1961호2020.08.26.

「주간기술동향」은 과학기술정보통신부 「ICT 동향분석 및 정책지원」 과제의 일환으로 정보통신기획평가원(IITP)에서 발간하고 있습니다.

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1961호

기획시리즈 2웨어러블 기기를 위한 5세대 블루투스의 주요 기술

[권영환/소프트웨어정책연구소]

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 블루투스의 발전과 기술 개요

Ⅲ. 5세대 블루투스(Bluetooth 5) 주요 기술

Ⅳ. 요약 및 시사점

ICT 신기술 17유니콘을 위한 IP-R&D 성장 전략

[윤태승/한국특허전략개발원]

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 유니콘의 현황

Ⅲ. 플랫폼의 정의 및 현황

Ⅳ. 플랫폼 비즈니스의 IP 이슈

Ⅴ. 유니콘을 위한 IP-R&D 전략

Ⅵ. 결론 및 시사점

ICT R&D 동향 31근육제어 기반의 근력보조 시스템 기술

[신형철/한국전자통신연구원]

스마트 섬유센서를 이용한 자세 교정관리 기술

[박두순/순천향대학교]

주간기술동향 2020. 8. 26.

2 www.iitp.kr

*

I. 서론

웨어러블 기기는 의류, 안경, 시계, 신발과 같이 신체 일부분에 착용할 수 있는 전자

기기를 의미한다. 최근 IT 기술 발전으로 웨어러블 기기는 다양한 센서들을 내장하여 언제

어디서나 신체의 변화를 탐지할 수 있고 착용자의 편의성 향상을 위해 다양한 기능들이

구현되어 있다. 대표적으로 스마트워치는 기존 시계 액세서리에 신체 활동을 측정할 수

* 본 내용은 권영환 선임연구원(☎ 031-739-7341, younghwan.kwon@spri.kr)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

웨어러블 기기는 신체 일부에 착용되어 사용자 정보를 측정하여 해당 정보를 인터넷으로 전송함으로써 삶의 편의성을 향상시킬 수 있는 서비스에 활용된다. 근거리 무선 전송 기술인 블루투스는 4세대 블루투스 기술로서 저전력(Low Energy) 전송 기술이 개발되면서 스포츠 및 의료 분야의 다양한 웨어러블 기기의 1차 연결성을 제공하는 대표 기술로 인식되기 시작하였으며 웨어러블 기기와 함께 성장하였다. 그 결과 블루투스 활용 기기의 연간 판매량은 2019년에 42억 대를 넘어섰다. 최근 발표한 5세대 블루투스(Bluetooth 5) 표준에서는 저전력 고속·원거리 전송, Advertising 개선, 위치 측위, 저전력 음성 전송 등 새로운 기술들을 추가로 표준화하였으며, 이 기술들을 효과적으로 활용한다면 웨어러블 생태계에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. 이에 따라 본 고에서는 이들 5세대 블루투스 주요 기술들을 소개한다.

chapter 1

웨어러블 기기를 위한 5세대 블루투스의 주요 기술

•••권영환 ‖ 소프트웨어정책연구소 선임연구원

기획시리즈

기획시리즈-디바이스

정보통신기획평가원 3

있는 센서들과 스마트폰의 연결 기능으로 개인 건강관리와 다양한 정보 관리의 편의성을

극대화하고 있다. 또한, 의료 분야는 웨어러블 기기를 활용하여 24시간 환자 상태를 측정

하고 간단한 의료 처치 기능을 제공함으로써 응급 상황을 미연에 방지하고 병원 방문을

최소화함으로써 환자의 생명을 지키고 삶의 질을 개선하고 있다.

이러한 웨어러블 기기의 장점을 효율적으로 활용하기 위해 [그림 1(a)]처럼 스마트슈즈,

스마트팬츠, 스마트글래스, 스마트밴드, 스마트링 같은 다양한 웨어러블 기기들이 개발되

고 있다[1]. 그리고 [그림 1(b)]와 같이 웨어러블 기기 시장은 2019년 약 2억 대 규모에서

2023년 약 2.8억 대 규모로 성장할 것으로 예상되고 있다[2].

웨어러블 기기가 시장에서 성공하기 위한 주요 요구사항은 크게 사용자 효용성과 지속

사용성으로 구분할 수 있다[3]. 사람들이 처음 웨어러블 기기를 구매할 때 기기의 효용성

(사회적 효용, 심미적 효용, 편의적 효용 등) 때문에 구매하지만, 웨어러블 기기를 지속적

으로 사용하기 위해서는 사용상 불편함이 최소화되어야 한다. 예를 들어, 스마트워치는

효용성 강화를 위해 스마트폰을 포함한 주변기기와의 연동성을 강화하고 좋은 디자인으로

심미성을 향상시키고 최대한 작고 가볍게 설계하여 사용성을 향상시켜야 한다. 따라서

웨어러블 기기들은 경량화를 위한 작은 배터리 때문에 낮은 전력으로 항시 연결성을 제공

<자료> Charith Perera, Sensing as a Service for Internet of Things: A Roadmap, 2017. 2.

(a) 대표적인 웨어러블 기기 유형들

<자료> ZDNet Korea, IDC “세계 웨어러블 시장 올해 15.3% 성장 전망”, 2019. 3.

(b) IDC의 웨어러블 시장 전망

[그림 1] 대표적인 웨어러블 기기 유형과 시장 전망

주간기술동향 2020. 8. 26.

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하는 저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy: BLE) 기술이 널리 활용되고 있다[4].

BLE 기술은 블루투스 표준화 단체이자 기술 인증 단체인 블루투스 SIG에서 2010년에

발표된 블루투스 4.0 표준으로 처음 개발되었다. 이후 스마트폰에 BLE 기술이 적용됨에

따라 핏빗과 애플와치 같은 많은 웨어러블 기기들과 알림 기능에 최적화된 비컨(Beaco

n)1) 기기들은 BLE를 기본 통신 수단으로 활용하고 있다. 2016년 블루투스 SIG는 5세대

블루투스(블루투스 5)라는 새로운 기술을 발표하면서 기존 BLE 기술의 단점인 낮은 대역

폭, 짧은 전송거리, 제한된 광고(Advertising) 기능 등을 개선하고자 하였다. 이후에도

위치 측위 기술, 저전력 오디오 전송 기술 같은 새로운 응용 기술들을 지원하기 위한 표준

개정이 2019년까지 계속되었다.

새로운 블루투스 5 기술들은 웨어러블 기기의 사용성과 밀접하게 관련되어 있기 때문에

웨어러블 기술 개발에 있어 블루투스 5의 기술 변화에 대한 이해가 필요하다. 우선 기존

블루투스 기술에 대한 이해를 위해 II장에서 기존 블루투스 기술 발전과 확산 및 기술

특징들을 소개한다. 이어서 III장에서 본 동향의 핵심인 블루투스 5의 주요 기술들을 소개

한다. 마지막으로 IV장은 결론으로서 주요 내용을 요약하고 웨어러블 기기에서 활용될

수 있는 블루투스 5에 대한 시사점으로 마무리한다.

II. 블루투스의 발전과 기술 개요

블루투스는 1994년 에릭슨(Ericsson)에서 개발한 단거리 무선 통신 기술을 대상으로

IEEE에서 표준화 작업이 시작되면서 탄생하였다. 이후 블루투스는 단거리 유선 케이블을

무선으로 대체하고 기존 기술의 문제점을 개선하면서 성장하게 되었다. 그리고 저전력

특성을 강화한 블루투스 4.0 기술이 개발되면서 핏빗 같은 웨어러블 기기에도 적용되면서

블루투스 기기의 연간 판매량이 2019년에 42억 대에 이를 정도로 빠르게 성장하였다[5].

이러한 블루투스의 성장 배경을 이해하기 위해 본 장에서는 블루투스 기술의 발전, 기술

구조와 주요 특징들을 소개한다.

1) 비컨은 원래 배와 비행기의 항로 설정을 돕기 위한 무선 송신 기능을 의미하였으나, 2013년 애플이 저전력 블루투스의 연결 설정을 위한 Advertising 기능을 활용한 위치 기반 서비스인 iBeacon(https://developer.apple.com/ibeacon/)을 공개하면서 블루투스의 위치 기반 서비스 제공을 위한 무선 기기들을 블루투스 비컨 또는 비컨이라고 부르고 있음

기획시리즈-디바이스

정보통신기획평가원 5

1. 블루투스의 발전

90년대 후반 블루투스 기술이 IEEE 802.15.1로 표준화가 되면서 블루투스 기술 인증

을 위해 비영리 기관인 블루투스 SIG가 1998년 탄생하였고 이후에는 블루투스 기술 개발

을 블루투스 SIG에서 담당하였다. [그림 2]는 블루투스 기술이 개발된 후 발전 과정을

요약하였다. 블루투스 기술은 2004년 v2.0이 제정되면서 블루투스 오디오 시대를 열었

고, 2010년 v4.0이 제정되면서 웨어러블 기기들이 블루투스 기술을 널리 활용하기 시작

하였으며, 2016년 v5.0 표준이 제정되면서 새로운 변화를 맞이하고 있다.

블루투스는 무선 전송 품질 향상을 위한 간섭 최소화를 위해 Adaptive Frequency

Hopping(AFH) 기술이 기본으로 적용되었다. 초기에 블루투스를 활용하던 기기들은 프

린터, 노트북, 키보드, 마우스 같은 저대역 데이터 통신이 필요한 기기들이 대부분이었다.

2003년 영국에서 운전 중에 핸드폰 통화를 금지하는 법안이 제정[6]되면서 운전 중 핸드

폰 통화를 위해 핸드폰, 차량용 대시보드, 무선 이어폰에서 블루투스를 기본 통신 수단으

로 채택하면서 블루투스 기술이 크게 확산되기 시작하였다. 이후 블루투스의 무선 오디오

전송 품질과 대역폭 향상을 위해 2004년 v2.0 표준이 제정되었고 연결 보안성 개선을

위해 v2.1 표준이 2007년에 제정되었다. 블루투스 v2.1 기술의 BR/EDR(Basic Rate/

Enhanced Data Rate)이 블루투스 오디오 전송 기술의 핵심 기술이 되었으며 이로써

블루투스는 2008년에 누적 기기 판매량이 20억 대에 이르게 되었다.

2009년에 블루투스는 무선 고속 전송을 위해 HS(High Speed) 전송 기술을 제정하였

지만 시장에서 안착하지 못하였다. 하지만, 2010년 표준으로 제정된 v4.0에서 저전력

<자료> 소프트웨어정책연구소 자체 작성

[그림 2] 블루투스 표준 제정과 주요 활용 동향

주간기술동향 2020. 8. 26.

6 www.iitp.kr

(Low Energy: LE) 기술이 개발되면서 다시 성장하게 되었다. LE 기술은 BR/EDR 기술과

다르게 지속적으로 연결을 유지할 필요가 없고, 데이터 전송이 필요할 때 빠르게 연결을

맺고 짧은 데이터를 효과적으로 전송하는 동작에 최적화되었기 때문에 다른 무선 통신

기술보다 전력 소모를 낮출 수 있었다. 그래서 BLE 기술이 스마트폰에 적용되면서 작은

크기의 웨어러블 기기의 통신 수단으로 급부상하게 되었다. 2014년에 LE 전송 기능과

연결 보안성을 개선한 v4.2 기술이 제정되면서 1차적인 BLE 기술이 완성되었다.

그 결과 2019년 블루투스 SIG의 회원사가 35,000개가 넘었고 블루투스를 활용하는

기기의 연간 판매량이 2024년에 약 62억 대를 넘을 것으로 예상될 정도로 블루투스는

대표 근거리 무선 기술로 발전하였다[5]. 현재 블루투스는 무선 이어폰, 스마트워치, 스마

트밴드 같은 대표 웨어러블 기기들과 무선 포도당 측정기, 혈압 측정기 같은 의료용 웨어

러블 기기, 스마트폰, 열쇠, 지갑 등 다양한 기기에서 활용되고 있다. [그림 3]은 블루투스

기기의 연도별 판매량과 블루투스를 활용하는 다양한 유형의 기기들을 보여준다.

2. 블루투스 기술 구조와 주요 특징[7],[8]

블루투스 기술은 [그림 4]와 같은 기술 구조상에서 HCI(Host Controller Interface)를

기준으로 아래에 있는 컨트롤러 스택(Controller Stack)과 위에 있는 호스트 스택(Host

Stack)으로 크게 구분된다. 컨트롤러 스택은 무선 전송을 위해 필요한 물리 계층, 링크

<자료> Bluetooth SIG, “2020 Bluetooth Market Update”

(a) 연도별 블루투스 기기의 판매량

<자료> TAIYO YUDEN, “Bluetooth Low Energy”

(b) 주요 블루투스 활용 분야

[그림 3] 블루투스 기기 판매량과 활용 분야

기획시리즈-디바이스

정보통신기획평가원 7

계층에 대한 기술적 정의를 하며 호스트 스택은 블루투스 기기 간 발생하는 데이터 교환에

필요한 상위 계층의 기술 사항을 정의하고 있다. 중간에 위치한 HCI는 이러한 컨트롤러

스택과 호스트 스택의 연결성과 호환성을 위한 기술 사항들이 정의되어 있다.

블루투스가 기술 구조를 이렇게 이원화한 이유는 기술개발 초기에 컨트롤러 부분은 하

드웨어로 구현하고 호스트 부분은 기기에 따라 필요한 기술 사항을 소프트웨어(운영체제)

로 구현하여 비용 절감과 동작을 효율화하기 위해서였다. 하지만, 현재는 IT 기술 발전으

로 컨트롤러와 호스트가 일원화되어 개발된 칩들이 보편적으로 활용되고 있다.

블루투스 기술은 컨트롤러의 동작 방식에 따라 크게 BR/EDR과 LE로 구분할 수 있다.

[표 1]은 BR/EDR과 LE의 주요 기술적 특징을 정리하였다. 두 기술은 모두 2.4G 대역의

ISM 밴드를 사용하고 있기 때문에 주파수 사용료 없이 경제적으로 사용할 수 있다. 그러

므로 동일 대역폭을 사용하는 다른 무선기기들(e.g. WiFi, Zigbee 등)이 많은 환경에서

쉽게 무선 간섭을 받을 수 있지만, 블루투스의 두 기술 모두 적응형 주파수 호핑 기술을

사용하기 때문에 무선 채널 간섭이 심하지 않은 채널로 데이터를 전송할 수 있으므로 타

기술 대비 무선 간섭에 적은 영향을 받으면서 동작할 수 있다.

<자료> 소프트웨어정책연구소 자체 작성

[그림 4] 블루투스 주요 기술 구조

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[표 1] 블루투스 동작 방식에 따른 기술적 차이

BR/EDR과 LE 모두 전송 속도 향상을 위해 컨트롤러의 모듈레이션 동작 모드([표 1]

참조)를 변경할 수 있다. 만약, 전송 속도를 높일 경우 안정적 데이터 전송을 위한 거리가

짧아지게 되고 반대로 전송 속도를 낮추면 데이터를 더 멀리 보낼 수 있다. 저전력 전송

특성을 위해 최대 전송 출력을 클래스(Class) 별로 다르게 변화시킴으로써 짧은 전송거리

가 요구될 경우 낮은 전송 출력으로 전력 소비를 최대 1/100까지 줄일 수 있다.

이론적으로 BR/EDR은 최대 동시 연결 수가 7개인데 반해 LE는 216(약 6만 5,000)개까

지 연결할 수 있다. 이렇게 연결된 기기와 BR/EDR은 1:1 전송을 위한 Point-to-Point

연결만 가능하지만, LE는 Point-to-Point 연결, 1:N 전송을 위한 Broadcast 연결과

N:N 전송을 위한 메시(Mesh) 연결[9]이 가능하다. 그리고 LE는 기기의 연결 주소를 다른

기기에게 숨기기 위한 Privacy Address 기술을 적용할 수 있다.

기술적 특징 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Rate) LE(Low Energy)

사용 무선 주파수 범위 2.4GHz ISM 밴드(2.402~2.480GHz) 2.4GHz ISM 밴드(2.402~2.480GHz)

주파수 호핑 채널 1MHz 단위의 79개 채널 2MHz 단위의 40개 채널 (3개의 Advertising 채널과 37개의 데이터 채널)

전송 속도와 모듈레이션

(Modulation)

BR(GFSK): 1Mb/s,EDR(π/4 DQPSK): 2Mb/s,

EDR(8DPSK): 3Mb/s

LE 1M PHY(기본): 1Mb/s,LE Coded PHY: 125Kb/s, 500Kb/s,

LE 2M PHY: 2Mb/s모두 GFSK 동작

최대 전송 출력Class 1: 100mWClass 2: 2.5mWClass 3: 1mW

Class 1: 100mWClass 1.5: 10mWClass 2: 2.5mWClass 3: 1mW

연결 토폴로지 Point-to-Point(1:1 연결)Point-to-Point(1:1 연결)

Broadcast(1:N 연결)Mesh(N:N 연결)

기기 검색 및 연결 동작

1단계(기기 검색): Inquiry 동작2단계(연결): Paging 동작 1단계(동시에 기기 검색과 연결): Advertising

최대 동시 연결 수 7개 216개

Privacy Address 불가능 가능<자료> 소프트웨어정책연구소 자체 작성

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III. 5세대 블루투스(Bluetooth 5) 주요 기술

블루투스 SIG는 블루투스 5 기술인 v5.0을 2016년 1월에 발표하였고 이후 2번의 개정 판을 2019년 1월(v5.1)과 2019년 12월(v5.2)에 추가로 발표하였다. 블루투스 5 기술에 개발된 주요 기술들을 보면, v5.0 표준은 기존 BLE 기술(v4.2)의 데이터 전송 제약을 극복하기 위해 2M 전송 및 원거리 전송 기술과 Advertising 개선 기술이 개발되었고, v5.1 표준에서 위치 측위 기술이 추가되었으며, v5.2에서 새로운 저전력 오디오 전송 기술이 새로이 정의되었다. 이러한 기술들은 블루투스를 활용하는 웨어러블 기기의 발전에 영향을 줄 수 있다.

1. 2M 전송 및 원거리 전송

BLE 기술은 근거리에서 적은 양의 데이터를 빠르게 보낼 수 있도록 설계되었지만 해당 기술이 웨어러블 같이 다양한 기기들에 적용되면서 축적된 다량의 정보 전송을 위한 대역폭 개선과 큰 건물과 운동장 같은 넓은 공간에서 전송 품질 개선 같은 새로운 요구사항이 발생하게 되었다. 이러한 요구사항들을 반영하기 위해 블루투스 5에서 전송 속도와 거리 개선을 위해 2M 전송 기술과 원거리 전송 기술이 LE 컨트롤러 표준에 반영되었다.

[원거리 전송을 위해 변경된 패킷 포맷]

[변경된 패킷 처리 절차]

<자료> Bluetooth SIG, “Bluetooth Core Specification v5.2”, 2019. 12. 31.

(a) 원거리 전송을 위해 추가된 링크 계층 패킷 포맷과 패킷 처리 절차

<자료> Bluetooth SIG, “Bluetooth 5 Go Faster, Go Further”, 2017. 2. 20.

(b) 원거리 전송 및 2M 전송에 따른 전송 특성

[그림 5] 5세대 블루투스 2M 전송 및 원거리 전송 기술

주간기술동향 2020. 8. 26.

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우선 전송 속도 개선을 위해서 기존 1Msym/s의 동작 속도를 2Msym/s으로 증가시켜

기술적 난이도를 최소화하며 전송 속도를 2배로 개선하였다. 그리고 전송거리 향상을 위

해 기존 BLE의 최대 전송 파워를 기존 10mW에서 100mW로 10배 늘렸으며 [그림 5]와

같이 FEC(Forward Error Correction) 기술을 새로 적용하기 위해 링크 계층에서 새로

운 패킷 포맷을 정의하고, 패킷 처리 절차를 변경하였다[9].

이러한 기술 변화로 최초 BLE의 데이터 전송량인 약 300kbps에서 블루투스 5는 전송

속도를 1.4Mbps로 4.6배 향상시켰으며, 전송거리는 야외에서 기존 약 100m에서 최대

약 1km로 크게 증가시켰다. 이러한 변화는 블루투스 5가 과거와 달리 야외용 웨어러블

기기에도 적용할 수 있도록 하였으며 실내에서도 좀 더 멀리 데이터 전송이 가능하게 되었

다. 전송 속도 향상으로 인해 웨어러블 기기의 펌웨어 전송, 누적된 운동 정보 전송을

보다 빠르게 할 수 있고 낮은 전력을 소모하게 되었다. 그리고 기기의 필요에 의해 BLE의

동작 상태를 변경할 수 있기 때문에 웨어러블 기기의 전송 속도 및 거리를 조절함으로써

사용 동작에 따라 전력 소모를 최적화할 수 있게 되었다.

2. Advertising 개선

BLE는 기존 블루투스 기술(BR/EDR)의 연결 속도 개선을 고려하여 Advertising 동작

을 설계하였다. Advertising 동작은 한 기기가 연결형(Connectable) Advertising 메시

지를 보내고 이를 수신한 기기가 응답으로 연결 요청(Connection Request)을 보내면

두 기기간 링크 연결이 바로 설정된다. 이와 같이 연결 동작을 단순화하여 BLE는 연결

시간을 최대 6ms까지 단축시킬 수 있다. 그리고, BLE 기기는 연결 과정 없이 주변에

정보 제공 목적으로 비연결형(Non-Connectable) Advertising 메시지를 보낼 수 있다.

애플의 iBeacon 서비스가2) 바로 비연결형 Advertising을 이용하는 대표 서비스이다.

블루투스 v4.1 이전에는 Advertising 메시지 길이가 최대 39bytes로 한정되어 있어서

전송 가능한 데이터 길이가 최대 31bytes이었지만[11],3) 블루투스 v4.2에서는 전송 가능

한 최대 데이터 길이가 250bytes로 늘어났다. 그리고 블루투스 5에서 복수의 Advertising

2) 저전력 블루투스(BLE)의 Advertising 기능을 활용한 애플의 위치 기반 서비스로 2013년 애플 전세계 개발자 컨퍼런스에서 공개되었음

3) 헤더 필드 2bytes와 Advertising 기기 주소 필드 6bytes를 제외한 길이

기획시리즈-디바이스

정보통신기획평가원 11

메시지들로 긴 데이터를 분할하여 보낼 수 있는 확장된(Extended) Advertising 방식을

새로 정의했으며 3개에 불과한 Advertising 채널의 효율적 동작을 위해 데이터 채널에서

Advertising 메시지를 보낼 수 있도록 Primary Advertising과 Secondary Advertising

으로 동작을 2단계로 구분할 수 있는 다양한 보조적인(Auxiliary) Advertising 동작 방식

들도 정의되었다. 변경된 Advertising 동작은 이어 설명할 위치 측위 기술과 저전력 오디

오 전송 기술에 활용되어 많은 데이터를 Advertising 메시지를 통해 동시에 다수의 기기

들에게 보낼 때 활용할 수 있다.

3. 위치 측위

위치 측위 기술은 보편적으로 GPS(Global Positioning System) 신호를 이용하여 위

치 정보를 알 수 있지만 GPS 신호를 잡을 수 없는 실내 환경에서는 지구의 자기 정보를

이용하거나 블루투스, WiFi, Wibro 등의 무선 신호 세기를 이용해서 위치 정보를 추정할

수 있다. 기존 BLE의 Advertising 기술을 활용하면 주변에서 존재 유무를 알 수 있는

원시적인 Proximity 서비스를 제공할 수 있지만, 블루투스 SIG는 기기의 정확한 거리,

방향을 측정할 수 있는 새로운 위치 측위 기술 표준을 수년에 걸쳐 개발하여 블루투스

5에 적용하였다.

블루투스 5의 위치 측위 기술은 크게 실내 위치(Indoor Positioning) 측위 기술과 물

[v4.1의 링크 계층 패킷 포맷] [확장된 Advertising 전송 방식]

[v5.2의 LE 1M의 링크 계층 패킷 포맷] [데이터 분할 Advertising 전송 방식]

<자료> Bluetooth SIG, “Bluetooth Core Specification v4.1 & v5.2”

(a) 저전력 블루투스의 패킷 포맷의 변환

<자료> Bluetooth SIG, “Bluetooth 5 Go Faster, Go Further”, 2017.02.20.

(b) 5세대 블루투스의 Advertising 활용 예

[그림 6] 5세대 블루투스에서 개선된 Advertising

주간기술동향 2020. 8. 26.

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체 추적(Asset Tracking) 기술, 2가지로 구분된다. 실내 위치 측위는 스마트폰이 여러

안테나를 가진 다수의 비컨으로부터 Advertising 메시지를 수신하여 그 위치를 추정하는

AoD(Angle of Departure) 기술을 활용한다. 이 기술은 공항 같이 굉장히 넓고 방향을

찾기 힘든 실내에서 사용자의 스마트폰으로 정확한 위치를 측정하여 움직일 방향을 제시

해주는 서비스에 활용될 수 있다. 이를 위해 비컨의 Advertising 메시지에 비컨의 위치

정보와 비컨과 스마트폰 사이의 거리 측정을 위한 IQ 정보를 포함해야 하기 때문에 앞에

서 설명한 개선된 Advertising 기술을 필요로 한다.

반면에 물체 추적 기술은 다수의 비컨들이 기기가 송신한 신호를 분석하여 물체의 위치

를 측정하는 AoA(Angle of Arrival) 기술을 활용한다. 이 기술은 비컨들과 연결된 시스템

에서 특정 기기가 보내는 신호를 통해 해당 기기의 위치와 이동 경로를 파악할 수 있다.

이 기술은 특정 물체에 태그를 붙여서 그 물체의 위치를 확인할 수도 있지만, 웨어러블

기기를 활용하면 착용자의 위치와 동선 정보를 파악할 수 있게 한다. 그리고 개인 정보

이슈를 고려하여 물체와 비컨 사이에 1:1 연결을 맺은 후에 암호화하여 전송할 수도 있다.

[그림 7]은 AoD와 AoA를 활용한 블루투스 5의 위치 측위 방법을 간략히 보여준다[12].

블루투스 5의 위치 측위 기술을 활용하면 백화점에서 고객의 웨어러블 기기를 통해

위치를 측정하여 고객들의 주요 동선을 파악할 수 있고 고객이 원하는 매장에 보다 빠르게

(a) AoD를 이용한 실내 위치 측위 기술 (b) AoA를 이용한 물체 추적 기술

<자료> Silicon Labs, “Bluetooth Direction Finding: Angle of Arrival(AoA) and Angle of Departure(AoD)”

[그림 7] 5세대 블루투스의 위치 측위 기술

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접근할 수 있도록 안내해 줄 수 있다. 공항 등에서 주요 물품을 분실하지 않도록 위치를

파악할 수 있다. 도시 인프라로 활용할 때에는 미아 찾기, 치매 노인 찾기, 반려 동물 찾기

등 다양한 서비스를 개발할 수 있다. 이에 따라 블루투스 위치 측위 기기 판매량의 연평균

성장률은 전체 블루투스 기기 판매량 성장률 8%의 4배에 이르는 32%가 예상될 정도로

급성장하고 있다. 만약 블루투스 위치 측위 기술과 메시 기술을 동시에 구현한다면 건물

내의 전등 제어, 온도 조절 기능을 동시에 제공 가능하다는 장점도 있다.

4. 저전력 오디오 전송

블루투스 오디오 기기 시장은 전체 블루투스 기기 판매량의 약 1/4을 넘을 정도로

규모가 가장 크고 안정적인 시장이다. 최근 급성장하는 에어팟 같은 무선 이어폰 기기를

포함하고 있으며 기존 음악 감상과 전화 통화 외에도 개인비서 기능 및 건강 상태 측정

기능을 추가하면서 스마트화되고 있기 때문에 IDC는 관련 시장이 2019년 7,200만 대에

서 2023년 1조 530만 대로 증가할 것으로 예상하고 있다[13]. 현재 무선 이어폰 기기들

은 오디오 전송을 위해 BR/EDR 기반 블루투스를 활용하고 있으나, 블루투스 5의 저전송

오디오 전송 기술을 활용하면 기존 기술보다 안정성, 효율성, 저전력성에서 우월하고 복수

의 오디오 스트림 전송, 기기간 오디오 스트림 공유 같은 새로운 기능들을 추가할 수 있다.

저전력 오디오 전송 기술의 개발 배경에는 보청기라는 매우 작고 매우 낮은 전력 소모가

필요한 기기의 존재가 있으며, BLE의 낮은 전력 소모를4) 유지하면서 오디오 전송 품질을

제공하기 위해 Isochronous 전송 기술이 새로 개발되었다. 이 기술은 독립된 좌우 보청

기 기기에 개별 오디오 스트림을 전송하기 위해 스트림간 엄격한 동기화, 전송 시간 제약,

패킷 재전송 기술이 적용되었다. 이를 위해 Connected Isochronous PDU, Broadcast

Isochronous PDU, BIG(Broadcast Isochronous Group) Control PDU 같은 새로운

패킷 포맷들이 정의되었다. 이들 패킷 포맷을 활용하여 하나의 Master(오디오 소스)에서

2개의 Slave(오디오 싱크) 간 오디오 전송을 위한 Connected 오디오 전송과 하나의 마스

터에서 복수의 기기들로 구성된 그룹에게 오디오 전송을 위한 브로드캐스트 오디오 전송

이 가능하다.

4) 전력 소모량은 2세대 블루투스 대비 1/2~1/100을 소모하며, WiFi와 ZigBee와 비교해도 평균적으로 약 1/8~1/10 정도로 낮은 전력을 소모한다[11].

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저전력 오디오 전송 기술에 의해 블루투스는 보청기라는 웨어러블 기기를 새로운 시장

으로 받아들일 수 있게 되었으며 기존 블루투스 오디오 기기의 전력 소모 개선과 오디오

스트림 공유 같은 새로운 기술 혁신으로 시장 확대를 기대할 수 있게 되었다. 다만, 저전력

오디오 전송 기술의 등장으로 기존 블루투스 오디오 시장의 점진적인 축소로 인해 BR/

EDR 기반의 블루투스 기술의 축소가 예상된다. 따라서 장기적으로 BR/EDR 기반의 기존

블루투스 웨어러블 기기들의 호환성에 영향을 줄 것으로 예상된다.

IV. 요약 및 시사점

미래사회에서 웨어러블 기기는 우리 삶의 편의성 향상을 위해 중요한 역할을 담당할 것으로 예상된다. 이미 많은 사람들은 무선 오디오 이어폰으로 이동하면서 음악 감상과 전화 통화의 편의성을 즐기고 있으며 스마트밴드를 통해 개인 건강관리의 편의성을 누리고 있다. 이들 기기들이 활용하는 대표 통신 수단이 바로 블루투스이다. 블루투스 기술은 처음 기술이 완성된 1999년 이후에도 4번의 기술 혁신을 통해 꾸준히 발전하고 있다. 특히, 4세대 블루투스 기술인 BLE는 근거리 저전력 통신 분야의 대표 기술로 인정받으면서 웨어러블 기기와 함께 성장하며 다양한 기기들에 적용되고 있다.

따라서 웨어러블 기기의 제품 개발에 있어 블루투스 기술 특징에 대한 이해를 필요로 하므로 본 고에서는 우선적으로 블루투스 발전 과정과 주요 기존 기술들에 대해 소개하였다. BLE 기술은 적응형 주파수 호핑(AFH) 기술을 활용하여 같은 ISM 대역을 활용하는 다른 기기들의 무선 간섭을 회피할 수 있으며, 빠른 연결 시간과 저전력에 최적화된 전송으로 데이터를 전송할 수 있고 스마트폰과 자유롭게 연결될 수 있기 때문에 웨어러블 기기들에서 널리 활용되고 있다.

하지만, BLE 기술이 확산되면서 기술의 한계점(낮은 전송 속도, 짧은 전송거리) 극복

및 위치 측위와 저전력 오디오 전송 같은 새로운 기술 요구사항이 발생하게 되었다. 이들

요구사항을 해결하기 위해 블루투스 SIG는 최근 블루투스 5를 발표하였다. 블루투스 5는

기존 BLE 전송 속도 향상을 위해 패킷의 데이터 필드 길이를 늘리고 전송 속도를 2M로

향상시켰다. BLE 전송거리 향상을 위해 최대 전송 출력을 100mW로 올리고 FEC 기술을

적용하기 위해 패킷 구조를 변경하고 패킷 처리 방법을 변경하였다. 그리고 Advertising

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기술 혁신을 위해 Primary Advertising과 Secondary Advertising으로 구분해서 동작

할 수 있도록 새로운 분할 동작 방법을 정의하였으며 Advertising 전송 데이터량의 증가

와 1:N 전송이 가능해졌다.

또한, 블루투스 5에서는 위치 측위 기술과 저전력 오디오 전송 기술이 새로이 추가되었

다. 위치 측위 기술은 크게 실내 위치 측위 기능과 물체 위치 추적 기능으로 구분될 수

있다. 이 기술의 적용으로 다중 안테나를 활용하여 송신하거나 수신한 신호를 분석하여

기기간 거리와 방향을 추정할 수 있게 되었다. 이 기술을 웨어러블 기기에 적용하면 실내

에서 착용자와 착용자의 물건들의 위치 파악이 가능하다. 그리고 저전력 오디오 전송 기술

은 기존 블루투스 오디오 전송 기술보다 낮은 전력을 소모하면서 복수의 스트림 전송,

여러 사용자간 오디오 공유가 가능하다. 이 기술은 기존의 무선 이어폰이라는 웨어러블

기기의 작동 시간과 오디오 음질을 향상시킬 수 있으며 가족, 친구들과 함께 같은 음악을

들 수 있게 해준다.

이와 같은 블루투스 5의 기술 변화로 웨어러블 기기의 성능과 사용성의 향상과 더불어

새로운 서비스 발굴이 가능해졌다. 물론 이러한 기술들은 웨어러블 기기 단독으로 가능한

것이 아니고 웨어러블 기기와 연결될 기기(예; 스마트폰, 건물 인프라, 도시 인프라 등)와

같이 구현되어야 하므로 지금 당장 활용하기 어려울 수 있다. 그럼에도 이러한 기술적

변화를 빠르게 인지하고 준비한다면 블루투스가 야기하는 웨어러블 시장의 변화에 대한

효과적인 대응이 가능할 것이다.

[ 참고문헌 ]

[1] Charith Perera, Sensing as a Service for Internet of Things: A Roadmap, 2017. 2.[2] ZDNet Korea, IDC “세계 웨어러블 시장 올해 15.3% 성장 전망”, 이정현 미디어연구소, 2019. 3.[3] 최윤섭, “웨어러블 최대의 난제, 지속 사용성”, 최윤섭의 헬스케어 이노베이션, 2018. 2. 20.[4] “Bluetooth Low Energy for Bluetooth in Smart Wearable Technology“, Developex, 2017.

7. 3.[5] 2020 Bluetooth Market Update Report, Bluetooth SIG, 2020. [6] The Road Vehicles(Construction and Use) (Amendment) (No.4) Regulations 2003,

Legislation.gov.uk, 2003. 10. 20.[7] Bluetooth Core Specification v5.2, Bluetooth SIG, 2019. 12. 31. [8] Mesh Profile Specification 1.0.1, Bluetooth SIG, 2019. 1. 21.[9] 권영환, “새로운 저전력 블루투스(BLE) 기술: Flooding Mesh”, 소프트웨어정책연구소, SW산업동

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향, 2017. 10. 31.[10] Bluetooth 5 Go Faster, Go Further, Bluetooth SIG, 2017. 2. 20.[11] Bluetooth Core Specification v4.1, Bluetooth SIG, 2013. 12. 3. [12] Bluetooth Direction Finding: Angle of Arrival(AoA) and Angle of Departure(AoD),

Silicon Labs. [13] Investor’s Business Daily, AirPods Just The Start Of “Hearables’ REvolutions In

Wearable Technology, 2019. 3. 7.[14] Torbjørn Øvrebekk, The Importance of Average Power Consumption to Battery Life,

Nordic Semiconductor, 2016. 4. 29.

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*

I. 서론

최근 배달의 민족이라는 배달앱을 운영하고 있는 “우아한 형제들”이라는 국내 유니콘

(기업가치 1조 원 이상의 스타트업)이 독일의 딜리버리히어로라는 회사에 약 40억 달러에

매각되어 큰 이슈가 되고 있다. 한화로 약 4조 7,500억 원에 이르며, 국내 IT업체를 대상

으로 한 인수합병(M&A) 사례 중 가장 큰 규모라고 한다.

소규모 요식업체들의 고혈을 짜 해외자본에 매각했다는 비난의 목소리도 있으나, 그간

의 배달음식 시장과 관련 업계에서 쌓아온 노하우 및 사용자 편의성 등을 높인 앱과 시스

템을 갖추는 등의 노력이 지금의 가치를 만들었다고 평가되고 있다. 그렇다면 배달의 민족

은 회사의 노하우나 앱개발, 시스템 등에 관한 기술을 어떻게 보호하고 진입장벽을 세우며

경쟁에서 우위를 점하게 되었을까? 4차 산업혁명으로 표현되는 최근 기업들의 전쟁터에

서, 유니콘들을 포함한 스타트업들의 주요 대상 기술은 온오프라인이 융합된 플랫폼 비즈

니스가 대부분을 차지하고 있다. 클라우드나 인프라, 서비스 등의 관련 기술의 발전과 개

인의 삶의 패턴이 가져온 변화로 좀 더 쉽게 론칭 가능하고 확장 가능한 플랫폼 비즈니스

의 특징 때문에 다양한 산업 영역에서 유니콘(Unicorn)들이 속속 등장하고 있다.

* 본 내용은 윤태승 전문위원(☎ 044-201-0009 tsyun@kista.re.kr)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

chapter 2

유니콘을 위한 IP-R&D 성장 전략

•••윤태승 ‖ 한국특허전략개발원 전문위원

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그렇다면 그들은 어떤 전략으로 기업의 비즈니스 모델을 발전시키고 보호하며 경쟁력을

키워나갔을까? 우리가 모든 걸 들여다볼 수도 없고 알려주지 않겠지만, 다행히 우리에게

는 특허라는 공개된 데이터가 있다. 유니콘들이 자신들의 독창적이고 가치 있는 플랫폼

비즈니스를 보호하기 위해 출원한 특허와 전략을 살펴보면 그들이 발전시켜온 비즈니스

모델과 필요한 관련 시스템 및 유저 인터페이스 등의 의미있는 인사이트를 발견할 수 있다.

따라서 본 고에서는 유니콘의 현황과 특성, 유니콘들의 대표 전략인 플랫폼 전략과 유니

콘들의 대표 관심 분야인 빅데이터 및 AI 플랫폼의 전략, 마지막으로 유니콘들의 IP 전략

을 살펴봄으로써, 우리 경제와 스타트업들의 성장 전략과 IP-R&D 전략 수립에 도움이

될 시사점을 도출하고자 한다.

II. 유니콘의 현황

글로벌 저성장 국면이 지속되면서 대기업 위주의 경제성장이 더 이상 성장동력으로 작

동하지 않음에 따라, 우리나라 경제도 점차 위기에 봉착하고 있다. 또한, 4차 산업혁명

시대와 디지털 전환 시대의 도래는 일자리 감소와 청년실업 문제를 더욱 더 가속화할 것이

라는 우려 섞인 전망도 계속 나오고 있다. 이러한 위기를 극복하기 위한 새로운 고용창출

과 경제성장의 핵심동력으로서 혁신창업의 중요성이 더욱 강조되고 있다. 여러 선진국을

비롯한 세계 각국에서는 4차 산업혁명을 주도하기 위한 혁신적 스타트업을 발굴하고 육성

하는 데 앞 다투어 심혈을 기울이고 있다. 특히, 유니콘 기업은 혁신창업의 성공사례이자

국가의 기술력과 혁신역량을 가늠하는 지표로서 전 세계적으로 주목받고 있다[2].

유니콘 기업은 기업 가치가 10억 달러(=1조 원) 이상인 비상장 스타트업 기업을 의미한다. 원래 유니콘이란 뿔이 하나 달린 말처럼 생긴 전설상의 동물을 말하는데, 스타트업 기업이 상장하기도 전에 기업 가치가 1조 원 이상이 되는 것은 마치 유니콘처럼 상상 속에서나 존재할 수 있다는 의미로 2013년 벤처 투자자인 에일린 리(Aileen Lee)가 처음 사용한 용어이다[1]. 유니콘 기업에는 미국의 Uber, airbnb, 핀터레스트, 중국의 샤오미, 디디추싱, DJI, 한국의 쿠팡, L&P코스메틱, 크래프톤(前블루홀), 우아한형제들(배달의민족), 비바리퍼블리카(토스) 등이 있다[1].

국내 1호 유니콘은 쿠팡으로 2014년 4월에 기업가치 10억 달러를 달성했다. 같은 해

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옐로모바일이 유니콘 기업에 등극했으며, 이어 L&P코스메틱, 크래프톤, 비바리퍼블리카,

우아한형제들 등이 유니콘 기업 대열에 동참했다. 2019년에는 5개 기업이 유니콘으로

등극했으며, 야놀자, 위메프, 지피클럽, 무신사, 에이프로젠 등이 그 주인공이다. 따라서

현재까지(2019년 기준) 대한민국은 11개의 유니콘을 보유하고 있다.

국가별 유니콘 기업 순위는 미국(210개), 중국(102개), 영국(22개), 인도(18개)에 이어

우리나라가 독일과 함께 공동 5위다. 최근 유니콘 기업의 수를 연도별로 살펴보면, 2018

년 3개 기업에서 2019년 5개 기업으로 신규 등록되는 기업의 증가속도가 빨라지고 있다.

최근 정부는 경제정책 방향의 주요 키워드로 “유니콘 기업 육성”과 “인공지능(AI) 국가”

를 내세우기로 했다. 제조업을 뒷받침할 신성장동력으로 선정하여 집중적인 물적·제도적

지원을 쏟겠다는 방침이며, 유니콘 성장을 이끌겠다는 계획을 세우고 제도와 자금지원

등을 집중하고, 예비 유니콘 특별보증을 시범사업에서 정식사업으로 전환해 스타트업이

유니콘 기업으로 성장하는 데 지원을 아끼지 않을 계획이라고 밝혔다[2].

III. 플랫폼의 정의 및 현황

1. 플랫폼의 정의 및 현황

아이폰의 등장으로 우리의 일상은 플랫폼에 의해 유지되고 있다고 해도 과언이 아닌 라이프 패턴을 살고 있다. Youtube로 Kpop을 시청하고 개인방송을 보고 참여하며, 메신저 앱과 쇼핑, SNS, 택시 호출, 여행 예약 등등 일련의 플랫폼 서비스 없이는 살 수 없는 일상이 되어버린 지 오래이다.

세계 경제를 리드하는 글로벌 기업들의 공통적인 사업 모델은 바로 플랫폼이다. 기존의 전통적인 플랫폼 개념은 백화점이나 대형마트와 같은 오프라인에서의 플랫폼 위주였으나, 현재의 플랫폼은 Facebook이나 Apple의 iOS, Google의 플레이스토어와 같은 온라인 플랫폼 비즈니스 모델이 주요 경제 흐름이며, 최근에는 온라인과 오프라인을 결합하고 HW와 SW를 연계한 통합 플랫폼으로 발전하고 있다[3].

4차 산업혁명에서는 기업 간의 연결비용이 급속히 감소하고, 주변 역량을 오픈이노베이

션화하고 코어역량에 대한 집중화를 통해 혁신을 강화하고 있다. 최근에는 인터넷과 5G

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등의 발달로 외부 연결 및 한계비용이 제로에 가깝게 연결되어, 데이터의 축적과 인공지능

을 활용한 데이터의 분석과 활용이 최적화됨으로써 기업과 업무가 롱테일화되며 더욱 효

율적으로 발전하고 있다[4].

최근의 4차 산업혁명에서의 경제 구조는 Amazon, Google, Apple, Facebook과 같

은 자이언트 플랫폼 기업이 이끄는 한 축과 수많은 혁신 스타트업들이 이끄는 롱테일 구조

의 혼합경제 구조로 진화하고 있다. 거대 자이언트 플랫폼 기업들은 혁신 스타트업들과의

오픈이노베이션을 통해 서로 협력하고 있으며, 이들은 다양한 SW, HW, 비즈니스 모델

(Business Medel: BM) 특허들로 플랫폼과 서비스를 촘촘하게 뒷받침하고 있다. 따라서

롱테일을 뒷받침하는 혁신 스타트업들의 차별화와 경쟁력은 비즈니스 모델과 IP의 차별

화가 될 것이다[4].

지난 10년 사이 시가 총액 10대 기업은 제조업 중심에서 자이언트 플랫폼 기업이 70%를 차지하는 구조로 바뀌었다. 또한, 자이언트 플랫폼 기업의 뒤를 잇는 유니콘들이 잇달아 성장하고 있는데, 기업가치 1조 원이 넘는 유니콘의 대표주자로는 샤오미, 네스트, 고프로와 같은 HW 기반의 기업과 Uber, airbnb, 킥스타터와 같은 공유 플랫폼 기반의 기업들이 있다[4].

2. 공유 플랫폼 경제로의 진화

공유경제(共有經濟, sharing economy)는 물품을 소유의 개념이 아닌 서로 대여해 주고 차용해 쓰는 개념으로 인식하여 경제활동을 하는 것을 가리키는 표현이다. 현재는 “물건이나 공간, 서비스를 빌리고 나눠 쓰는 인터넷과 스마트폰 기반의 사회적 경제 모델”이라는 뜻으로 많이 쓰인다[1].

제레미 레프킨은 2000년 “소유의 종말”에서 소유의 시대는 가고 접속의 시대가 올 것이라 예견하였으며, 그 예견은 다양한 분야에서 점점 현실로 나타나고 있다. 공유경제는 남는 자원을 공유하고, 공유된 자원을 통해 시스템과 생태계의 효율을 높이며 새로운 가치를 창출하는데 의미가 있다. 실례로, 포춘지의 조사내용에 따르면 자동차의 실제 사용시간은 5%인데[14] 이는 매우 비경제적인 소유형태의 단적인 예라 할 수 있다. 공유경제는 이러한 유휴자원을 빌려주는 것에서 시작되어 재능, 지식, 공간을 포함한 개인 삶의 전반으로 확장되어 경제측면의 소비와 생산 모든 분야에 큰 변화를 가져오고 있다.

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공유 경제 기업들은 초기의 서비스 개발이나 플랫폼 구축비용에도 불구하고 유휴자원을

통해 수요와 공급을 연결하고 제로에 가까운 한계비용을 통해 빠른 성장이 가능한 것이다.

IV. 플랫폼 비즈니스의 IP 이슈

1. BM 특허

최근의 자이언트 기업들의 70%가 거대 플랫폼 회사이고, 이러한 플랫폼 비즈니스를

기반으로 유휴자원을 공유하는 공유경제가 급속도로 확산됨으로써, 공유경제 및 플랫폼

비즈니스를 차별화하고 경쟁력을 제고하는 전략에 대한 고민은 깊어지고 있다. 결국 이러

한 비즈니스들은 서비스의 사용자 만족도를 채울 수 있고 많은 사용자를 확보한 네트워크

효과를 발휘하는 플랫폼으로 성장하기 위한 비즈니스 모델과 그를 뒷받침하는 IP를 확보

하는 것이 중요하다 할 것이다.

실례로 Amazon은 전세계의 모든 판매자들과 소비자들을 연결하는 플랫폼을 통해 4차

산업혁명 이전의 파레토 법칙이 아닌 롱테일 법칙의 틈새시장을 주류시장으로 변화시키며

자이언트 플랫폼 기업으로 자리매김했다. Amazon의 경우 2020년 2월 현재 Google

patents DB상에서 전세계에 11,299건의 특허를 출원하고 있다. 미국특허 8,649건, 국제

특허 1,090건, 한국특허 135건 등을 개별국가에 출원하여 플랫폼의 HW 및 SW 특성을

차별화하고 비즈니스 모델에 대한 법적 권리를 강화하고 특허침해 리스크를 감소시킴과

동시에 독점에 가까운 사업영역과 IP장벽을 구축하고 있다.

비즈니스 방법은 그 자체만으로 발명의 대상은 아니다. 그러나 비즈니스 방법이 컴퓨터, 인터넷, 통신 기술과 같은 기술적 수단과 결합되어 실시될 경우는 특허의 대상이 될 수 있으며, 그것이 비즈니스 모델 특허이다. 비즈니스 모델의 경우 일반적인 특허 요건인 신규성, 진보성, 산업상 이용 가능성에 더해 구체적 특허 여부에 대해 만족해야만 특허를 받을 수 있다. 비즈니스 방법 발명을 특허로 인정받기 위해서는 비즈니스 방법 아이디어는 물론 컴퓨터, 통신 기술, 인터넷 기술, SW 기술 등을 기초로 데이터 처리 프로세스와 구조, 하드웨어의 구조 및 속성 등에 대한 구체적인 기술상세가 명세서에 제시되어야 한다.

BM 특허 역시 특허가 등록되면 출원일로부터 20년간 독점적 보호를 받으며, 다른 기술

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과 달리 인터넷이나 플랫폼 서비스 분야에서의 20년 보호기간은 상대적으로 긴 기간이라

볼 수 있다. 따라서 권리가 독창적이고 범위가 넓은 우수한 특허라고 한다면 후발 주자들

의 진입을 가로막는 장벽으로 작용할 수 있어 기업과 서비스의 가치와 경쟁력을 높이는

수단으로 활용되고 있다.

2. 오픈소스

오픈소스는 저작권을 의미하는 Copyright의 반대 개념으로서 copyleft 운동을 지지하

는 그룹을 중심으로 공유적, 상호적 라이센싱 또는 자유로운 지적재산권의 활용을 추구하

고 있다. 그러나 자유란 무료이거나 저작권 및 지적재산권이 없다는 것을 의미하지 않는다

는 것을 주의해야만 한다. 흔히 오픈소스와 퍼블릭 도메인을 혼동할 수 있는데, 퍼블릭

도메인은 저작권 기관이 만료되어 자유롭게 사용, 수정 및 배포가 가능한 상태를 말한다.

반면, 오픈소스 라이선스는 지적재산권을 보유하면서도 매우 넓은 라이선스를 제공하는

것이라는 차이점이 있다.

일반적으로 오픈소스는 소스코드에 대한 자유로운 접근, 수정 및 재배포를 보장하는

것을 기본 철학으로 삼고 있으며, 분산화된 개발 구조로 인하여 실수나 고의로 제3자의

지적재산권을 침해하는 코드를 포함시킬 가능성이 매우 크다고 할 수 있다. 또한, 상업용

소프트웨어에 비해 이러한 제3자 특허권 리스크를 해결하려는 노력을 덜 기울일 수밖에

없다. 제3자 특허권 침해여부를 모니터링하거나 테스트하기도 어려운 것이 현실이다.

오픈소스에 포함된 제3자 특허가 기업의 소프트웨어 개발 등에 미치는 영향은 크게

두 가지로 볼 수 있다. 첫째는 자사특허 기술이 오픈소스에 공개되어 특허권 행사를 못하

게 되는 경우이고, 다른 하나는 오픈소스 사용자 입장에서의 숨어있는 타사 특허 침해

리스크라고 할 수 있다. 두 번째의 경우는 다수의 관련 기술 특허권자에 의한 소송으로

이어질 수 있어 기업들에게는 오픈소스를 사용하는 장벽이 될 수도 있기 때문에 앞에서와

같은 특허불행사 확약이나 특허권 상호 무료 사용 등의 활동을 펴는 것이다.

무엇보다 중요한 것은 국내 기업들의 오픈소스 SW 개발 시 검토해야할 라이선스 정책

및 제3자 특허를 포함한 특허 리스크에 대한 대처가 어렵다는 점이다.

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V. 유니콘을 위한 IP-R&D 전략

1. 자이언트 플랫폼과 다양한 롱테일 스타트업의 콜라보 경제

오픈이노베이션의 대가인 하버드 대학 클레이튼 크리스텐슨(Clayton Christensen) 교

수는 “혁신과 효율은 하나의 조직에서 달성하기 어렵다. 대기업들은 효율을 추구하면서

조직 내부에 경로 의존성이 생긴다. 구축된 경로는 새로운 변화를 수용하기 어려우며, 그

결과 혁신이 어렵게 된다. 따라서 대기업이 혁신을 추구한다면 조직의 외부에서 찾거나

(M&A or Open Innovation) 내부의 별도 조직이 필요하다.”고 주장한 바 있다. 또한,

KCERN의 이민화 이사장은 “혁신과 효율은 하나의 조직에서 동시에 추구할 수 없으므로,

처음에는 혁신과 효율을 분리하고 이후 결합하는 방안으로 M&A, 사내벤처, 개방혁신(플

랫폼) 등을 활용할 수 있다”고 주장하였다.

이처럼 최근의 경제 구조는 자이언트 플랫폼과 롱테일을 차지하는 혁신 기업들의 협력

적 형태인 혼합경제의 모습을 보이고 있고, 이런 구조가 새로운 비즈니스 기회와 가치를

창출하고 있기 때문에, 유니콘을 비롯한 스타트업들의 성장 가능성이 높아지고 있으며,

경제에서 차지하는 비중 또한 높아지고 있는 상황이다. 결국 혁신을 담당하는 스타트업들

의 혁신 가치가 더욱 중요해지고, 이를 뒷받침하는 IP 역시 차별화의 중요 전략이 되고

있다.

Google은 최근 HW와 AI 그리고 SW를 융합한 자사의 핵심 전략을 발표하였는데 이는

하드웨어 제품과 소프트웨어 중심 서비스를 데이터와 인공지능을 통해 융합한다는 그들의

사업 전략을 의미한다. 이 과정에서 Google 역시 다양한 IP를 매입하고 출원함으로써

그들의 사업 전략을 뒷받침하고 후발주자의 추격을 저지하며 서비스의 차별화와 경쟁력을

강화하고 있다[3].

물론, 유니콘들의 전략은 자이언트 플랫폼 기업과 같을 수는 없다. 그러나, 지금의 자이

언트 플랫폼들의 대부분 역시 스타트업을 시작으로 성장한 거대 유니콘이라고 할 수 있으

며, 그들의 전략이 곧 유니콘들과의 협업 전략이자 경쟁 전략이기 때문에 같은 길을 가고

있는 전략적 파트너들이라고 해도 무방할 것이다. 따라서 그들의 플랫폼 전략과 IP-R&D

전략을 참고하고 배우는 것은 유니콘들에게 매우 중요한 성장 전략의 일부가 되었다.

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2. Open & Close 전략으로 경쟁하라

Google은 브라우저와 모바일OS 등을 무료로 공개하고, TensorFlow를 비롯한 인공지

능 오픈소스 도구 등을 공개하고 사용자를 확보하며 시장에서 지배적인 플랫폼으로 성장

할 수 있었다. 파이를 키운 후의 비즈니스 전략은 광고의 확대와 부분 유료화 및 사업

영역의 확장을 통해 자이언트 플랫폼 제국을 공고히 하는 것이다. 사실 그들이 공개한

대부분은 핵심 유니콘들을 M&A함으로써 가능했다. 또한, M&A와 핵심 IP 매입 및 특허

출원을 동시에 진행하며 Open & Close 전략을 통해 플랫폼을 더욱 강력하게 만드는

전략을 쓰고 있다. Google은 2016년도 한해에만 3,387건의 특허를 등록했다. Google은

이와 같은 방식으로 자신들의 핵심 역량을 구축해 왔으며, 최근에는 AI, 블록체인, 자율주

행, 무인항공기 등 다양한 미래 산업 유니콘들을 인수함으로써 차세대 플랫폼을 준비하는

전략을 취하고 있는 것이다[3].

Apple의 플랫폼 전략은 좀 더 폐쇄적이지만 Google과 크게 다르지 않다. Apple 역시 Open & Close 전략을 기본으로 API나 앱스토어 SDK를 공개하고 OS나 iOS 등은 독점적인 플랫폼으로 가져가면서 HW를 중심으로 매출을 창출한다는 점이 광고 수익 중심의 Google과 다르다고 할 수 있을 것이다[3].

기술이 아닌 특허를 무료로 공개함으로써 산업 표준이나 사실상의 표준 기술로 자리를 잡아 시장점유율을 높이고 비공개된 주변 기술이나 서비스를 통해 수익을 창출할 수도 있다. 표준의 경우는 유니콘이 접근하기에는 복잡하고 라이선스 수익에 의존하여 성장하는 데는 한계가 있기 때문에 논외로 하고, IBM과 도요타의 특허 공개 사례를 살펴보면, IBM의 환경특허 공유 연합을 통한 특허 공개와 도요타의 수소연료전지 관련 특허 공개가 대표적인 사례라 할 수 있다. 그 결과 IBM은 환경관련 기술의 시장을 확대하였고 동시에 환경 관련 시스템과 응용 애플리케이션 분야에서 높은 시장 점유율을 가져감으로써 성공적인 Open & Close 전략을 수행했다. 도요타의 경우 핵심 기술을 공개함으로써 시장을 확대하고 시장에서의 사실상의 대세 기술로서 자리매김함과 동시에 부가적인 비공개 기술과 특허 및 제품을 통해 수익을 창출하려는 전략인데, 아직까지는 성공했다고 보기는 어려운 시점이다[3].

여기서 유니콘들은 자이언트 플랫폼 기업의 인수 대상을 타깃으로 성장전략을 수립할

수도 있고, 자이언트 플랫폼들의 Open & Close 전략을 모방할 수도 있을 것이다. 유니콘

ICT 신기술

정보통신기획평가원 25

들이 Open & Close 전략을 실행하기 위해서는 무엇보다도 코어 기술 또는 핵심 플랫폼

비즈니스 모델을 뒷받침할 수 있는 IP가 반드시 필요하다. Google이 검색 기술을 기반으

로 플랫폼을 장악하고 그 플랫폼을 통해 광고수익을 창출할 수 있었던 배경 역시 검색기술

에 대한 핵심 IP에 있었다고 할 것이다. 핵심 IP는 신규시장을 진출할 때 사업의 신뢰성을

증빙하는 기초가 될 수 있으며, 경쟁자들과의 차별화와 특허 소송 등의 리스크를 감소시키

고, 나아가 기업의 가치산정에 있어서도 막대한 영향을 끼치기 때문에 자이언트 플랫폼을

꿈꾸는 유니콘이라면 반드시 핵심 IP와 그 주변 애플리케이션을 보호할 수 있는 IP 포트폴

리오를 구축해야만 한다.

3. 공유 플랫폼으로 성장하라

최근의 공유 경제는 Uber나 airbnb, 위워크 등의 유니콘의 성장으로 그 관심이 증대되

고 있지만, 사실 우리에겐 역사적으로 공유와 상생의 DNA가 존재해왔다.

옛날 80년대까지도 마을의 공동 식기와 물품, 장례에 필요한 상여 등을 공동으로 관리

하고 대소사를 공동으로 치르던 좋은 풍습이 존재했었다. 마을의 공동 노동 공동체인 두레

를 비롯하여 품앗이, 계, 최근의 협동조합까지 한정된 자원과 경제적, 사회적 어려움을

공동으로 극복하고자 하는 우리의 공유정신이 공유 플랫폼 경제 시대에 다시 빛을 발할

때가 되었다 해도 과언이 아닐 것이다[4].

따라서 유휴 자원, 지식, 공간 등을 공유하는 플랫폼에 대한 선제적인 비즈니스 모델과

서비스 경쟁력을 강화할 수 있는 IP를 선점하고 한발 빠른 서비스를 통해 가입자를 모으고

네트워크 효과를 증대시켜야 한다.

코로나로 인해 공유경제 기업과 비즈니스가 위기에 처한 것은 사실이나, 그 기본 정신과

성장 가능성의 방향은 변하지 않을 것으로 판단된다. 정부 또한 이러한 시대적 상황과

방향을 고려한 한국판 뉴딜 및 디지털 뉴딜 정책에 드라이브를 걸고 있으며, 위기의 시대

에 유니콘 기업들에게는 또 다른 기회와 일자리가 있을 것으로 예상된다.

4. 오픈소스로 출발하라

오픈소스 SW를 활용할 경우 개발에 필요한 시간을 단축할 수 있으며, 그에 따른 진입

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비용의 저하와 신뢰성 확보 등의 장점이 있는 반면, 차별화와 지식재산권 확보가 어려워지

며, 제3자 특허권으로 인한 특허침해 소송 가능성의 리스크가 발생할 수 있다[5]. 따라서

오픈소스 이용에 따른 특허 라이센스 및 제3자 특허 리스크 해소를 위한 IP 분석과 전략

수립 등의 일련의 IP-R&D 활동은 사업초기와 제품 개발 초기부터 지속적으로 이루어져

야 한다.

Google은 물론 대부분의 글로벌 IT 기업들과 개발자들은 인공지능 연구 개발에 오픈소

스를 활용하고 있는 추세이다. 특히, 기업의 경우 플랫폼 장악을 위해 오픈소스를 통해

시장 영향력을 확대하는 방향으로 가고 있다[3]

최근 기업들은 오픈소스와 사유 소프트웨어를 혼용하여 제품 및 서비스를 다각화하고 있다. 이는 오픈소스의 혁신성과 첨단기술 적용 주기가 빠르기 때문인데, 이것이 양날의 검으로 작용하여 특허 리스크로 작용할 수도 있기 때문에, 가능하다면 BSD와 같이 비교적 덜 제한적인 라이선스의 오픈소스를 적용하는 것이 효과적인 전략이 될 것이다.

Google을 비롯한 IT 대기업들이 오픈소스 정책을 통해 AI 기술을 공유하는 데는 이유가 있다. 오픈소스 자체가 기술의 공유를 통해 기술 개발을 촉진하고자 함이기도 하고, AI 알고리즘의 다양한 분야 응용에 있어 금융, 의료, 교육 등의 필드 노하우와 실제 데이터가 매우 중요하기 때문이기도 하다. 공유를 통한 플랫폼 확장의 의도는 너무도 당연하다[5]. 이러한 개방형 혁신 생태계를 통해 다양한 분야에서 인공지능 기술을 응용하는 주체들이 협력함으로써 인공지능 기술의 확산과 보급이 가능하기 때문일 것이다.

5. 블록체인 플랫폼을 활용하라

Facebook, Youtube, Uber, airbnb와 같은 자이언트 플랫폼 기업들의 공통점은 사용자 참여와 공유 기반의 네트워크 비즈니스로 성장한 기업이라는 것이다. 이들 기업 성장의 이면에는 사용자들의 자발적인 생산 활동과 공유 활동의 공이 크다고 할 수 있다. 그러나 그러한 비즈니스 결과로서의 대가는 핵심적인 유무형 자산을 사용자에게 의존하면서도 기업에 대부분이 돌아가는 잘못된 구조이다[6].

특히, Uber나 airbnb는 공유경제를 표방하며 기존의 플랫폼 경제를 극복할 대안으로

등장한 서비스이다. 그러나 이들 기업 역시 서비스에 기여한 사용자들의 생산 및 소비활동

에 대한 대가가 적절히 분배되지 못하고 플랫폼 서비스 업체에 부가 집중되는 현상이 되풀

ICT 신기술

정보통신기획평가원 27

이 되고 있다[6].

이러한 기존 플랫폼 의존 문제를 해결할 수 있는 기술이 바로 블록체인 기반의 토큰

이코노미이다. 블록체인은 최신 기술들을 연결해주는 기반 기술로서 그 활용 가능성이

점점 커지고 있다. 최근 블록체인은 네트워크 에지(Network Edge)에서 AI와 IoT를 안전

하게 연결함으로써 비즈니스의 적용에 검토되고 있다. 블록체인은 이런 시스템이 요구하

는 컴퓨팅 분산화에서의 보안 이슈를 해결할 수 있다. 또한, 비트코인을 포함한 금융 산업

뿐만 아니라, 제조업, 헬스케어, 유통, 공공 분야, 미디어, 에너지 분야 등 다양한 분야에

적용되어 산업의 패러다임을 변화시키고 있다. 즉, 블록체인의 신뢰 기반 기술이 다양한

비즈니스 모델 변화의 기폭제로서 작용하고 있는 것이다. 전문가들은 Google, Amazon

과 같은 초대형 블록체인 업체가 탄생할 수도 있다고 기대하고 있다[6].

세계지적재산권기구(WIPO)의 데이터를 분석한 결과를 살펴보면, 2018년 1,060건의 블록체인 관련 특허가 출원되었다. 국가별 특허 출원 수는 중국이 790건으로 1위를 차지했으며, 이어 미국이 762건, 한국이 161건을 각각 기록했다. 또 136건을 출원한 호주가 4위에 올랐다[7].

이처럼 블록체인과 AI에 대한 관심이 높아지면서 국내 업체들도 다양한 블록체인과 AI 서비스 출시를 앞두고, 특허 출원을 활발히 진행하고 있어 자이언트 플랫폼을 포함한 혁신 기업들의 향후 비즈니스 전략에 대한 힌트를 특허를 통해 살펴볼 수 있다.

6. 글로벌 서비스로 네트워크 가치를 극대화하라

싸이월드가 한 때 대한민국 SNS의 자존심을 지키던 때가 있었지만, 국내 서비스 중심과 폐쇄적인 특성으로 인해 글로벌 SNS 서비스에 무릎을 꿇고 사라진 것처럼, 국내 시장과 기존의 비즈니스 모델만으로는 성장에 한계는 물론 생존조차 보장하기 힘든 것이 글로벌 트렌드이다. 따라서 유니콘을 꿈꾸는 스타트업이라면 시작부터 글로벌 플랫폼을 고려해야만 한다. 또한, 글로벌 서비스와 M&A를 고려한 미국특허를 획득함으로써 기업에 대한 투자 가능성을 높이고 기업의 평가 가치를 높일 수 있을 것이다. 특허는 가장 확실한 기술 증명이자 기업의 가치를 보장하는 수단이기 때문이다.

Google이 Youtube의 성장 과정에서 방탄과 K-POP을 활용한 것처럼, 국내의 강력한

콘텐츠 및 미디어 생산 능력을 활용해 플랫폼을 확장하고 Lock-in 할 수 있을 것이며,

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엔터 산업뿐만이 아닌 관련 국내 플랫폼 기업의 성장까지 동반될 수 있다면, 우리나라의

유니콘 성장은 물론 경제 전반에 긍정적인 파급효과가 있을 것으로 판단된다.

7. 코어 기술은 물론 플랫폼 전체를 커버하는 IP 포트폴리오를 구축하라

IT 산업의 변화는 시대가 변할수록 더욱 빨라지고 있어 단기간에 성장한 기업들의 경우

특허 포트폴리오가 성장을 따라가지 못하는 경우도 발생한다. 이러한 경우 특허 소송 등의

리스크가 커질 확률이 높아진다. 따라서 핵심 특허뿐만 아니라, 플랫폼과 비즈니스의 확장

을 고려한 특허 포트폴리오의 구축은 신흥 유니콘들에게 시급한 숙제라고도 할 수 있다.

Uber의 사례를 살펴보면, 2017년 1월 Uber는 텔레콤 자이언트 AT&T로부터 66건의

특허 및 10건의 특허 신청서를 구입했다. AT&T의 라이딩 공유 특허를 구입한 덕분에

Lyft 또는 다른 Uber 경쟁사가 주장한 것보다 먼저 Uber의 우선 지적재산권 보호를 받았

으며, 경쟁사의 특허 리스크에서 우위를 점하는 효과를 얻었다. 결과적으로 Uber는 플랫

폼을 보완하는 제3자 특허 및 특허 포트폴리오를 확인하고 획득하는 데 탁월한 능력을

보여주었다.

Google의 Youtube를 예로 들어보자. Youtube는 동영상, 교육, 방송, 엔터테인먼트

플랫폼으로서는 물론 검색 시스템으로도 확장되고 있다. Google의 Youtube 검색은 현

재 동영상의 태그로 검색되고 있지만, 향후에는 동영상에 포함된 콘텐츠를 인덱스화해서

장면을 이해하고 영상인식 기술과 AI를 이용하여 다양한 검색 및 관련 광고 등의 서비스

에 이용하게 될 것이다. 따라서 Google을 포함한 관련 기업들은 동영상 검색 관련 기술에

투자하고 있으며, 이러한 의미 있는 기술에 대한 IP와 유니콘들에 관심을 가질 수밖에

없을 것이다. 유니콘들에게는 바로 이점이 기회이자 Google을 넘어서는 제2의 Google

이 될 수 있는 기회가 될 수도 있을 것이다.

8. 인공지능과 빅데이터를 활용하라

인공지능이란(Artificial Intelligence: AI) 인간의 지적능력을 컴퓨터로 구현하는 과학

기술로서, 상황의 인지는 물론, 이성적이고 논리적으로 분석 및 판단하며, 감성적이고 창

의적인 기능까지도 수행 가능한 능력을 포함하는 기술을 의미한다. 과거 산업화 과정에서

ICT 신기술

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기계와 로봇이 인간의 육체노동을 대체했다면, 이제는 인공지능(AI)이 인간의 지적 기능

도 수행하는 수준까지 발전했으며, 그 결과 AI는 단순한 기술적 차원을 넘어 인문사회

등 모든 영역에 걸친 패러다임의 변화를 초래할 것으로 예상되므로 국가와 사회 전반의

준비가 필요한 상황이라 할 수 있다[8].

기술적으로는 과거 개별적으로 발전해온 네트워크 및 빅데이터를 기반으로 한 딥러닝이

등장하면서 AI 기술발전이 급속도로 가속화되고 있으며, AI는 그 자체로 막대한 시장을

창출하는 신산업이자, 기존 산업의 경쟁구도를 근본적으로 바꾸는 원천기술로서 지속적으

로 우리의 일상과 산업에 적용되고 있다. 맥킨지는 2030년까지 전 세계 기업의 70%가

AI를 활용하고, AI가 글로벌 GDP에 13조 달러를 추가로 기여할 것으로 예상하고 있으며,

글로벌 시가총액 상위 5대 기업(MS, Amazon, Apple, Alphabet, Facebook)이 모두

대규모 데이터와 플랫폼을 가진 AI 관련 기업으로 변화하는 등 AI와 플랫폼은 세계 경제

를 관통하는 핵심 키워드가 되었다[2].

기본적으로 코로나 위기는 우리사회의 많은 부분을 바꾸어 놓았지만, 유니콘을 비롯한

기업들의 큰 틀에서의 성장 전략까지 바꿀 수는 없을 것이다. 어쩌면 우리나라와 유니콘을

비롯한 기업들에게 지금의 코로나 위기(危機)는 존 F 케네디의 말처럼 “위기가 곧 기회”인

뉴노멀 시대의 전환점이 될 것으로 예상된다.

Ⅵ. 결론 및 시사점

IT 공룡들이 원천과 응용을 모두 고려한 기술개발 및 제품, 서비스를 출시하고 있으며, 병렬컴퓨팅과 비트코인 등의 영향으로 뉴로모픽 HW의 필요성이 더욱 대두되고 있는 가운데, IoT와 빅데이터 기반의 서비스와 인프라가 가속화되고 있다. 인공지능은 일부의 시스템과 기기를 벗어나 모바일은 물론 언제나(Anytime), 무엇이라도(Anything) 인텔리전트하게 만들어주는 필수 기술로 자리매김했으며, 빅데이터 연계 비즈니스, 공유 플랫폼, 블록체인 플랫폼 등 미래의 경제 전반의 주요 플랫폼을 장악하기 위한 다양한 전략이 펼쳐지고 있다[5].

또한, 정부의 확신적인 로드맵과 시장의 전망을 고려한 원천기술의 확보와 아울러, 다양한 분야에 적용 가능한 응용기술의 개발과 강력한 IP가 뒷받침된 특허 포트폴리오의 구축

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은 아무리 강조해도 지나치지 않는 유니콘의 성장전략이라 할 것이다.우리나라는 IT, 반도체, 디스플레이, 스마트폰, 가전, 제품생산 능력 등에서 세계 상위권

에 자리하고 있는 기술 강국이다. 물론, 대기업 중심의 다소 척박한 생태계가 문제일수도

있으나, 앞으로 전개될 공유 플랫폼 시대가 도래하면 롱테일을 담당하는 창의적인 유니콘

들로 그 중심은 이동하게 될 것으로 기대되며, 이에 따라 우리의 창의적인 혁신 아이디어

와 결과물은 더욱 빛을 발하게 될 것으로 기대된다.

포스트 코로나 시대 플랫폼 기반의 혁신 유니콘을 중심으로 한 4차 산업혁명을 준비하

기 위해 원천기술 개발지원은 물론 응용 플랫폼 기술 개발 및 사업화, 기업의 오픈소스

리스크 분석 및 대응지원, IP-R&D 전략지원, 스타트업 IP컨설팅, 글로벌 사업화, 인큐베

이팅 등의 다양한 지원과, 생태계 활성화 및 자원, 인력의 투입과 전문인력의 양성이 제대

로 이루어질 수 있는 토대를 마련해 나간다면 우리나라는 미래학자들이 예견하듯이 2050

년 내에 적어도 G2 이상의 강대국으로 자리할 수 있을 것이라 확신한다.

[ 참고문헌 ]

[1] 위키피디아, www.wikipedia.org, 유니콘의 기업[2] 이정우, “대한민국 스타트업이 ‘유니콘’ 기업으로 가는 길”, 기술과 혁신, 2018. 11.[3] 한국경제신문, “사메지마 마사히로, 고바야시 마코토, 기술전쟁에서 이기는 법”, 2018. 7.[4] 이민화, “공유플랫폼 경제로 가는길”, KCERN, 2018. 1.[5] 윤태승, “설명 가능한 AI 기술을 포함한 인공지능의 IP-R&D 전략”, IITP, 주간기술동향 1865호,

2018. 9. [6] KT경제경영연구소, “블록체인 비즈니스의 미래”, 한스미디어, 2018. 12.[7] WIPO, “2019 세계지식재산기구 기술 동향: 인공지능”, 2019. 2[8] 남충현, “오픈소스 AI:인공지능 생태계와 오픈이노베이션”, KISDI, 2016. 12. 21.[9] 대한민국 정부, “한국판 뉴딜 추진방향”, 2020. 5.[10] KISTEP, “지능정보사회 선도 AI 프로젝트, 2016년도 예비타당성조사 보고서”, 2017. 1.[11] 조쉬 러너, 마크 솅커맨, “오픈소스와 소프트웨어 산업, 상생의 경제학”, 에이콘, 2013. 5. [12] 정재훈, “최근 IT산업발전과 소프트웨어 특허의 필요성을 중심으로”, 계간 창작과 권리, 2004.[13] 이민화, “스타트업 엑싯(EXIT) 활성화를 위한 IP 엑셀러레이션 확산 방안 연구”, 특허청, 2017. 12.[14] DAVID Z. MORRIS, Fortune, “Today’s Cars Are Parked 95% of the Time“ 2016. 3

ICT R&D 동향

정보통신기획평가원 31

*

I. 결과물 개요

II. 기술의 개념 및 내용

1. 기술의 개념

자발근수축(vEMG) 정보를 이용하여 사용자의 동작의도를 감지하고, 동작의도에 기반

한 자연스러운 근육 제어(EMG-controled FES)를 통해 근력이 부족한 고령자 등의

* 본 내용은 신형철 책임연구원(☎ 042-860-6863)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.***정보통신기획평가원은 현재 개발 진행 및 완료 예정인 ICT R&D 성과 결과물을 과제 종료 이전에 공개하는 “ICT

R&D 사업화를 위한 기술예고”를 2014년부터 실시하고 있는 바, 본 칼럼에서는 이를 통해 공개한 결과물의 기술이전, 사업화 등 기술 활용도 제고를 위해 매주 1~2건의 관련 기술을 소개함

개발목표시기 2019. 10. 기술성숙도(TRL)개발 전 개발 후

TRL 4 TRL 6

결과물 형태 HW-System 검증방법 자체검증, 3자 검증

Keywords 근력보조, 근력증강, 기능적 전기자극, 근육제어, 보행보조

외부기술요소 100% 개발기술 권리성 특허, SW

chapter 3-1

근육제어 기반의 근력보조 시스템 기술

•••신형철 ‖ 한국전자통신연구원 책임연구원

ICT R&D 동향

주간기술동향 2020. 8. 26.

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보행·활동 근력을 보조하는 소프트 웨어러블 근력보조 시스템

2. 기술의 상세내용 및 사업화 제약사항

기술의 상세내용

- 본 기술은 근력이 부족한 고령자 등의 보행·활동 근력을 보조하는 웨어러블 근력보조

시스템으로, 기능적 전기자극(Functional Electical Stimulation: FES) 하에서도

안정적으로 자발근수축(vEMG) 신호를 검출하여 사용자의 동작의도를 감지할 수 있

는 알고리즘을 탑재하여, 사용자의 동작의도에 따라 자연스럽게 근육을 제어하는

근력보조 시스템임

기술이전 범위

- 근력보조 시스템의 근력제어 알고리즘

※ FES 하의 vEMG 검출을 위한 신호처리 알고리즘

※ vEMG 기반의 동자의도에 따른 자연스러운 근력제어 알고리즘

- 근력보조 시스템 HW 설계 기술

※ EMG, FES 회로도

※ EMG, FES 통합 전극 패턴 및 설계도

[그림 1] 근육제어기반 근력보조 시스템 개념도

ICT R&D 동향

정보통신기획평가원 33

III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력

1. 국내 기술 동향

연구재단 휴먼플러스융합연구 사업 추진

- 휴먼플러스융합연구의 일환으로 신체플러스 분야에서 장착하면 중추신경계 혹은 신

체와 물리적으로 하나가 되어 운동/감각 기능을 증강시키고 장기적으로 인간 본연의

능력을 후천적으로 진화시키는 기술을 개발 중

KIRO 노약자 낙상방지 소프트 웨어러블 슈트

- 지능정보기술 활용 노약자 보행안전 기술, 유연소재 소프트 액추에이터/센서 및 유

연구조시스템 구동제어 기술, 메타 소재/구조물을 이용한 ‘의복’ 형태의 소프트 외골

격 기술, 노약자 보행안전 지원을 위한 의복 형태의 소프트 웨어러블 슈트 통합 기술

을 개발 중

2. 해외 기술 동향

Harvard대학교의 Soft Exosuit

- 단단한 구조의 외골격 형태 로봇과 달리 착용성 향상을 위해 유연한 소재를 이용하여

의복 형태의 소프트 웨어러블 재활기기를 개발

- 소프트한 의복 형태이긴 하나, 실제 구동 방식은 백팩의 모터에 의해 동작하며 발뒤

꿈치의 앵커와 연결된 케이블을 모터가 보행에 맞추어 케이블을 당겨줌으로써 보행

을 보조하는 시스템임

CMU의 외골격 보행보조기

- 발뒤꿈치와 뒷무릎을 클러치와 스프링으로 연결한 외골력 보행 보조기를 개발하였으

며, 이 보조기는 아무런 동력 없이 착용하는 것만으로 신체 에너지 소모량을 7%

줄일 수 있음

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3. 보유특허

4. 기술의 경쟁력

보행 기능 평가

- 근육의 효율성(muscle effort): 4~12% 증가

- 근육의 대칭성(symmetry ratio of muscle efforts): 평균 5.32% 증가, GCM: 9%

- 근육공동활성지수(muscle co-activation index): 34% 감소

IV. 국내외 시장 동향 및 전망

1. 국내외 시장 동향

(개발기술 수혜 대상: 노인 및 장애인 현황) 우리나라는 인구 고령화로 인해 노인 인구

가 증가하고 있으며, 전체 장애인 중 근력, 시각, 청각 등의 장애인이 과반수를 차지

- (노인 현황) 2015년 기준 65세 이상 노인 인구는 662만 명으로 전체 인구의 13.1%

No. 국가 출원번호(출원일) 상태 명칭

1 대한민국 2018-0143610 출원 자발 근활성 신호 검출 시스템 및 그 방법

2 미국 16/208230 출원 SYSTEM AND METHOD FOR VOLITIONAL ELECTROMYOGRAPHY SIGNAL DETECTION

3 중국 201910001599.3 출원 SYSTEM AND METHOD FOR VOLITIONAL ELECTROMYOGRAPHY SIGNAL DETECTION

경쟁기술 본 기술의 우수성 및 차별성

Harvard(미국) Soft Exosuits

시스템 무게- Harvard 10.1kg vs ETRI 1Kg 이하적용 대상- Harvard 군인 vs ETRI 고령자

CMU(미국)

구조 및 방식- CMU: 종아리와 신발에 고정 장착하는 딱딱한 외골격 시스템으로 와이어와 클러치

등으로 구성되어 동작하는 구조- ETRI: 근육제어 방식의 소프트 구조

ICT R&D 동향

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를 차지하고 있으며, 향후 2020년 808만 명(15.7%), 2030년 1,269만 명(24.3%)으

로 노인 인구가 지속적으로 증가할 전망(출처: 통계청, 2015)

- (장애인 현황) 후천적 장애인의 비율이 88.9%이며, 이 중 후천적 질환이 56.2%, 사고

가 32.7%를 차지하며, 전체 등록장애인 249만 명 중 지체장애인이 128만 명(51.4%),

청각/언어 장애인이 27만 명(10.8%), 시각장애인이 25만 명(10.2%) 등으로 나타남

(출처: 복지부, 2015; 통계청 홈페이지)

- 인구의 고령화에 따른 노인 인구가 증가함에 따라 노안, 청력 및 근력 감퇴 등이

증가되어 시각, 청각, 보행 능력 향상을 위한 사회적 비용 지출이 증가할 전망

- 의료기술의 발달로 인간의 수명이 증가하고 사고 후 환자의 회생률이 증가함에 따라

고령자와 장애인의 신체 기능 복원 및 재활 기술의 개발에 대한 사회적인 요구가

증가

(재활로봇) 재활로봇은 지체 장애인이나 신체적으로 불편을 겪는 환자들의 사회 복귀를

지원하기 위해 신체의 불완전한 활동을 도와주거나 불편한 신체의 기능 회복을 돕는

것을 목적으로 하며 향후 빠른 시장 성장이 예상됨

- (재활로봇 시장) Winter Green Research(2014), KISTRI(2016)에 의하면, 세계

재활로봇 시장규모는 2014년 0.4억 달러에서 2020년 18억 달러(CAGR 86.1%)로,

국내 재활로봇 시장규모는 2014년 76억 원에서 2020년 652억 원(CAGR 43.1%)으

로 고성장할 것으로 전망

[65세 이상 노인 비율 추이 및 전망] [인구 구조 변화]

<자료> OECD, 통계청

[그림 2] 인구 고령화 전망

주간기술동향 2020. 8. 26.

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[표 1] 세계주1) 및 국내주2) 재활로봇 시장 규모 전망

(보행보조기 시장) 최근 고령인구가 급속하게 증가함에 따라 노인들을 중심으로 보행보

조기(장착형 보행보조기, 착용형 로봇 형태의 보행보조기)의 수요가 증대

- 우리나라의 65세 이상 노인인구 비중은 빠른 고령화로 인해 2030년에는 24.3%로,

일본 다음 노인인구 비중이 높을 것으로 전망됨에 따라 국내에서도 노인을 대상으로

한 보행보조기 시장의 빠른 성장이 예측되고 있음

- 세계 보행보조기 시장규모는 2013년 3억 5,900만 달러에서 2018년 6억 1,500만

달러(CAGR 11.4%)로, 시장규모가 크게 증대할 것으로 전망

[표 2] 세계 보행보조기 분야 시장규모 전망 (단위: 백만 달러)

구분 아시아 유럽 북미 글로벌

2013년 52 91 192 359

2018년 95 152 333 615

CAGR 12.9% 11.0% 11.6% 11.4%

2. 제품화 및 활용 가능 분야

구분 2014년 2015년 2016년 2017년 2018년 2019년 2020년 CAGR(%)

세계(억 달러) 0.4 0.9 1.5 2.8 5.2 9.7 18.0 86.1

국내(억 원) 76 109 156 223 318 455 652 43.1

주1) 세계 시장은 제품화가 가장 활발히 진행되고 있는 물리적인 접촉을 통해 신체의 기능 향상을 도모하는 재활로봇 시장을 대상주2) 국내 시장은 병원, 재활기관 등에서 활용하는 재활 치료로봇을 중심으로 형성된 재활로봇 시장을 대상

활용 분야(제품/서비스) 제품 및 활용 분야 세부내용

근력 보조 장치 특수 분야 종사자, 노약자, 재활 환자 등의 근력증강 분야

근력 재활 장치 노약자, 재활 환자 등의 재활 분야(의수, 의족 등)

보행 보조기 노약자, 재활 환자 등을 대상으로 하는 마이크로, 바이오 로봇 분야

ICT R&D 동향

정보통신기획평가원 37

V. 기대효과

1. 기술도입으로 인한 경제적 효과

미래사회에서는 ICT 기반 헬스케어가 국가의 중요한 산업이 될 가능성이 높으며, 특히

신체기능 복원 및 재활기술은 ICT 분야와 접목되어 국가의 중점 산업 기반이 될 것으

로 기대

2. 기술사업화로 인한 파급효과

인간 근육의 구조와 특성을 모사하고 정밀제어가 가능한 근육제어 기반의 근력보조

기술 개발을 통해 근력보조 시스템 관련 원천 기술을 확보함으로써 선진국과의 기술

격차 극복 및 기술 종속화 완화 효과를 기대

본 기술은 직접적으로 노인 및 장애인의 삶의 질을 향상시키고 국가 경제에 이익을

준다는 점 이외에도 의학적으로 아직 풀리지 않은 뇌손상 후 뇌기능 회복에 관련된

뇌가소성 문제를 풀 수 있는 중요한 도구로 활용될 가능성이 높음

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*

I. 결과물 개요

II. 기술의 개념 및 내용

1. 기술의 개념

본 기술은 사용자 친화적인 전도성 섬유를 이용하여 보행/앉은 자세 등의 모니터링을

위한 스마트 센서를 개발하고, 이를 바탕으로 웰니스한 삶을 위한 개인의 잘못된 자세

* 본 내용은 박두순 교수(☎ 041-530-1317)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.***정보통신기획평가원은 현재 개발 진행 및 완료 예정인 ICT R&D 성과 결과물을 과제 종료 이전에 공개하는 “ICT

R&D 사업화를 위한 기술예고”를 2014년부터 실시하고 있는 바, 본 칼럼에서는 이를 통해 공개한 결과물의 기술이전, 사업화 등 기술 활용도 제고를 위해 매주 1~2건의 관련 기술을 소개함

개발목표시기 2019. 12. 기술성숙도(TRL)개발 전 개발 후

TRL 3 TRL 7

결과물 형태 Patent, S/W, H/W system, service 검증방법 자체검증, 시범사업, 시험인증

Keywords Gait, Sitting posture, posture correction management, Smart Insole, Textile sensor

외부기술요소 상용보드 이용 권리성 특허, S/W, H/W

chapter 3-2

스마트 섬유센서를 이용한 자세 교정관리 기술

•••박두순 ‖ 순천향대학교 교수

ICT R&D 동향

ICT R&D 동향

정보통신기획평가원 39

교정과 올바른 생활습관을 유도하고자 함

2. 기술의 상세내용 및 사업화 제약사항

기술의 상세내용

- 전도성 섬유 기반 Capacitive type pressure sensor 개발

- 보행/앉은 자세에 대한 생체신호 측정 시스템

- 데이터 분석 알고리즘 및 모니터링 애플리케이션 개발

- 소형화/저전력 기반의 다채널 측정 회로 개발

- 정상인의 보행/앉은 자세 특성의 DB화를 통한 비정상도 평가

기술이전 범위

- 생활습관(보행 및 앉은 자세) 모니터링 방법

- 보행습관 측정/분석 및 모니터링 기술

- 보행 및 앉은 자세 측정용도의 센서 및 분석 기술

사업화 제약사항

- 현재 헬스케어 관련 기기의 명확한 표준화 및 인프라 구축이 부족한 실정임

[그림 1] 기술개념도

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III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력

1. 국내 기술 동향

국내 출연연구소, 대학, 산업체를 중심으로 전도성 섬유의 원천소재에 대한 개발 및

이를 이용한 융합 및 커넥팅을 위한 기술 개발, 융합형 의류제품 개발 등이 활발히

진행되고 있으나, 기술성숙도가 낮고 연구가 많이 미흡한 실정임

2. 해외 기술 동향

유럽의 경우, 유럽연합(EU)에서 공동출자하여 SFIT(Smart Fabrics Interactive

Textile) Cluster를 만들었으며, myHeart, BIOTEX, ProeTex, STELLA, OFSETH,

CONTEXT, MERMOTH, SYSTEX 등의 단위 프로젝트를 중심으로 스마트 섬유 기술

개발을 진행하고 있음

미국의 경우, Tekscan, Sensoria 등 다양한 기업에서 연구 개발이 진행되고 있으며,

기술성숙도가 높고 전 세계적으로 많이 사용되는 제품들을 개발하고 있음

3. 표준화 동향

미국, 유럽, 일본 등에서는 스마트 섬유(전도성 섬유기반)를 이용한 제품 개발 및 이를

사업화하기 위한 표준화 작업이 활발히 진행되고 있음

또한, 국내에서도 헬스케어 의료기기 표준화에 대한 작업이 진행되고 있음

4. 관련 보유특허

No. 국가 출원번호(출원일) 상태 명칭

10-2016-0103699 대한민국 10-2015-0026366(2015. 02. 25.) 등록 깔창을 이용한 건강관리 시스템

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5. 기술적 경쟁력

IV. 국내외 시장 동향 및 전망

1. 국내 시장 동향 및 전망

고령화로 진입하고, 그에 맞춰 건강에 대한 관심이 증대되고 치료중심에서 예방중심으

로의 의료 서비스 패러다임이 변화하면서, 건강을 관리하고 모니터링하는 연구가 활발

히 진행되고 있으며, 앞으로 이에 대한 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 예상

2. 해외 시장 동향 및 전망

미국, 유럽에서는 이미 개인의 건강관리를 위한 다양한 서비스 및 상용화 제품이 출시

되었고, 많은 이용자를 바탕으로 많은 임상데이터 확보에 따른 보다 나은 서비스를

위한 연구가 활발히 진행되고 있음

3. 제품화 및 활용 분야

경쟁기술 본 기술의 우수성 및 차별성

원가절감 섬유 기반으로 제작하기 때문에 기존 고가의 상용기기 대비 가격이 매우 저렴함

성능(resolution) 상용 측정기기와의 성능 비교평가 결과, 유사한 성능 결과를 획득함

활용도 Insole, mat type 이외에도 원하는 형태로의 제작이 가능하기 때문에 다방면에서 섬유센서를 만들어 활용할 수 있음

활용 분야(제품/서비스) 제품 및 활용 분야 세부내용

다양한 시스템 소재지(개인, 병원) 개인: 일상생활 중 개인의 보행/앉은 자세 데이터 기반 건강관리 기능병원: 장기간 수집된 데이터를 바탕으로 개인의 건강상태 확인 및 진단 기능

부품(섬유압력센서) 보행/앉은 자세 외의 다양한 웨어러블 디바이스와 연동을 통한 건강관리 기능 제공

제품(보행/앉은 자세 분석 및 모니터링 시스템) 보행/앉은 자세 분석 및 모니터링 시스템의 시제품 개발 및 사업화

건강관리 서비스 기존의 플랫폼과 연동을 통한 개인 맞춤형 웰니스 삶을 위한 건강관리 서비스 제공

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V. 기대효과

1. 기술도입으로 인한 경제적 효과

관련 분야 시장규모가 매년 10% 이상 성장할 것으로 기대

전 세계적으로 먼저 기술우위를 선점한다면, 해외 시장에 기술을 제공할 경우 경제적

효과가 매우 높고, 수요가 높을 것으로 기대

2. 기술사업화로 인한 파급효과

100세 시대를 맞이하여 국민의 건강증진에 큰 기여를 할 것으로 기대

질병의 사전 예방을 통해 의료비 절감에도 큰 기여를 할 것으로 기대

사업책임자: 문형돈(기술정책단장)

과제책임자: 이성용(융합정책팀장)

참여연구원: 이재환, 이효은, 권요안, 김용균, 박주혁, 김우진, 전영미(위촉)

통권 1961호(2020-33)

발 행 년 월 일 : 2020년 8월 26일발 행 소 : 편집인겸 발행인 : 석제범등 록 번 호 : 대전 다-01003등 록 년 월 일 : 1985년 11월 4일인 쇄 인 : ㈜승일미디어그룹

(34054) 대전광역시 유성구 유성대로 1548(화암동 58-4번지)

전화 : (042) 612-8296, 8210 팩스 : (042) 612-8209

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