여 송출 영상을 수신하는 기술(ETRI 개발)을 시연함. 전송에는 LDM 기술(ETRI 개발)을 사용하여 모바일 HD 방송과 고정 UHD 방송을 동일 주파수대역에서 동시에 송신하였음.

[그림 3] 평창동계올림픽 ATSC 3.0 모바일 전송 시연

방송·스마트미디어콘텐츠

정보통신기획평가원 9

320p 해상도의 영상서비스를 시작으로 국내에 도입되었다. 이후 해상도가 4배 개선된

스마트 DMB와 추가적으로 3배의 화질 개선이 이루어진 HD DMB가 등장하여5) 고화질

DMB 방송이 상용화되었으나6) ATSC 3.0 기반 시스템을 통해 지상파 이동 HD 방송이

가능해짐에 따라 두 표준기술 간 경쟁 구도가 형성될 가능성이 부상했다. 현재까지 지상파

DMB가 독점적으로 점유하고 있던 시장상황이 급변할 여지가 있으므로, 향후 지상파 이

동방송 시장 내 두 표준기술의 향방을 주시할 필요가 있을 것으로 보인다.

V. 방송망-통신망 연동전송 기술 동향

IP 방송 시대로 접어들면서, 최근 방송 시장은 단순히 지상파 방송망 성능을 고도화하여

화질을 개선하는 것을 넘어서 브로드밴드 통신망과 방송망 간의 연동을 통해 양방향·다분

화된 개인 맞춤형 서비스 등 사용자 경험을 보다 풍부하게 제공하는 방안을 다각도로 모색

하고 있다. 더불어 이동환경에서의 미디어 서비스에 대한 수요가 지속적으로 증가하는

상황에서, 조밀한 기지국 배치가 특징인 이동통신망과의 연동은 건물 밀집 지역에서의

이동수신이나 실내수신에 상대적으로 약한 지상파 방송망을 보완, 끊김 없는 시청을 보장

한다는 점에서도 많은 관심을 받고 있다.

다른 한편으로는 스마트 기기의 보급률 상승과 미디어 스트리밍 서비스의 폭발적 증가

에 따른 미디어 트래픽 급증을 소화하기 위한 방안으로 방송망-통신망 연동을 가시화하고자

하는 시각도 존재한다. 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 5G(5th Generation)

NR(New Radio) 표준이 출시됨에 따라 소요가능한 주파수 자원이 대폭 확충되었으나

(28GHz 대역) 여전히 활용 가능한 주파수 자원에는 제한이 있으며, 스마트 단말의 다양화

및 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)의 본격화와 함께 지수적으로 증가하고 있는

미디어 트래픽을 안정적으로 수용하기엔 부담이 있을 것으로 예상된다. 이동통신 시장에

서는 그 해결책으로 동일 콘텐츠를 소비하는 사용자들에 대한 트래픽을 방송망으로 오프

5) 2016년 8월 YTN DMB, 한국 DMB와 U1 미디어, 2016년 12월 KBS, 그리고 2018년 1월 MBC와 SBS가 HD DMB 서비스를 시작하였다. 단, KBS만 전국방송이며 나머지 채널들은 수도권에 한정되어 있다.

6) 지상파 DMB 이외에도 위성망을 통해 DMB 방송을 제공하는 방식 또한 상용화된 바 있다. TU 미디어가 2005년부터 유료로 서비스했던 위성 DMB는 지상파 DMB보다 다양한 콘텐츠를 고화질로 제공하였으나 이용자 수 감소 등의 운영 문제로 인해 2012년 8월 서비스가 종료되었다.

주간기술동향 2019. 7. 24.

10 www.iitp.kr

로드(offload)하는 방법을 주목하고 있다.

방송·통신 연동에 대한 시도는 이전에도 수차례 있었지만 모두 시기적 문제 및 기술적

호환성 문제 등으로 인해 상업적으로 성공하지 못했다. 그러나 현재는 방송 및 통신 양방

의 기술적 성숙이 충분히 이루어졌으며, 방송표준과 이동통신표준이 맞물린 기술세대 전

환기를 맞아 방송·통신 연동 및 융합 솔루션에 대한 논의가 양방에서 다시 활성화되는

시기에 있다.

최근 눈에 띄는 점은 방송·통신 연동에 대한 논의가 가시화됨에 따라 시장을 선점하기

위한 각 관련 기관/기업의 시제품 출시가 상당히 늘어났다는 것이다. 2019년 NAB Show

에서 SBG는 LTE(Long Term Evolution) 통신망의 트래픽을 모니터링하여 동일 콘텐츠

트래픽이 급증할 시 ATSC 3.0 방송망으로 오프로드하는 기술을, Pearl TV는 사용자가

시청하고 있는 방송 프로그램의 화질 개선을 원할 시 통신망으로 부가정보를 획득하게

하는 방식을 이용한 DRM(Digital Rights Management) 기반 유료방송 서비스를 각각

선보였다. ETRI의 끊김 없는 HD/UHD 스케일러블 서비스 전송을 비롯하여 Harmonic,

Sony의 저지연 채널 전환 및 time-shifting 기술이 ATSC 3.0-브로드밴드 DASH(Dynamic

Adaptive Streaming over HTTP) 연동 전송시스템 구현을 통해 시연되었으며, 근래

꾸준히 관심도가 증가하고 있는 방송·통신 연동 기반 타깃 광고 및 양방향 서비스가 NAB

Lab, SKT, SBG, ETRI 등에서 출품되었다.

독자적인 행보를 보이고 있는 일본 또한 수년 전부터 IP 기반 방송·통신 연동 시스템을

준비해 왔다. NHK는 표준화가 진행 중인 Adv. ISDB-T를 기반으로 한 방송망-통신망

동시 전송을 통해 수신 단말(8K TV, 모바일 단말 등)의 성능 및 환경에 따라 적절한 망

선택을 할 수 있도록 하는 플랫폼을 준비 중이다. Sharp, NTT Docomo의 5G망 8K

방송 솔루션이나 Panasonic, Sharp, Astro 등에서 연이어 출시하고 있는 8K 촬영카메

라 및 디스플레이 제품을 고려할 때 일본은 방송·통신 연동 시장에서도 꾸준히 8K 서비스

를 활성화하고자 하는 행보를 보일 것으로 예상된다.

방송·통신 연동은 곧 다가올 자율주행시대의 커넥티드카 시장에서도 중요한 화두이다.

차량 운행에 있어 운전자의 역할이 단계적으로 줄어드는 바, 운전대를 놓은 운전자를 위한

미디어 서비스 시장이 새로이 창출되었다. 이동성이 특징인 차량 환경을 고려할 때, 끊김

없는 서비스 수신이 주요한 문제가 될 것으로 보이며, 그 해결책으로 방송·통신 연동에

방송·스마트미디어콘텐츠

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무게가 실리고 있다. SKT, SBG와 Harman이 합작하여 차량 전장용 ATSC 3.0-DASH

연동 기반 솔루션을 2019년 NAB Show에 내놓았으며, 해당 솔루션을 이용한 타깃 광고,

지상파 방송, VoD 다운로드가 시연되었다. 덧붙여 커넥티드카 시장에 특화된 미디어 서

비스로는 교통 정보 및 지도 등을 전송하는 데이터캐스팅(datacasting)이 대표적으로 언

급되고 있다. 자율주행을 위해서는 고정밀 지도와 실시간 교통 정보가 확보되어야 하는

바, 차량주행 자율화에 방송·통신 연동에 기반한 데이터캐스팅이 수행할 역할이 상당부분

있을 것으로 예상된다. 일본 통신사 KDDI는 2018년 4월 LTE eMBMS(evolved Multimedia

Broadcast/Multicast Service)를 바탕으로 교통 정보 서비스를 테스트하였으며, SKT가

Sinclair와 합작사를 설립하여 준비하고 있는 ATSC 3.0 기반 지상파 UHD 솔루션에는

자율주행차를 위한 지도 업데이트 서비스가 포함될 예정이다.

다른 한편, 이동통신망 내에서 방송 서비스를 제공하려는 시도 또한 동시에 이루어지고 있다. 인도에서 가입자 2억 명 이상을 확보하고 있는 이동통신사 Reliance Jio와 호주 최대의 통신망 사업자 Telstra가 대표적인 예이다. 양사 모두 LTE eMBMS를 이용하여 망을 구축하여 방송 서비스를 제공하고 있는데, Reliance Jio는 200여개의 SD 및 HD 방송 콘텐츠를, Telstra는 스포츠 전국 중계 프로그램을 각각 서비스하고 있다.

VI. 통신망에서의 방송서비스 표준화 동향

3GPP MBMS와 DVB-I(DVB-Internet)는 통신망 내 방송 서비스를 위한 표준의 대표

적 예이다. 3GPP Rel. 6 3G(WCDMA)에서 처음 등장했던 MBMS는 이후 LTE기반 Rel.

9에서 eMBMS로 개편되며 OFDM으로의 시스템 전환과 단일주파수망 동작(Multicast/

Broadcast SFN: MBSFN)을 통해 성능이 대폭 개선되었다. 지속적인 표준 개정을 특징으

로 하는 3GPP 표준화 시스템 하에서, LTE eMBMS는 동적 가동, 핸드오버 측면에서의

서비스 안정성을 높인 LTE-A(LTE-Advanced) eMBMS로 다시 다듬어졌다. 최신 LTE

표준인 LTE-A Pro에서의 MBMS는 더욱 진화된 기술을 포함하는 FeMBMS(Further

evolved MBMS)로 불리고 있으며, SIM 카드가 없는 단말도 MBMS 서비스를 수신할

수 있는 동작 모드를 추가적으로 제공하여 미디어 소비 환경을 확장시켰다. 현재 Rel.

16에서 표준화가 진행중인 FeMBMS는 셀 반경과 단말 이동성을 각각 100km, 250km/h

주간기술동향 2019. 7. 24.

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까지 추가 향상시킬 계획이며 물리계층 표준화는 2019년 12월까지 완료될 예정이다([그

림 4] 참조).

최근 신규 표준화가 활발히 진행되고 있는 3GPP 5G NR에서도 MBMS 동작을 지원하

게 하려는 움직임도 나타나고 있다. 일례로, 방송 진영이 주축이 되어, 5G-Xcast(Broadcast

and Multicast Communication Enablers for the Fifth-Generation of Wireless

[그림 4] 3GPP MBMS 관련 표준화 Timeline

[그림 5] 5G-Xcast 컨소시엄(9개국 18사) 구성도(좌), 5G-Xcast M&E(Machinery & Equipment) 가치사슬 구성도(우)

방송·스마트미디어콘텐츠

정보통신기획평가원 13

Systems)로 명명된 컨소시엄을 구성하여 5G MBMS 표준화에 요구사항을 반영할 계획을

수립하고 있다. 5G-Xcast는 9개국 18개 기관이 포함되어 있으며 주로 유럽을 중심으로

구성되어 있다([그림 5] 참조). 대한민국 관련 기업/기관으로는 삼성전자(영국 지사)와

ETRI, 그리고 LG(외부 자문)가 참여 중이다. 5G-Xcast는 단순히 5G 표준에 MBMS 동작

을 반영시키는 것이 아닌, 5G를 한 축으로 방송과 통신을 융합하고자 하는 비전 아래

결성되었으며 망에 구애받지 않는 통합적 미디어 전송을 목표로 폭넓은 계층에서의 기술

검토를 진행 중이다.

DVB-T, DVB-C(DVB-Cable)와 DVB-S(DVB-Satellite)로 명명된 매체별 방송표준

을 제공하는 DVB 진영에서도 최근 폭발적으로 증가한 스마트 미디어 기기 시장을 대비하

여 통신망 기반 방송 서비스 표준 DVB-I를 추가적으로 설계하고 있다([표 4] 참조). 2019

년 3분기에 표준화가 완료될 예정인 DVB-I는 기존의 DVB 표준과의 호환성을 특징으로

한다. 따라서 DVB-I를 기반으로 제공되는 OTT(Over-the-Top) 서비스는 DVB-T2 지

상파 서비스와 별도의 통합 과정 없이 연동을 지원한다. 이 또한 매체 및 기기에 무관한

사용자 경험을 제공하기 위한 노력의 일환으로, 방송·통신 연동 또는 융합이 미디어 생태

계에 연착륙하는 데에 도움을 줄 것으로 보인다.

[표 4] DVB-I 표준화 일정

VII. 결론

본 고에서는 초실감 시대에서의 지상파 방송 서비스를 위한 국·내외 UHD 지상파방송

표준화 현황 및 차세대 방송 기술에 대해 살펴보았다. 최근에는 지상파 방송에서도 단순히

높은 해상도와 고품질의 콘텐츠를 제공하는 것에 그치지 않고, 이동 중에도 끊김 없는

서비스를 제공하거나 사용자 맞춤형 서비스를 제공하기 위한 방송·통신 융합 서비스에

연도 내용

2017년 말 DVB-CM-I 시작

2018년 8월 DVB-I Commercial Requirements 승인

2019년 3분기 DVB-I 표준 완료 예정<자료> Peter Lanigan, “DVB-I: evolving linear TV in an OTT world,” DVB World 2019.

주간기술동향 2019. 7. 24.

14 www.iitp.kr

대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 세계 최초로 4K UHD 지상파 본방송을 실시한

경험, 그리고 이를 위한 기술을 축적한 대한민국에는 새로운 시대의 방송 서비스 시장에서

국제적 경쟁력을 공고히 할 수 있는 여건이 마련되어 있다. 이를 발판으로 세계 시장을

선도하기 위한 선제적 전략 및 적극적인 연구·개발이 필요한 시점이다.

[ 참고문헌 ]

[1] 임중곤 외, “국내 지상파 UHDTV 표준화와 서비스 추진 동향”, 한국전자파학회, 전자파기술 제 25권 5호, 2014, pp.3-12.

[2] 전자신문, “ETRI 개발 UHD 전송기술, 미국 평창동계올림픽 생중계 성공”, 2018. 2. 12.[3] 권선형 외, “ATSC 3.0 물리계층 표준기술,” 한국방송·미디어공학회, 방송과 미디어 제 20권 4호,

2015, pp.17-27.[4] 이재영 외, “ATSC 3.0 기술 및 표준화 현황”, 한국전자파학회, 전자파기술 제 25권 5호, 2014,

pp.33-41.[5] S. -I. Park et al., “Performance analysis of all modulation and code combinations in

ATSC 3.0 physical layer protocol,” IEEE Trans. Broadcast., Vol.62, No.2, 2019, pp.197-210.[6] J. Lee et al., “Efficient transmission of multiple broadcasting services using LDM and

SHVC,” IEEE Trans. Broadcast., Vol.64, No.2, 2018, pp.177-187.[7] Advanced Television Systems Committee, ATSC Standard: A/322, Physical Layer Protocol,

Doc. A/322, 2017.[8] ETSI, Digital Video Broadcasting(DVB); Frame structure channel coding and modulation

for a second generation digital terrestrial television broadcasting system(DVB-T2), EN 302 755 v1.4.1, 2015, pp.1-188.

[9] 월간 방송과기술, “지상파 UHD 방송표준방식 선정과 관련 이슈”, 2016. 8. 4.

ICT 신기술

정보통신기획평가원 15

1)

I. 서론

최근 온실가스 감축 등의 친환경 정책 선언과 RoHS(Restriction of Hazardous Substances

Directive) 등과 같은 환경 규제 제도의 시행으로 에너지 절감 및 기후변화가 크게 이슈화

되고 있어 에너지 절감에 대한 관심이 크게 증가하고 있다[1]. 특히, 조명 분야는 전체 전력

소비량의 약 20% 정도를 차지할 정도로 에너지 절감 영향력이 큰 산업 분야로, LED(Light

Emitting Diode) 조명으로 대체 시 큰 전력 감축 효과가 기대되어 각국에서는 LED 조명

활성화 및 보급에 집중하고 있다[2]. 우리 정부도 “LED조명 2060계획”에 따라 지속적으

로 보급을 추진 중인데, 한국에너지공단에 의하면 공공기관의 LED 조명 보급률이 2017

년 기준 62.6% 수준에 달하고 있다.

세계적인 시장조사 전문기관인 Strategies Unlimited에 따르면 글로벌 LED 조명 보급

률은 2017년 기준 약 18% 수준으로 추정되며 2022년에는 전체 조명시장의 50% 이상이

LED로 대체될 전망이다. 그러나 중국산 제품의 저가 공세로 LED 조명 가격은 최근 5년간

절반 이하로 크게 하락하였고, 이에 따른 가격경쟁력 약화와 단순조립 방식으로 인한 기술

* 본 내용은 강정모 책임연구원(☎ 031-428-7321, jmkang@ktc.re.kr)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

02chapter

ICT 기반 커넥티드 스마트조명 동향

•••강정모 ‖ 한국기계전기전자시험연구원 책임연구원

ICT 신기술

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경쟁력 저하 등으로 인해 국내 기업의 LED 조명 부문의 무역수지는 지속적으로 감소하고

있으며, 2021년을 기점으로 적자 전환이 예상되고 있다. 더욱이 국내 조명업체 중 80%

정도가 5인 미만 규모로 영세한 상황에서, 가격경쟁 심화로 인한 신제품 개발 투자 여력

부족 등으로 국내 중소 LED 제조기업은 성장 한계에 봉착하고 있다.

따라서, 국내 조명산업의 경쟁력 확보를 위한 대응책이 절대적으로 필요하다. 북미와 유럽의

선진 시장을 중심으로 이에 대한 해결책 중의 하나로 ICT(Information & Communication

Technology) 기반 커넥티드 스마트조명이 급부상하고 있다. 커넥티드 스마트조명은 ICT

및 제어기술을 활용하여 조광, 색온도 가변 및 개별 제어 등 다양한 기능을 제공하는데,

실내, 실외조명 등 다양한 조명 분야에서 활용이 가능하여 큰 각광을 받고 있다.

본 고에서는 주요 조명 선진기업 및 각국의 ICT 기반 커넥티드 스마트조명에 대한 동향

및 정책 현황을 살펴보고 사례분석을 통해 현안 및 대응 방향을 제시하고자 한다.

II. 국내외 ICT 기반 커넥티드 스마트조명 산업 동향 및 전망

1. ICT 기반 커넥티드 스마트조명의 개요

ICT 기반 커넥티드 스마트조명이란 [그림 1]과 같이 조명기기와 센서, 유/무선 통신,

운용 소프트웨어 등이 결합되어 요구되는 광 품질과 성능을 만족시켜 주고, 주변 환경이나

미리 정의된 조건(광속, 색온도 등) 또는 사용자의 요구사항에 따라서 다양하게 제어 가능

한 조명을 의미한다. 즉, 네트워크를 통해 개별 또는 그룹 제어가 가능하며, 다양한 유/무

선 통신 프로토콜을 이용하여 개별 또는 그룹 조명기기에 대한 On/Off 제어, 광 출력

제어(Dimming), 재실여부 감지에 따른 자동 On/Off 제어, 주광 조도에 따른 조명의

자동 밝기 조절, 시간대별 조도 스케줄링 제어 등을 편리하고 효율적으로 수행할 수 있는

새로운 개념의 조명 시스템이다[3].

이러한 커넥티드 스마트조명은 사무실이나 가정 등 다양한 응용처에서 최적의 빛 환경

을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 제어 기능을 통해 추가적인 에너지 절감 효과도

기대할 수 있다.

ICT 신기술

정보통신기획평가원 17

2. ICT 기반 커넥티드 스마트조명 산업 동향

[그림 2]와 같이 2017년 490억 달러에 이른 글로벌 LED 조명 시장은 이후 연평균 14%

성장하여 2023년에는 1,050억 달러에 이를 것으로 예상된다. 같은 시기에 커넥티드 스마

트조명 시장은 LED 조명 시장보다 훨씬 높은 21.5%의 연평균성장률을 기록할 것으로

전망되고 있다.

세부 산업별로는, 하드웨어 시장이 약 50% 이상을 차지하고 있지만, 소프트웨어와 서비

스 콘텐츠 시장이 급속히 성장하고 있다. 초기에는 에너지 절감 효과가 큰 상업조명이

전체 시장의 약 45%를 차지하여 시장을 리드하고 있으며, 이후 보급 단계에서는 주거조명

<자료> 구글

[그림 1] ICT 기반 커넥티드 스마트조명의 개념 및 사무실 및 가정에서의 응용

<자료> MarketsandMarkets, 2018.

[그림 2] 글로벌 LED 조명 및 커넥티드 스마트조명 시장 전망

주간기술동향 2019. 7. 24.

18 www.iitp.kr

과 실외조명의 시장성장률이 높게 나타날 전망이다.

ICT 기반 커넥티드 스마트조명은 전·후방산업(하드웨어, 소프트웨어, 서비스)이 대·중·소기업으로 구성되어, 기존의 단순 조명기구 산업에서 벗어나서 스마트홈/빌딩 솔루션 사업으로 전환하여, 스마트홈/시티 및 제로에너지빌딩과 연계한 융·복합 산업에 파급효과가 매우 크다. 현재 글로벌 빅3 기업을 중심으로 기존 단순 조명 사업에서 커넥티드 스마트조명 플랫폼과 S/W 및 콘텐츠 사업 중심으로 비즈니스 패러다임이 이동 중이다.

특히, ICT 기반 커넥티드 스마트조명 산업 생태계는 [그림 3]과 같이 기존 광원, 등기구, 시스템의 수직계열화 밸류 체인에서 센서, IoT(Internet of Things), ICT, S/W(Software)가 연결되는 3·4차원적인 수평적 구조에 소비자가 참여하는 스마트조명 산업생태계로 진화하고 있으며 다음과 같이 3세대로 구분이 가능하다.

- 1세대 (전통조명): 광원, 등기구 등 특정 소수 기업의 수직통합형 생태계- 2세대 (LED조명): LED 부품과 등기구 Supply Chain의 단순 생태계 - 3세대 (커넥티드 스마트조명): LED 부품, 등기구, 콘텐츠 및 빅데이터가 연결되는

입체적 융복합 생태계

<자료> Strategies in Light, Lumileds, 2018의 자료를 각색

[그림 3] 조명산업생태계 변화: 독점/집중 구조에서 협력/다변화 구조로의 생태계 변화

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3. ICT 기반 커넥티드 스마트조명의 필요성 및 주요 국가 동향

우리나라는 UN 파리협정 “Mission

Innovation 선언”(2015.11.30.)에 이

은 기후변화 대응과 신산업 창출을 위

한 청정에너지기술 발전전략(2016.6.

27.)의 일환으로 에너지 절감을 추진하

고 있으며, 전체 에너지 소비의 20%에

해당하는 조명에 대한 관심이 높다. 특

히, 조명은 [그림 4]와 같이 상업용 건

물 에너지 소비의 38% 이상을 차지하

고 있어 조명에 대한 에너지 절감을 통해 효율적인 온실가스 저감 및 제로에너지 건물

추진이 가능하다. 북미의 경우 상업용 건물에 대한 조명 제어 시스템의 적용률을 보면

[그림 5]와 같이 건강관리시설, 교육시설 및 사무실 용도가 약 2%이고 대부분의 나머지

용도로는 1% 내외에 불과하여 확대 가능성이 매우 크다[4].

미국은 추가적인 에너지 절감을 위해 커넥티드 스마트조명 육성 정책을 추진 중이다.

이에 의해 [그림 6]과 같이 시장 논리에 전적으로 맡기면 2035년까지 23%에 그칠 커넥티

드 스마트조명 보급률을 정부 지원 정책을 통해 59%까지 약 2.5배 이상 높일 계획인데,

이는 설치된 전체 조명 기준으로는 약 39% 이상을 커넥티드 스마트조명으로 대체하는

획기적인 수준이다[5].

<자료> Smart lighting control, Lutron

[그림 4] 상업용 건물의 용도별 연간 에너지 소비량

사무실 소매점 교육시설 건강관리시설 호텔/레스토랑 창고

<자료> Commercial Advanced Lighting Control Demonstration and Deployment, PNNL의 자료를 각색

[그림 5] 북미의 용도별 상업용 건물의 조명 제어 시스템 채용률(%)

주간기술동향 2019. 7. 24.

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EU는 정부 차원에서 커넥티드 스마트조명에 대한 지원과 보급 확산을 위해 노력하고 있으며 커넥티드 스마트조명에 대한 시장/경제성 분석을 완료하고 규제 방안을 검토 중이다. 또한, [그림 7]과 같이 정부와 유관 협·단체 차원에서 소비자 및 산업계 가이드를 보급하고 EU 차원에서 인증 기준을 수립하는 프로젝트를 지원하고 있다[6],[7].

중국은 국무원 주도의 제13차 5개년 계획 중 고부가가치 커넥티드 스마트조명 보급을 위한 산업계 지원 방안 수립 및 목표(공공 3억 개, 민간 15억 개)를 제시하였으며, 정부 차원에서 스마트조명 표준위원회 신설, 글로벌 10대 기업 육성, 조명산업발전 2020 전략 수립

[커넥티드 스마트조명을 통한 에너지 절감] [북미 커넥티드 스마트조명 채용 로드맵]

<자료> Energy Saving Forecast of Solid-State Lighting in General Applications, DOE 2018.

[그림 6] 미국 DOE의 스마트 감성조명을 통한 에너지 절감 계획 및 보급 계획

[유럽 커넥티드 스마트조명 활성화 정책] [유럽 PREMIUN LIGHT PRO 프로그램]

<자료> ZVEI(Zentralverband Elektrotechnik-und Elektronikindustrie e.V., 독일전기전자산업협회) 및 Premium Light Pro 프로그램, 2018.

[그림 7] EU의 커넥티드 스마트조명 보급 활성화 프로그램

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등 국제 사회에서 스마트조명 분야의 중국 영향력 확대 및 위상 제고를 추진하고 있다. 일본은 [그림 8]과 같이 2030년까지 조명의 100%를 LED 조명으로 전환하고 특히 커

넥티드 스마트조명의 보급률을 40%까지 확대하여 전통 조명 대비 60% 에너지 절감을

추진하는 목표로 관련 정책을 추진하고 있으며, 특히 국가 차원에서 스마트 홈/시티 인프

라로서의 조명 확대를 추진 중이다[8].

한국, 미국 및 일본 각국이 커넥티드 스마트조명 보급을 중점적으로 추진하고 있으며,

특히 미국과 일본은 정부지원을 통해 보급·확산이 가속화 중이다. 한국, 미국 및 일본

[표 1] 한국, 미국 및 일본의 커넥티드 스마트조명 보급 목표

국가 한국 미국 일본

보급목표 2030년까지 45% 2030년까지 43% 2030년까지 40%

관련자료

출처 한국에너지공단, 2019.3. 미국에너지부, 2018.3. 일본조명협회, 2019.3.

<자료> Lighting Vision 2030, JLMA 2019.

[그림 8] 일본의 감성조명 보급 및 스마트홈/시티 인프라로의 활용 계획

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모두 [표 1]과 같이 2030년까지 전체 조명의 40~45%를 스마트조명으로 대체하는 것을

추진하고 있다.

4. ICT 기반 커넥티드 스마트조명 로드맵 및 주요 기업 동향

Lighting Europe 등 각국의 주요 조명제조자 협회의 협의체인 GLA(Global Lighting

Association)는 [그림 9]와 같이 2040년까지의 스마트조명 산업 로드맵을 발표하였으며,

이에 따르면 지능형 광원 등 핵심 기술 등의 확보를 통해 2025년부터 다양한 응용 분야에

서 스마트조명 도입이 본격화될 전망이다[9].

이러한 로드맵에 발맞추어 글로벌 조명기업은 [표 2]와 같이 ICT 기술을 융합한 커넥티

드 스마트조명 기반의 고부가가치 산업으로의 전환을 목표로, 센서, IoT, 네트워크, AI

(Artificial Intelligence) 등을 접목하여 에너지 절감 및 인간중심의 최적 빛 환경 제공을

위한 기술 개발을 추진하고 있다. 국내의 경우 [표 3]과 같이 대기업은 플랫폼, 중소기업은

단위 제품 및 특화 응용처 위주로 개발을 진행 중이다. LG전자는 주거 및 오피스용 복합

센서 기반의 스마트조명 시스템을, 삼성전자는 고부가가치 스마트조명용 디바이스와 SW

를 중점 추진 중이다. 필룩스 및 HDC 아이콘트롤스 등 중견 및 일부 중소기업에서는

* GLA: 글로벌 5000개 조명 기업 협의체(년 기준 총 750억 달러 매출 규모)<자료> Global Lighting Association, 2017.

[그림 9] 조명 산업 로드맵

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[표 2] 국외 주요 조명 기업 동향

독자적으로 혹은 파트너사(대기업)와 협력하여 앱/음성인식을 통해 조명 밝기, 색상의 개

별 제어가 가능한 초기 단계의 감성 조명 사업화를 추진 중이다.

[표 3] 국내 주요 조명 기업 동향

기업명 AS-IS(~2019) To-BE(2020~)

필립스

일반 조명 및 LED 조명 세계 1위 업체(램프/등기구 등 HW 사업 중점)- 2017년 LED 매출 비중 65%(10%↑)

Signify로 사명 변경 후 스마트조명 시스템에 집중, 기술과 환경을 융합 Human Centric Lighting 콘텐츠 개발 추진(SW 및 콘텐츠 사업 중심으로 비즈니스 패러다임 이동)

오스람

LED PKG 등 광원 및 특수조명 TOP 3업체(전장 및 고부가가치 중점)- 2017년 시스템 분야 적자 전환- 특수조명 매출비중 56%, 광원 41%

Lightify 브랜드로 스마트 홈/빌딩 비즈니스 중점 추진(Siri 및 Alexa 플랫폼 연계, SW 및 콘텐츠는 eco-system 파트너사 활용 중)

GE

북미 최대의 조명기업이나 신규 LED 조명업체와의 경쟁으로 매출 급격하게 하락(50%↓)- 2017년 시스템 분야 적자

스마트조명을 전담하는 Current by GE 설립을 통해 신재생 에너지 그리드 연계 비즈니스 모델 추진(JP Margan Chase, GM 등 대규모 고객 발굴)

<자료> 필립스, 오스람 및 GE 각사 홈페이지

기업명 AS-IS(~2019) To-BE(2020~)

LG전자LED 광원과 모듈은 LG이노텍, 조명완제품은 LG전자로 사업 이원화- 자동 디밍 지원 초기단계 스마트조명 출시

주거 및 오피스용 복합 센서 기반의 스마트조명 시스템 중점 추진

삼성전자LED PKG부터 시스템까지 전 value chain 사업 모델 추진- 일반 조명용 PKG에서 LED PKG 및 모듈 사업화

고부가가치 스마트조명용 디바이스/SW에 중점(플랫폼 사업 중점 추진)

필룩스,HDC아이콘트롤스

(중견/중소)

LED PKG를 조립하여 일부 디자인 측면을 가공하여 효율위주 사업- 가격 경쟁력 약화 및 부가가치 지속 하락

각 기업별 독자 혹은 파트너사(대기업)와 협력하여 앱/음성인식을 통해 조명 밝기/색상 개별 제어 가능한 초기 단계의 스마트조명 사업화 추진

<자료> LG전자, 삼성전자 및 각사 홈페이지

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III. ICT 기반 커넥티드 스마트조명 기술 동향 및 이슈

ICT 기반 커넥티드 스마트조명은 [그림 10]과 같이 기존 조명 기술 외, 시스템 레벨 센서, ICT 기술 융합 및 타 시스템과의 연계, 사이버보안, 통신 프로토콜 간 및 타 시스템과의 호환 기술이 필요하다. 현재 스마트조명과 관련된 통신 인터페이스의 경우, WiFi, ZigBee, DALI, Bluetooth 등 제조사별, 제품별 다양한 통신방식이 혼재하고 있다. 앞서 언급된 바와 같이 스마트조명 부품/시스템 간의 상호 호환성 및 확장성 보장을 위한 표준화된 통신방식과 제품 표준 인증체계 부재로 인하여, 스마트조명의 보급·활성화에 어려움을 겪고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 [그림 11]와 같이 커넥티드 스마트조명 관련 국제 표준화가 IEC(International Electrotechnical Commission) TC34를 중심으로 기업 주도로 활발히 논의되고 있으며, 호환성, 안전 표준, 성능 표준 및 인터페이스에 대한 표준 프로젝트가 진행 중이다. 호환성 및 지능형 광원 그리고 외장형 컨트롤 기기의 인터페이스에 의한 국제표준은 국내 연구진이 프로젝트 리더를 수임하여 진행 중이며 국내 기술의 국제표준화를 위해 노력 중이다[10]. 아울러 국내 스마트조명 시장의 보급․활성화 및 수출 지원을 위한 국내 표준의 제정도 절실한 상황이다.

국제표준을 담당하는 IEC에서도 중장기적으로 스마트조명을 인프라로 활용하는 스마트홈, 스마트시티와 연계한 표준화에 대한 필요성 때문에 상임위원회 결정을 통해 다수의 기술 분과가 참여하는 스마트빌딩 및 스마트시티 분야의 표준화를 시작하였다.

<자료> PNNL 및 Arrow 홈페이지

[그림 10] 스마트조명 기술이슈 항목(좌) 및 통신 인터페이스 점유율 현황(우)

ICT 신기술

정보통신기획평가원 25

또한, [그림 12]와 같이 테스트 베드 및 대규모 실증에 기반한 실증실적(track record)

의 확보가 이슈가 되고 있다. 이는 커넥티드 스마트조명의 특성상 높은 도입 비용으로

인해 반드시 필요하며 미국, 유럽 등 주요 국가 또한 국가차원에서 다양한 실증 프로그램

을 지원 중이다. [그림 12]의 왼쪽 그림과 같이 실증 프로그램은 핵심 단위 기능 검증을

위한 소규모 테스트베드(북미 중심)는 물론 오른쪽 그림의 DOLL(유럽 중심)과 같이 대규

<자료> IEC 홈페이지

[그림 11] 스마트조명 IEC TC34 국제표준현황(좌) 및 스마트시티 표준 협의체(우)

<자료> DOE, PNNL 및 DOLL 홈페이지

[그림 12] 다양한 용도별 스마트조명 테스트베드 및 대규모 실증 현황

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모 실증을 통한 실제 에너지 절감 검증 및 사용자 경험의 데이터 확보가 필요하다. 현재

국내의 경우 다양한 상황, 환경, 시공간에서의 대규모 실증에 의한 성능검증 데이터의 부

재로 인한 소비자 인식 부족으로 보급 및 활성화에 어려움을 겪고 있다.

IV. 맺음말

지금까지는 얼마나 많은 빛을 적은 에너지를 사용하여 오랫동안 제공할 수 있는지가

좋은 조명의 기준이었다. 이는 LED 조명으로의 전환이 이루어진 현재도 비슷한 상황이다.

그러나 ICT 기술이 융합된 ICT 기반 커넥티드 스마트조명은 시간이나 공간에 따라 원하

는 상관색온도와 빛의 양 등의 최적화를 가능하게 하였다. 이는 태고이래 모든 조명의

모태인 태양을 모사하여, 아침부터 저녁까지의 태양광을 재현하거나 인체의 생체 리듬을

변화시키는 것뿐만 아니라 각 업무나 휴식에 최적화된 빛 환경을 제공하는 등 조명 패러다

임의 변화를 가져오고 있다.

이에 따라 각국은 에너지 절감뿐만 아니라 인간의 건강이나 웰빙과 같은 측면을 고려하

여 커넥티드 스마트조명의 보급·활성화를 활발히 추진 중이다. 그러나 커넥티드 스마트조

명의 성공적인 시장 정착을 위해서는 국내/외 표준화의 부재 및 실증 데이터와 사용자

경험의 부족 등 넘어야 할 산도 아직 많은 것이 현실이다. 다행히 IEC와 같은 국제표준화

기구에서 최근 커넥티드 스마트조명의 표준화를 활발히 추진 중이며 우리나라도 이에 주

도적으로 참여하고 있다. 우리 사회에서 가장 일반적인 인프라 중의 하나가 바로 조명이며

사람이 살고 있는 곳은 어디든지 조명을 찾아볼 수 있다. 이러한 인프라로서의 커넥티드

스마트조명은 향후 스마티 홈/빌딩 및 스마트 시티의 근간이 될 것으로 전망되고 있어

다양한 새로운 서비스들이 연구되고 있다. 우리나라에서도 ICT 기술 경쟁력과 정부의

적극적인 지원 정책을 바탕으로 조명 산업이 더욱 활성화되기를 기대한다.

[ 참고문헌 ]

[1] International Energy Agency(IEA), 25 Energy Efficiency Policy Recommendations, 2011, pp.1-12.

[2] International Energy Agency(IEA), Energy Efficiency Market Report, 2016, pp.91-108.[3] IEC, IEC TS 63105 ED1, Lighting systems and related equipment–Vocabulary, 2019.

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[4] Jeff McCullough, Commercial Advanced Lighting Control Demonstration and Deployment, PNNL, 2016, p.6.

[5] U.S Department of Energy(DoE), Energy Saving Forecast of Solid-State Lighting in General Applications, 2018, p.22.

[6] Premiumlightpro, Procurement criteria for LED indoor lighting in the service sector, 2017.

[7] Premiumlightpro, Procurement criteria for LED Street Lighting, 2017. [8] Japan Lighting Manufacturers Association(JLMA), Lighting Growth Strategy:Lighting Vision

2030, 2019, pp.1-7. [9] Global Lighting Association(GLA), Strategic Roadmap of the Global Lighting Industry,

2017, p.11. [10] IEC TC 34 Work programme

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*

I. 서비스 개요 및 필요성

최근 1인 가구, 고령가구 등의 증가에 따라 정신적 반려자로 자리매김하고 있는 국내

반려동물 수가 천만 마리에 이를 정도로 증가하고 있으며 관련 시장도 급속히 성장하고

* 본 내용은 김세한 책임연구원(☎ 042-349-5112, blueidol0112@naver.com)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

최근 소형 가구의 확대, 고령화, 소득 증가에 따른 반려동물 산업의 규모 확대와 비정상적 양육, 유기, 방치, 학대 등으로 인한 사회문제의 증가, 정신적 동반자로서의 국제적 동물복지의 관심 증가 등 반려동물 산업에 대한 관심이 매우 높아지고 있다. 본 고에서는 ICT 기술을 융합/활용한 반려동물 케어․의료 등의 서비스에 대해 사회적․경제적․기술적 필요성을 언급하고, 국내외 시장, 기술개발, 정책 동향 등을 다룬다. 아울러 언어 소통이 불가능한 상황에서 반려동물과의 교감과 복합상황인지를 통한 행동이해 중심의 서비스를 제공하기 위한 “사람과 교감하는 반려동물 상태인지 소통 서비스”의 개념을 정의하고 예상되는 미래 서비스 시나리오를 예시로 기술하였다. 또한, 이 서비스 시나리오를 구현하기 위해 요구되는 4가지 세부 서비스에 대해 간략하게 설명하고 서비스 개발 후 얻게 되는 미래상과 성공적인 개발을 위한 성공전략을 제시한다.

03chapter

사람과 교감하는 반려동물 상태인지 소통 서비스 기술

•••이상민 ‖홍승길 ‖정득영 ‖박 혁 ‖김세한 ‖

㈜한기술 이사농림축산검역본부 서기관 정보통신기획평가원 책임서울대학교 교수한국전자통신연구원 실장

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있다. 최근에는 ICT 기술을 적용한 반려동물과 관련된 개인·사회적 문제 해결에 대한 요

구가 높아지고 있으며, IoT, 빅데이터 등을 이용한 서비스들이 개발되고 있으나 반려동물

에 대한 행동학, 상황인지, 수의료 연계 및 ICT 융합을 통한 반려동물 상태인지 및 소통

서비스 기술에 대한 어려움으로 진보된 형태의 상용화 서비스는 부재한 상황이다.

1. 사회/경제적 필요성

고령화와 1인 가구 증가에 따른 인구구조 변화, 소득증가 등에 따라 반려동물 양육 가구

는 꾸준히 증가하여 반려동물 양육 가구 수가 공식적으로는 약 570만 가구, 사육 마릿수

는 870만 마리로 집계되었으며 추정치로는 1,000만 마리에 이르는 것으로 예상되며 관련

반려동물 산업 시장규모는 2017년 2조 원대로 성장한 것으로 조사되고 있다[1]. 급격한

반려동물 양육 수의 증가와 관련 시장의 성장의 이면에는 반려동물 양육을 쉽게 생각하고

입양하는 행태, 반려동물에 대한 이해도 부족, 노령견 증가 등으로 인한 의료비 발생에

따른 경제적 부담, 표준화되지 않은 진료비 체계 등의 문제로 인해 비정상적 양육, 포기,

유기, 방치 등도 증가하면서 사회·경제적 문제도 커지고 있다.

이러한 문제는 개인의 문제에만 국한되지 않으며 정부와 지자체에서도 유실·유기 동물

구조와 보호 및 동물보호센터 운영에 소용되는 비용은 2017년에 전년대비 40.7억 증가한

155.5억 원에 이르렀으며 사회적 갈등 비용 역시 증가하고 있다[2].

반려동물 양육 증가로 인해 발생하고 있는 문제의 근본적인 해결책으로서, 반려동물

관리에 대한 서비스와 도움의 개선을 위해 첨단 ICT 융합 기술 적용을 통해 반려동물의

병증 조기 판별, 이상행동 교정 등 반려동물 행동학과 연계한 데이터 중심의 융합 연구와

서비스 제공의 필요성이 제기되고 있다.

2. 기술적 필요성

ICT 융합 기술이 발전하고 4차 산업혁명 시대가 도래하면서 반려동물 관련 산업 분야

에도 ICT 기술을 적용한 디바이스, 시스템, 서비스 등이 개발되어 일부 제공되고 있다.

최근 IoT, 빅데이터, 모바일 통신, 앱 서비스를 이용한 자동 급이기, 행동량 측정 및 분석,

위치확인 등과 같은 서비스가 제공되고 있고, 미국 등에서는 펫테크(Pet-Tech)로 명명되

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어 많은 스타트업과 기업 등이 관련 분야에 대한 개발과 투자를 하고 있으며, 반려동물의

감정을 이해하거나 행동을 인지하여 건강상태 모니터링, 병증 조기 인지 등의 서비스 분야

로 발전시키고 있다.

기존의 반려동물을 위한 센서 데이터, 운동량 중심의 모니터링 및 분석 서비스에서 행

동, 감정 및 상황인지 중심의 서비스를 제공하기 위해 개발과 투자를 하고 있으며, 반려동

물의 행동, 상황, 병증, 이상행동 등을 모니터링과 분석을 통해 상태와 상황을 판별 및

예측하고 컨설팅 및 연계서비스가 가능한 복합상황인지 기반의 상태인지 기술 개발의 중

요성은 점차 증가하고 있다.

II. 시장 동향

반려동물의 일생은 사람과 비교하면 전체 기간이 비교적 짧으나 과정은 유사하다. 따라

서 반려동물 산업 부문도 4차 산업혁명 기반 기술 도입과 첨단 ICT 기술 융합을 통한

신규 서비스 제공, 서비스 영역 확대 등으로 이어지고 있으며, 스마트 펫, 펫테크로 명명되

고 있는 관련 시장이 확대되고 있다. 국내외 전체 시장 동향에서 확인되는 공통적인 특징

은 ICT 기술을 적용한 디바이스와 서비스 시장이 새롭게 성장하고 있으며 반려동물에

대한 케어(급이, 놀이, 모니터링, 헬스케어 등) 부문에 대한 수요와 공급이 시장 성장의

핵심 요소이다.

1. 국외 시장 동향

미국에서는 최근 반려동물 양육 인구의 증가와 반려동물 용품 시장의 성장에 따라 ICT

기술 기반의 반려동물 관련 디바이스 및 서비스 개발이 활발히 이루어지고 있다. 반려동물

을 양육하고 있는 가구는 전체 가구의 68%인 8,460만 가구이며, 반려동물 관련 시장은

2017년 695억 달러 규모에서 2018년 말 721억 달러로 집계되고 있다[3]. 최근 5년 동안

반려동물을 위한 IoT 디바이스 및 앱 기반 서비스를 중심으로 반려동물 관련 용품 및

서비스가 다양화되고 있으며, 2016년 반려동물용 웨어러블 기기 시장은 10억 달러 이상

의 규모에 달했으며, 2025년까지 연평균 13.5% 성장할 것으로 전망되고 있다.

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[표 1] 반려동물 관련 산업 분야 미국 시장규모

반려동물 산업 분야 중에서 특히 ICT 기술과 융합한 헬스케어 부분이 두드러진 성장을

보이고 있다. 연구에 따르면, ICT 기술이 적용된 반려동물용품과 케어 서비스 부문 시장

인 스마트 펫(Smart Pet) 시장이 2025년 220억 달러 규모로 성장할 것으로 예상된다.

2016년 중국 반려동물 관련 시장규모는 1,220억 위안(21조 원)으로, 2010년 140억

위안(2.5조 원)보다 약 9배 증가한 것으로 나타났다. 경제 발전에 따른 소비력 향상과

1인 가구의 증가, 노령인구 증가 등으로 인해 반려동물 양육 가구가 증가하고 있으며,

지속해서 성장하여 2020년에는 약 2,220억 위안(약 40조 원)의 규모로 성장할 것으로

전망되고 있다[4].

일본 반려동물 관련 시장규모는 2016년 전년대비 1% 성장한 1조 5,135억 엔으로 나타

났다[5]. 반려동물 양육 가구 수 증가가 보합세를 보이며 관련 시장 성장이 둔화되고 있는

가운데, 기술의 변화에 따른 신규 제품과 차별화된 서비스 출시 등으로 시장 성장세가

소폭 유지되고 있다. 고령화된 반려동물에 대한 케어 및 수의 서비스 부문의 성장이 돋보

이며 ICT 기술을 적용한 케어용 디바이스와 연계형 서비스 부문이 새롭게 성장하고 있다.

2. 국내 시장 동향

국내에서는 2017년 전국 1,952만 가구 중 29.4%인 574만 가구에서 개 632만 마리,

고양이 243만 마리를 기르고 있는 것으로 추정되고 있다. 전체 반려동물 양육 마리 수는

약 874만 마리로 추정되고 있으며 반려동물 양육 인구 수는 약 1,481만 명으로 추정되고

있다. 반려동물 양육 마릿수는 꾸준히 증가하여 2027년 1,320만 마리에 이를 것으로 전

망되고 있다.

국내 반려동물 관련 시장은 최근 3년간(2014~2016년) 연평균 14.1%씩 성장하여 2017년 약 2조 3,300억 원을 웃도는 것으로 추정되고 있다[1].

반려동물 산업 부문별로 보면 사료 부문 4,841억 원, 용품 부문 3,849억 원, 수의 서비

사료 용품․의약품 수의진료 분양 미용․훈련 등

230.4억 달러 143.9억 달러 157.3억 달러 21.9억 달러 52.4억 달러

27조 8,876억 원 17조 4,061억 원 19조 128억 원 2조 6,470억 원 6조 3,335억 원

<자료> ‘2017-2018 APPA National Pet Owners Survey Statistics, APPA(American Pet Products Association), 2018.

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스 부문 6,551억 원, 장묘 및 보호 서비스 부문 338억 원, 보험 부문 6억 원 수준인 것으로

조사되었으며, 반려동물 연관산업 규모는 2017년 2조 3,322억 원에서 2027년 6조 원

이상으로 성장할 것으로 전망되고 있다.

III. 정책 동향

1. 국외 정책 동향

반려동물 양육에 있어서 앞서있는 주요 국가의 경우 별도의 반려동물 관련 산업에 대한

별도의 육성 정책보다는 반려동물 보호를 위한 정책에 집중하고 있다. 일반적으로 동물보

호법에서 일부 반려동물 관련 산업 중 생산업과 판매업 등에 대해 반려동물의 보호 또는

복지를 보장하기 위한 기준을 구체적으로 규정하고 있다. 미국의 경우 반려동물 판매점,

브로커, 연구시설에 제공할 동물을 기르고 판매하는 시설과 인터넷이나 소비자가 직접

볼 수 없는 방식의 반려동물 소매 판매시설은 “동물복지법”의 적용 대상이며 농무부 동식

물 검역국의 관리 대상이다. 그 외의 상업적 목적의 반려동물 생산자에 관련된 법률은

약 25개 주에서 별도로 제정 및 적용되고 있다[6].

<자료> 한국농촌경제연구원, 반려동물 연관산업 발전방안 연구, 2017.

[그림 1] 국내 반려동물 연관산업 규모 전망

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2. 국내 정책 동향

우리나라는 반려동물 관련 산업화와 동물복지 관련 법령 등이 유럽 및 북미 국가에 비해

늦게 제정 및 적용되고 있다. 농림축산식품부는 2016년 12월 [반려동물 보호 및 관련

산업 육성 세부대책 (2017~2020)]을 수립하고 시행하고 있다.

세부대책의 목적은 개·고양이 등 반려동물의 보호 수준을 높이고 관련 산업을 육성하는

것으로, “사람과 반려동물의 조화로운 공존”이라는 비전을 설정하고 2020년까지 등록 동

물 150만 마리, 반려동물 관련 산업의 시장규모 3조 5,000억 원을 목표로 하고 있다[7].

주요 내용으로는 반려동물 관련 영업시설 내 동물보호 복지 수준 제고, 관련 산업의

건강한 발전을 위한 법적‧제도적 기반마련, 관련 산업 육성으로 양질의 일자리 창출 및

서비스 품질 향상, 문재인 정부 반려동물 5대 핵심 대선 공약, 반려동물 의료보험 확대를

위한 표준 진료비 제정 및 진료비 기준 정립 등이 있으며, 반려동물과의 소통과 치료 등을

위한 반려동물 행동 교육 전문 인력 육성 및 지원센터 건립, 반려동물 교육이나 소통에

문제를 겪는 사람을 위한 행동 심리 전문 인력 확충 등도 추진되고 있다.

IV. 기술개발 동향

1. 국외 기술개발 동향

미국 지역의 스타트업 및 기업에서 ICT 기술을 적용하여 개발, 서비스하고 있는 주된

분야는 GPS와 모바일 애플리케이션을 활용한 트래킹 서비스, 센서 기반의 헬스케어 서비

스, 반려동물 전용 놀이 서비스 분야 등이다.

미국 FitBark사는 반려동물의 놀이 상태를 동일한 품종의 다른 동물과 비교한 건강상태

정보를 제공하고 있으며 미국 내 45개 대학과의 연구를 통해 반려동물의 정신, 신체, 운동

량 등의 정보를 연계, 분석하고 있다. 또, GPS 디바이스를 부착한 반려동물 위치확인,

건강상태 모니터링, 반려동물 활동 패턴 분석 정보를 제공하며 반려동물 헬스케어 부문과

연계하여 반려동물의 이상행동이나 질병의 초기 징후 판별 서비스를 제공하고 있다[8].

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미국 휘슬(Whistle)사는 반려동물의 위치와 건강상태를 파악해 주고 일일 건강상태 목

표를 설정해 반려동물 상태 측정과 약물치료 상태 파악 지원 서비스를 제공하고 있다[9].

미국 워싱턴 대학 Allen Institute for AI(AI2)에서는 개 로봇을 개발하기 이전 개의

행동을 이해하고 모델링하기 위해 말라뮤트 종 개의 머리에 GoPro 카메라와 6개의 움직

임 센서를 부착하고 개처럼 세상을 탐색하기 위한 딥러닝 알고리즘을 학습할 수 있는 데이

터 셋을 생성하고 개처럼 행동(Acting Like a dog)하기1) 위한 머신러닝 기반 알고리즘을

개발하고 있다[10].

미국 Felcana사의 스마트 반려동물 솔루션은 동물들에게 피트니스 추적 시스템과 기타

스마트 액세서리를 부착해서 동물의 활동과 행동을 모니터링하고 이 정보를 양육인이 대

응할 수 있는 데이터로 전환하여 스마트폰 및 단말의 앱을 통해 서비스하고 있다[11].

이를 통해 양육 반려동물의 건강상태 및 이상 증세를 검출할 수 있으며 머신러닝, AI,

전문 의료진들에게 전달하여 해당 반려동물에 대한 건강문제를 예측하고 치료할 수 있도

록 해주며, 동물이 아프기 시작하면 펠카나의 시스템을 통해 양육인과 수의사에게 해당

반려동물의 이력을 공유하여 더 빠르고 정확한 진단이 가능하도록 지원한다.

일본 후지쓰는 2012년에 반려동물의 건강과 의료비 부담을 줄이기 위한 실시간 모니터

링 및 진단 서비스인 ‘완단트(Wandant)’를 출시하였으며[12], 반려동물용 디바이스인 ‘마

이룸’은 가속도 센서 데이터와 알고리즘을 통해 개의 걸음 수를 산출하고, 긴장할 때나

스트레스 받았을 때 하는 행동을 저장하여 스트레스 정도 파악 및 케어 데이터로 이용한다.

1) 미국 국립과학재단(National Science Foundation)과 해군연구청(Office of Naval Research)의 자금을 지원받았으며 Allen Institute AI는 2018년 3월 논문 기재

<자료> Kiana Ehsani, “‘Who Let The Dogs Out? Modeling Dog Behavior From Visual Data”, University of Washington,2 Allen Institute for AI(AI2), 2018. 3.

[그림 2] 개의 시각과 움직임 데이터 학습 및 동작 연계 개념

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2. 국내 기술개발 동향

국내에서는 IoT 디바이스, CCTV 등을 통해 반려동물의 이동거리, 움직임 형태 등의 활동량을 수집하고 사료, 식수를 자동으로 급식하며 반려동물의 체중 변화, 배변 형태, 식사량 등의 정보를 수집하여 건강 이상을 검출하는 기술이 개발되고 있다. 최근에는 반려동물 발성음을 인식하여 반려동물의 감정 상태 중 5가지로 분류한 감정 중 현재의 감정 상태를 알려주는 서비스도 개발되어 제공되고 있다.

고미랩스의 고미볼은 혼자 집에 있는 반려동물을 위한 지능형 장난감으로, 3축 자이로와 LED 센서를 사용해서 반려동물의 터치에 반응하는 로봇으로 자율주행 알고리즘을 탑재하고 있어서 반응형 주행이 가능하고 움직임 데이터를 스마트폰과 연계하여 활동량 측정 및 이상 동작 알림 서비스를 제공하고 있다[13].

LG유플러스는 ‘스타워크(StarWalk)’ IoT 디바이스와 앱 서비스를 통해 반려동물의 활동량을 분석하여 건강상태 모니터링 및 운동량 관리 서비스를 제공하고 있으며, 반려동물의 활동량을 주기적으로 체크하여 건강상태를 확인할 수 있도록 서비스하고 있다[14].

SKT의 ‘T펫’은 반려동물 웨어러블 디바이스와 모바일 통신, 앱 서비스 등을 통해 반려

[그림 3] 후지쓰(Fusitsu)의 반려동물 헬스케어 서비스

[그림 4] SK텔레콤 T펫 서비스 및 LG유플러스 스타워크 서비스

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동물의 활동량 및 휴식량 등을 분석하고 건강관리 서비스 및 GPS 정보 이용 실시간 위치확인 서비스를 제공하고 있다. 반려동물 건강에 대한 체계적 관리를 위해 반려동물의 실제 활동량을 측정하고, 주·월간 데이터 추이를 보기 쉽게 차트로 제공하고 있으며 반려동물에게 음성 메시지 발송 등의 기능을 제공하고 있다[15].

㈜너울정보사는 반려견의 짖는 소리를 통해 반려동물의 감정을 알 수 있도록 만들어진

웨어러블 기기와 앱 서비스인 펫 펄스(PetPuls)를 제공하고 있다[16]. 서울대학교 소리

공학연구소와 AI, 딥러닝을 통해 축적된 반려견의 소리 데이터를 토대로 감정 인식 딥러닝

알고리즘을 개발하였으며, 펫 펄스 디바이스와 앱 서비스를 통해 안정, 불안, 분노, 슬픔,

행복 등 크게 5가지 형태의 감정을 알 수 있으며, 앱에서 요소별 비율을 확인할 수 있다.

또한, 디바이스를 통해 측정/저장된 활동량과 분석된 칼로리 량 등을 통해 건강관리 지원

서비스를 제공하고 있다.

V. 사람과 교감하는 반려동물 상태인지 소통 서비스(Talk-to-Pet)

1. 서비스 정의

반려동물 양육 가구 증가에 따른 관련 시장의 추가 성장 기반 확보와 유기동물 증가

등에 따른 사회적 손실을 줄이기 위해, ICT 기술과 반려동물 행동분석 및 수의학의 융합

을 통한 전문가적 시각과 판단능력을 가진 생활 속 반려동물 케어 지원, 반려동물 의료지

원, 사람-동물 상호연관형 매개치료, 임무 상황 지원 서비스 등을 제공할 수 있는 “사람과

교감하는 반려동물 상태인지 소통 서비스”가 필요하다.

2. 서비스 시나리오

멀티소스 영상 및 발성음 인지 기반 반려동물 병적 행동 및 병증 진단 온-핸드(On-

Hand) Specialist(전문가) 서비스에 의해 다음과 같은 미래를 예상해 볼 수 있다.

- 아침에 일어났는데 어제와 달리 OO이가 바닥을 긁거나 한자리를 맴돌고 있다. 왜

그런지 알 수 없어서 OO케어 플랫폼 스마트폰으로 접속하여 행동인식 서비스를 연

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결하고 폰 카메라로 OO이 동영상을 찍어서 업로드하고 분석 버튼을 누르니 “분리불

안 장애 판정”을 받았다.

- “분리불안 장애” 치료를 위해 플랫폼 내에서 관련 동물병원을 추천 받고 예약한 후

예약시간에 연결하고 업로드한 영상과 폰으로 OO이를 보여주니 “경증 분리불안 장

애”라고 진단 받았다.

- 수의사가 최근 몇 일간 먹은 것과 상태 모니터링 요청을 해서 OO서비스 플랫폼에

저장된 최근 1주일간 먹은 정보와 상태 모니터링 정보를 다운로드해서 보내주었다.

그리고 최근 다른 동물병원에서 치료받은 것이 있어서 진단서 및 치료내역 정보를

다운로드 받아서 전달하였다.

- 경증의 분리불안 장애와 경증의 섭식 장애, 운동량 감소가 있는데 알림 서비스를 받지 않았냐고 물어서 며칠 전부터 울리던 알람 정보가 생각났다. 의사의 처방전을 블록 체인화된 처방서를 받아서 약 처방을 받고, 행동 교정 컨설팅 서비스를 신청했다. 컨설팅에 앞서서 경증 분리불안 장애 현상에 관한 사례와 대응 요령에 관한 내용을 확인하고 시도를 해보았더니 조금 개선이 된 것 같은데 아직 바닥을 긁는다. 컨설팅 서비스를 연결하고 폰을 통해 영상을 찍어서 업로드한 후 일차적으로 경증 분리불안 장애 대응 매뉴얼 내용 중 바닥을 긁는 사례에 관해 확인하고 시도해 보았으나 개선되지 않아서 수의사와 상담연결을 하였다.

- 수의사가 업로드된 영상과 실시간 폰 영상, 기존 섭식 및 운동량 등을 재확인한 후 바닥을 긁는 것이 아니라 발바닥 쪽에 염증이 있는 것 같다고 하여 확인해 보니 조그마한 수포가 있었다. 방문 치료를 필요로 하여 방문 예약 후 치료를 받고 나니 OO이가 평소처럼 안긴다. 아프지 마라 OO아!! 니가 아프면 나도 아프다!!

3. 핵심 서비스

ICT 기술과 행동분석, 수의학, 의학 데이터의 융합 및 복합상황인지를 통해, Non- Verbal(말이 통하지 않는) 상황에서 반려동물의 이상행동, 건강상태, 질병 상황, 탐지 행동 등을 판별 및 예측하여 반려동물의 행동 이해, 병증 판별 및 사람과 동물 매개치료 서비스를 제공하기 위한 “사람과 교감하는 반려동물 상태인지 소통 서비스” 중 4개의 서비스를 서술한다.

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각 서비스를 개발하기 위해서는 IoT, 빅데이터, 영상/발성음 인식, AI, 무선통신, 모바

일 통신, 통합플랫폼 기술 등을 기반으로 행동분석, 수의학, 의학 데이터 등의 융합과 상황

별 모델링, 반려동물 영상데이터, 발성음 데이터, 상황 시나리오 등의 개발 및 검증 등이

요구된다.

가. 다종‧다형의 반려동물에 대한 영상 및 발성음 인식기술 기반 반려동물 행동 및 상황예

측 인지 서비스

집, 병원 등 지정된 공간에 설치된 카메라와 마이크 또는 스마트폰을 이용하여 반려동물의 행동과 현재 상황을 판별하는 서비스로, 기본적으로 개, 고양이의 분류, 개 중에서도 종/나이/성별/행동을 자동으로 인식하여 분류하고, 영상으로 인식된 공간정보(실내, 실외, 거리, 공원 등)와 소리와 발성음을 인식하여 상황 정보를 분류한 다음 해당 반려동물에 대한 복합상황인지를 통해 상황예측 및 행동을 분류하여 알려주는 서비스이다. 반려동물에게 웨어러블형 멀티모달 센서를 착용하여 데이터를 수집, 분석하여 상황 정보와 상태정보를 연계하여 정확도를 높인다. 상용 서비스 제공 시에는 스마트폰만을 이용하여 영상과

[그림 5] 사람과 교감하는 반려동물 상태인지 소통 서비스 개념도

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소리/발성음 수집 후 분석된 데이터를 제공하는 서비스를 목표로 한다.

나. 멀티소스 영상 및 발성음 인지 기반 반려동물 병적 행동 및 병증 진단 온-핸드(On-

Hand) 전문가 서비스

스마트폰을 이용하여 반려동물의 병적 행동, 병증 등을 판별하여 수의사 또는 동물병원

에 방문하기 전에 조언과 대응 방안을 알려주는 서비스이다. 대부분의 반려동물 양육인들

은 자신의 반려동물이 평소와 다른 행동을 할 때 상황과 공간 변화에 따른 이상행동인지

병증인지를 구별할 수 없어서 조기 치료 또는 저감 행위를 하지 못하고 악화시키는 경우가

많다. 앞서 언급한 반려동물 행동 및 상황예측 인지 서비스의 기술을 기반으로 도출된

복합상황인지 정보와 병증, 이상행동, 병적 행동 인지 서비스 등을 복합하여 판별하는 서

비스이며, 수의사 및 동물병원과 연계한 치료 지원 서비스, 컨설팅 지원 서비스 등도 포함

된다.

다. 복합상황/공간 분석기반 안내견 및 특수견 동반자 상황공유 및 지원 서비스

시각장애인이 안내견과 동행 시 일상생활에서 겪을 수 있는 상황 및 제약에 대해 안내

디바이스(음성안내)를 이용하여 불편함을 줄이고 편의성을 높이기 위한 서비스이다. 교육

된 안내견이 동행하지만, 시각장애우의 경우 실제 발생하고 있는 상황을 시각적으로 인지

할 수 없으며, 이를 보완하기 위해 스마트폰 또는 웨어러블 디바이스에 장착된 카메라와

마이크 또는 안내견에 장착된 웨어러블 디바이스를 통해 수집된 영상/소리/안내견 생체정

보 등을 분석하여 복합상황 및 공간정보를 안내해주는 서비스이다. 이는 특수견(탐지견)에

도 적용하여 훈련 상황 및 실제 상황에서 동반자에게 복합상황 및 공간정보를 제공하여

특수견과 동반자의 안전 및 작전 성공률 상승 등의 효과를 얻을 수 있다.

라. 다중 미디어 정보 분석기반 반려동물과 사람의 매개치료 서비스

정신건강 분야에서 사람과 반려동물 모두 서로를 매개로 치료를 시행하고 있다. 이때

반려동물의 성별, 나이, 종, 상태변화, 행동에 따라 사람에 대한 치료 효과가 높아질 수

있고 사람의 나이, 성별, 행동에 따라 반려동물에 대한 치료 효과가 높아질 수 있다. 이러

한 치료 효과를 높이기 위해 영상/소리 인식 및 복합상황인지 기술, 치료 데이터 분석을

통해 매개치료에 적합한 개나 사람을 매칭하여 효과를 높이는 서비스이며, 반려동물 입양

주간기술동향 2019. 7. 24.

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및 일상생활에서의 적합성에 대한 정보를 제시하여 반려동물과 양육인의 만족도와 행복도

를 높이는 서비스이다.

VI. 기술개발 성공전략

반려동물의 상태인지를 통한 소통 서비스를 개발하기 위해서는 각 요소 ICT 기술에 대한 원천기술 개발도 중요하지만, 반려동물에 대한 기본 데이터의 축적과 모델링 및 분석 가공데이터의 축적, 학습 및 현장 피드백 데이터의 축적, 데이터의 검증 등이 중요하다. 특히, 반려동물의 종별, 나이별, 병증별 영상/발성음/병증 데이터를 축적하기 위해서는 해당 반려동물 전주기에 대한 데이터 축적이 필요하다. 이를 위해서는 충분한 예산과 협력이 가능한 다수의 정부 부처 및 관계기관과 민간의 전문 연구진들이 긴밀하게 협조할 수 있는 환경이 마련되어야 할 것이다.

구체적으로는 국내외 연구·개발 결과물 검증 및 데이터 확보를 위한 첨단 반려동물 행동분석‧인식 시스템의 실증을 위한 연구 인프라를 구축하여 장기적으로 운영을 할 수 있는 첨단연구기반 시설 조성이 필요하고, 주요 반려동물인 개와 고양이의 대표 종을 사육하고 연구하는 인프라를 확보하여 반려동물별 생애주기별 생장 데이터, 행동 데이터 등을 수집‧분석‧검증할 수 있는 환경이 마련되어야 한다. 아울러 기존의 동물병원, 대학 연구기관, 지자체 동물보호센터, 위탁 동물보호센터, 특수견의 경우 관련 훈련소, 일반 참여자 등과 연계한 연구 인프라 구축이 요구된다.

개발된 결과물의 확산을 위해서는 기본 데이터로 수집되는 반려동물과 반려동물 양육인에 대한 개인정보 보호법 개정에 대한 논의가 필요하며, 수의학 서비스와의 연계를 위해서는 수의료 데이터(반려동물 질병명, EMR 데이터 등)에 대한 코드화와 표준화가 요구된다.

VII. 맺음말

ICT 융합 기술과 반려동물에 대한 행동분석, 수의학 데이터를 융합한 복합상황인지 기반 서비스는 반려동물 양육인과 반려동물 간의 교감뿐만 아니라 상황인지를 통한 행동의 이해를 높이고 반려동물을 상태를 인지하고 케어함으로써, 반려동물 관련 산업의 발전

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과 반려동물과 반려동물 양육인 간의 행복을 증진시키고 이웃 및 주변인들과의 분쟁을 감소시킬 수 있을 것이다.

만화나 소설, 영화에서 개나 고양이와 대화하고 소통하는 장면을 본적이 있다. 개나

고양이 등의 반려동물이 사람의 곁에서 가족과 같은 생활을 영위하며 행복하게 살아가고,

사람도 반려동물을 통해 삶의 행복을 누리는 모습이 그려지고 있었다. 단순히 꿈이나 소설

속의 얘기로 그칠 수도 있다. 그러나 서비스에 대한 연구와 개발이 진행된다면 꿈이나

소설 속의 얘기가 아닌 현실 속의 서비스로 만날 수 있을 것이다.

[ 참고문헌 ]

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(American Pet Products Association), 2018.[4] 有宠研究所, “2016 중국애완동물업백서”, 光大证券研究所, 2017.[5] 일본 矢野経済研究所, “반려동물 비즈니스에 관한 조사”, 2018.[6] 한국법제연구원, “반려동물관련산업법 제정을 위한 기반마련 연구”, 2017. 11.[7] 농림축산식품부, “반려동물 보호 및 관련산업 육성 세부대책”, 2016. 12. 5.[8] FitBark, https://www.fitbark.com/[9] Whistle, https://www.whistle.com/ [10] Kiana Ehsani, “Who Let The Dogs Out? Modeling Dog Behavior From Visual Data,”

University of Washington, 2 Allen Institute for AI(AI2), 2018. 3.[11] Felcana, https://felcana.com/[12] Fujitsu, https://www.fujitsu.com/global/about/resources/news/press-releases/2012/1127-01.html[13] 고미볼 ,https://www.wadiz.kr/web/campaign/detail/14048 [14] LG유플러스 스타워크, 아이큐펫, http://www.lgblog.co.kr/innovation/39214,

http://www.starwalk.co.kr/ [15] SKT T펫, https://www.sktinsight.com/14891 [16] ㈜너울정보, http://petpuls.net/main

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통권 1906호(2019-28)

발 행 년 월 일 : 2019년 7월 24일발 행 소 : 편집인겸 발행인 : 석제범등 록 번 호 : 대전 다-01003등 록 년 월 일 : 1985년 11월 4일인 쇄 인 : ㈜승일미디어그룹

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