유비쿼터스 개론

개정3판

양순옥 , 김성석 지음

생능출판 2025년 02월 18일 출간 국내도서 : 2020년 08월 27일 출간

작품소개

책소개

지능형 자율 시스템으로 진화하는 『지능형 자율 시스템으로 진화하는 』은 〈유비쿼터스 컴퓨팅〉, 〈디바이스 기술〉, 〈유비쿼터스 네트워크 기술〉, 〈유비쿼터스 센서 네트워크 기술〉 등 유비쿼터스의 기초적이고 전반적인 내용이 수록되어 있다.

목차

PART Ⅰ 유비쿼터스 컴퓨팅
CHAPTER 01 유비쿼터스 혁명
Section 01 개요
Section 02 전자 공간과 물리 공간의 연계 접근 방법
Section 03 전자 공간과 물리 공간의 연계 개념
Section 04 유비쿼터스 공간의 특성
Section 05 유비쿼터스 공간의 공간 과학성
Section 06 유비쿼터스 공간 실현을 위한 전자 공간과 물리 공간의 연계
용어 해설

CHAPTER 02 유비쿼터스 컴퓨팅 개념과 주요 이슈
Section 01 개요
Section 02 유비쿼터스 컴퓨팅의 정의
Section 03 유비쿼터스 컴퓨팅의 특징
Section 04 유비쿼터스 컴퓨팅의 개념적 기술 전개 환경
Section 05 유비쿼터스 컴퓨팅의 주요 이슈
용어 해설

CHAPTER 03 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 핵심 기술과 발전 방향
Section 01 개요
Section 02 디바이스 기술
Section 03 네트워크 기술
Section 04 센싱 기술
Section 05 상황 인식 기술
Section 06 상호 작용 기술
Section 07 보안 기술
Section 08 유비쿼터스 컴퓨팅 이후
용어 해설
연습문제

PART Ⅱ 디바이스 기술
CHAPTER 04 시스템 반도체(SoC) 기술
Section 01 개요
Section 02 SoC의 개념
Section 03 SoC 기술
Section 04 지식 재산권
Section 05 SoC 기술의 발전 방향
용어 해설

CHAPTER 05 미세 전자기계 시스템(MEMS) 기술
Section 01 개요
Section 02 MEMS 기술의 정의
Section 03 MEMS 기술의 특징
Section 04 MEMS 기술의 응용 분야
용어 해설

CHAPTER 06 차세대 전지
Section 01 개요
Section 02 전지 분류
Section 03 차세대 2차 전지
Section 04 초고용량 커패시터
Section 05 연료 전지
용어 해설
연습문제

PART Ⅲ 유비쿼터스 네트워크 기술
CHAPTER 07 유비쿼터스 네트워크 기술
Section 01 유비쿼터스 사회의 전체적인 시스템
Section 02 유비쿼터스 네트워크
Section 03 사물 대 사물 통신
Section 04 유비쿼터스 네트워크 기술의 변화
Section 05 유비쿼터스 네트워킹의 진화 방향
용어 해설

CHAPTER 08 유비쿼터스 네트워크의 핵심 기술
Section 01 광대역 통합망
Section 02 IPv6
용어 해설

CHAPTER 09 근거리 무선 네트워크 기술
Section 01 개요
Section 02 무선랜
Section 03 블루투스
Section 04 ZigBee
용어 해설

CHAPTER 10 네트워크를 통한 슈퍼컴퓨팅 확보 기술
Section 01 개요
Section 02 그리드 기술
Section 03 클라우드 컴퓨팅 기술
Section 04 에지 컴퓨팅 기술
용어 해설
연습문제

PART Ⅳ 유비쿼터스 센서 네트워크 기술
CHAPTER 11 RFID
Section 01 RFID의 개념과 특성
Section 02 EPC 기반 RFID 네트워크 시스템
Section 03 RFID 응용 방법
용어 해설

CHAPTER 12 NFC
Section 01 NFC의 개념과 특성
Section 02 NFC 응용 분야
용어 해설

CHAPTER 13 유비쿼터스 센서 네트워크
Section 01 개요
Section 02 센서의 개념 및 특징
Section 03 센서 디바이스 플랫폼
Section 04 유비쿼터스 센서 네트워크의 구조
Section 05 유비쿼터스 센서 네트워크의 미들웨어
Section 06 RFID/USN 응용 분야
용어 해설
연습문제

PART Ⅴ 상황 인식 기술
CHAPTER 14 상황 인식 컴퓨팅 개념
Section 01 상황 인식 컴퓨팅

CHAPTER 15 상황 인식 처리 기술
Section 01 개요
Section 02 상황 인식 서비스 요소 기술
Section 03 상황 정보의 정의 및 표현
Section 04 상황 정보 전달을 위한 미들웨어
용어 해설

CHAPTER 16 정형화된 상황 인식 응용 모형
Section 01 개요
Section 02 유비홈 테스트 베드
Section 03 ubi-UCAM의 특징
Section 04 상황 인식 협업 미디어 서비스 구현
연습문제

PART Ⅵ 상호 작용 기술
CHAPTER 17 사용자 경험
Section 01 개요
Section 02 사용자 경험이란
Section 03 상호 작용과 인터페이스
Section 04 인간과 컴퓨터의 상호 작용과 사용자 경험
Section 05 감성 사용자 경험 관련 산업
Section 06 감성 사용자 경험 기술의 발전 방향
용어 해설

CHAPTER 18 인간과 컴퓨터의 상호 작용 기술
Section 01 개요
Section 02 인간과 컴퓨터의 상호 작용이란
Section 03 음성 관련 인간과 컴퓨터의 상호 작용 기술
Section 04 착용형 인간과 컴퓨터의 상호 작용 기술
Section 05 인간과 컴퓨터의 상호 작용 기술의 발전 방향
용어 해설
연습문제

PART Ⅶ 유비쿼터스 보안 기술
CHAPTER 19 유비쿼터스 시대의 정보 보호 필요성과 요구 사항
Section 01 유비쿼터스 시대의 정보 보호 필요성
Section 02 개인 정보 침해 유형
Section 03 유비쿼터스 시대의 정보 보호 요구 사항
용어 해설

CHAPTER 20 유비쿼터스 정보 보호 기술
Section 01 개요
Section 02 RFID/USN 보안 기술
Section 03 홈 네트워킹 보안 기술
Section 04 스마트폰 보안 기술
Section 05 생체 인식 기술
Section 06 디지털 저작권 관리 기술
Section 07 유비쿼터스 네트워크의 능동형 정보 보호 관리
용어 해설

CHAPTER 21 사이버 보안 기술
Section 01 개요
Section 02 사이버 보안 개념
Section 03 사이버 위협
Section 04 정보 시스템, 사물 인터넷 시스템, 산업 제어 시스템의 사이버 보안
Section 05 차세대 사이버 보안 기술
용어 해설
연습문제

PART Ⅷ 유비쿼터스 응용 서비스
CHAPTER 22 u-의료에서 스마트의료로 진화
Section 01 개요
Section 02 u-의료와 스마트의료의 개념
Section 03 스마트의료 핵심 기술
Section 04 스마트의료 구축 사례
용어 해설

CHAPTER 23 u-시티에서 스마트시티로 진화
Section 01 개요
Section 02 u-시티와 스마트시티 개념
Section 03 스마트시티 서비스 구현을 위한 핵심 기술
Section 04 스마트시티 추진 사례
용어 해설
연습문제

참고문헌

책 속으로

part Ⅰ 유비쿼터스 컴퓨팅(1~3장)
유비쿼터스 혁명의 전반에 대해 살펴본다. 인류의 공간 혁명 역사를 통해 유비쿼터스 혁명을 이해하고, 유비쿼터스란 무엇인지 유비쿼터스 개념부터 유비쿼터스 컴퓨팅을 실현하기 위한 핵심 기술과 발전 방향에 대해 살펴본다.
part Ⅱ 디바이스 기술(4~6장)
유비쿼터스 컴퓨팅을 실현하기 위한 세 가지 주요 디바이스 기술에 대해 살펴본다. 소형화와 저전력을 가능하게 하는 시스템 반도체(SoC) 기술과 반도체 칩의 연산, 감지, 구동, 통신 등의 다양한 기능을 수행할 수 있어 응용 분야가 다양한 미세 전자기계 시스템(MEMS) 기술, 그리고 디바이스의 전원을 공급하는 차세대 전지 기술에 대해 개념 및 기술 요소, 발전
방향에 대해 살펴본다.
part Ⅲ 유비쿼터스 네트워크 기술(7~10장)
차세대 융합 서비스를 실현 가능하게 하는 핵심 인프라인 유비쿼터스 네트워크 기술에 대해서 살펴본다. 유비쿼터스 시스템에서 유비쿼터스 네트워크의 개념 및 역할, 사물 대 사물 통신을 위한 핵심 기술 요소에 대해 살펴본 후, 유비쿼터스 네트워킹의 진화 방향에 대해 살펴본다. 그리고 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 근거리 무선 네트워크 기술과 네트워크를 통한 슈퍼컴퓨팅 확보 기술인 그리드와 클라우드 컴퓨팅 기술의 개념 및 특징, 발전 방향에 대해 살펴본다.
part Ⅳ 유비쿼터스 센서 네트워크 기술(11~13장)
주변의 환경 및 상황 정보를 수집하여 전달하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기술에 대해 살펴본다. 먼저 RFID 기술의 개념부터 응용 방법까지 살펴보고, 스마트폰을 이용한 모바일 전자 결제 시장이 급속히 성장하면서 활용되는 근접 무선 통신(NFC) 기술의 개념 및 세 가지 통신 모드에 대해 살펴본다. 센서 네트워크에서 지능형 스마트센서부터 센서 플랫폼, 센서 네트워크 미들웨어 및 응용 분야에 대해서도 살펴본다.
part Ⅴ 상황 인식 기술(14~16장)
우리 주변에서 수집된 상황 정보를 해석 및 추론하여 새로운 정보를 만들어 내는 인식 기술에 대해 살펴본다. 상황 인식 컴퓨팅의 개념부터 상황 인식 정보의 추상화 과정을 통하여 정제하고 이를 이용하여 추론함으로써 행위를 결정하는 상황 처리 기술 및 상황 인식 컴퓨팅 기반의 응용 모형을 살펴본다.
part Ⅵ 상호 작용 기술(17~18장)
사용자 경험과 가장 밀접하게 연관된 상품이나 서비스 요소인 인터페이스와 인간 중심적인 컴퓨팅 환경을 구축하기 위한 인간과 컴퓨터 상호 작용 기술에 대해 알아본다. 인간과 컴퓨터의 상호 작용의 목적이 되는 사용자 경험(UX)과 인간과 컴퓨터의 상호 작용 기술의 개념부터 관련 기술 및 응용, 그리고 기술의 향후 발전 방향에 대해 살펴본다.
part Ⅶ 유비쿼터스 보안 기술(19~21장)
유비쿼터스 시대에 정보 보호 필요성과 요구 사항, 그리고 유비쿼터스 정보 보호 기술에 대해 살펴본다. RFID/USN 보안 기술부터 홈 네트워킹 보안, 스마트 보안, 생체 인식 기술에 대해 살펴보고, 콘텐츠의 불법 복제에 따른 문제를 해결하기 위한 디지털 저작권 관리 기술 등에 대해 살펴본다. 최근 사이버 위협이 증가되는 상황에서 사이버 보안의 개념과 사이버 위협에 대해 알아보고, 대표적인 정보 시스템, 사물 인터넷 시스템, 산업 제어 시스템의 사이버 보안 기술에 대해 살펴본다.
part Ⅷ 유비쿼터스 응용 서비스(22~23장)
다양한 유비쿼터스 응용 서비스 중에서 대표적인 의료와 도시 운영 분야에 대해 살펴본다. 의료 분야의 경우, 정보통신과 의료를 연결하는 u-의료에서 빅 데이터, 인공 지능 등의 기술과 융합하여 진화하는 스마트의료의 개념 및 특징, 핵심 기술에 대해 알아본다. 도시 운영 분야의 경우, 유비쿼터스 정보 기술을 활용하여 새로운 도시 기능을 제공하는 u-시티에서 다양한 사용자 맞춤형 서비스를 제공하는 도시로 진화하는 스마트시티의 개념 및 특징, 핵심 기술 등에 대해 살펴본다.

출판사 서평

기술이 빠르게 변화한다는 생각은 누구나 하고 있지만, 최근에는 기술을 소비하는 시대라는 말이 화자될 정도로 그 변화의 속도가 더욱 빨라지고 있다. 처음 책을 집필할 때 앞으로 변화할 사회의 모습을 사람들에게 알려 미래를 준비하는데 도움을 주고자 하는 마음이 컸다. 현실에 존재하지 않는 세상을 어떻게 설명해야 좋을지를 고민하던 시간들이였다. 변화를 이끄는 중심에는 기술이 있고, 특히 정보통신 기술의 발전은 세상의 아주 많은 것들을 바꾸어 놓기 때문이다. 그 변화의 흐름을 조금 먼저 예측해 봄으로써 독자들이 그 변화의 흐름을 이해하고 변화하는 세상을 그려 볼 수 있었으면 했다.
지금은 유비쿼터스라는 말이 익숙하다 못해 지나간 유행어처럼 여겨지기도 한다. 미래의 세상으로 여겨지던 것이 현실이 되는가 싶더니, 한 발 더 나아가 새롭게 진화를 거듭해 가고 있다. 정보통신 기술의 발달로 시간과 장소에 구애받지 않는 유비쿼터스 컴퓨팅이 가능해지는가 싶더니, 기능에 대한 요구 사항이 많아지면서 이를 구현한 스마트기기가 여러 산업 분야에서 등장하게 되었다. 그리고 이제는 인공 지능 기술이 음성 인식, 영상 인식 등의 소프트웨어에 적용될 뿐만 아니라 부품 소재인 칩이나 센서 등의 하드웨어에도 적용되며 지능형 세상을 만들어 가고 있다.
너무 많은 것이 바뀌고 그 만큼 새로운 것이 등장하면 정신없어지고 약간의 두려움마저 갖게 되는 듯하다. 하지만 뭐가 뭔지 모를 때 두려움이 앞서지만, 그 변화의 흐름을 이해해본다면 새로운 기회로 보일 수도 있다. 4차 산업 혁명이라는 말은 변화의 폭이나 깊이가 너무 커 보이게 만들어 이러한 두려움을 배가 되게 만들었던 것 같다. 분명 4차 산업 혁명은 기존의 산업·경제·사회 질서의 패러다임을 바꾸는 대변혁임에는 의심의 여지가 없지만, 변화 흐름의 방향을 안다면 조금은 여유롭게 세상을 바라보며 기회를 잡을 수도 있을 것이다. 그리고 그 변화 흐름의 방향을 이해하는데 이 책이 조금이나마 도움이 되었으면 하는 바람이다.
세상의 변화를 바라보는 관점은 무수히 많이 존재한다. 연결성과 지능성으로 설명할 수도 있다. 초기의 원격지에 있는 사람과의 연결은 전화로 가능했고, 이후 인터넷의 등장으로 데이터 전송까지 가능해졌다. 휴대 전화의 등장은 장소의 한계를 극복할 수 있게 해주었다. 이동통신과 무선 네트워크 기술의 발전으로 언제 어디서나 사람뿐 아니라 사물까지도 연결이 가능해졌다. 거의 모든 것과 연결이 가능한 초연결이 가능해지면서 새로운 기능에 대한 요구가 증가하게 되었다.
인간의 오감을 모방할 수 있도록 보고, 듣고, 읽고, 쓰고, 말하고, 느끼게 하려는 연구 개발이 진행되고 있다. 다양한 센서를 통해 외부 상황을 감지하고, 음성 인식 기능을 통해 명령을 내리면 알아듣고 원하는 동작을 수행하고, 대화가 가능한 로봇도 등장하게 되었다. 인간처럼 감성을 표현하는 로봇에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 인간처럼 걷거나 뛰거나 계단을 오를 수 있고, 자유자재로 물건을 다룰 수 있으며, 인간의 감각을 인간처럼 구현하려고 한다.
그리고 이러한 것들이 가능해지면, 외부 환경을 인지하고 학습을 통해 지능을 발달시켜 인간처럼 생각하고 판단하고 행동하는 것이 가능해진다. 즉, 다양한 상황이 발생하더라도 각 상황에 적합하게 판단하고 행동할 수 있는 자율 시스템이 가능해진다.
언제 어디서나 네트워크 연결이 가능해지면서 사물 인터넷을 통한 원격의 정보 수집이나 제어가 가능하게 되었다. 그리고 이렇게 수집된 빅 데이터를 분석한 후, 인공 지능 기술을 활용하여 판단의 근거가 될 수 있는 추론 모델을 만들고, 클라우드나 에지 컴퓨팅을 활용하여 상황별로 판단하고 결정한 후 액션을 수행하게 된다. 자율주행 자동차처럼 스스로 상황별로 적절한 판단을 한 후, 기기를 제어하여 액션을 수행하는 것이 가능하게 된다.
이처럼 유비쿼터스 컴퓨팅은 우리 주변 도처에 존재하면서 동작하고 있고, 이러한 환경에서 지능형 자율 시스템, 즉 자율주행 자동차, 자율형 로봇, 자율비행 드론 등 자율적으로 동작하는 개체가 등장하며 우리가 사는 세계에 가히 폭발적인 변화를 가져오고 있다.
인터넷이 등장하고 각 산업과 개개인 누구나 활용하게 되면서 우리가 살아가는 세상을 바꾸어 놓았듯, 이러한 기술적 변화가 각 산업에서 적절히 활용되고 개개인의 일상 속으로 스며들며 세상은 크게 바뀌고 있다. 제조업 분야에서 이러한 변화가 시작되면서 생산에서 소비까지 기존의 제조업 패러다임을 바꾸는 현상이 발생하면서 독일에서 Industry 4.0으로 불리던 것이 개념이 확대되며 4차 산업 혁명이라 불리며 진화하고 있다.
기술적인 관점에서 보면 유비쿼터스 혁명이 되고, 사회 경제적인 관점에서 보면 4차 산업 혁명이 된다. 용어의 차이보다 변화의 본질을 들여다보면 같은 현상을 말하고 있음을 알 수 있다. 미지의 기술이 연구 개발되어 상용화되고 각 산업 분야에서 활용되게 되고, 일상생활에서 누구나 자연스럽게 이용하는 단계가 되면 사회와 문화를 크게 바꾸게 된다. 스마트폰이 그 좋은 사례이다. 이러한 변화를 사회학자나 경제학자들은 4차 산업 혁명이라 부르기 시작했다.
혹자는 기술의 변화가 빠른 현대를 기술을 소비하는 시대라고 말하기도 한다. 이러한 기술의 변화로 말미암아 발 빠르게 기술을 받아들이는 사람에게는 대중화된 첨단 정보통신 기술을 활용하여 새로운 비즈니스 모델이나 새로운 문화를 창조할 수 있는 주체가 될 수 있는 세상이 만들어지고 있다. 새로운 변화를 모를 때는 두려움의 존재지만, 그 변화를 파악하고 그 속에서 기회를 포착하는 사람들에게는 성공을 할 수 있는 키를 손에 쥐는 것과 같은 도전의 장이 될 수 있게 되었다.
기성세대들이 제시한 것을 답습하지 말고, 끊임없이 관찰하고 생각하며 기회를 만들어 새로운 성공 신화의 주인공이 많이 등장했으면 하는 바람이다. 그리고 그런 기회를 잡을 수 있는 준비도 철저히 했으면 하는 바람이다.
융합과 통섭의 시대를 살아가기 위해서는 하나의 일을 수행하기 위해 필요한 것이 어떤 것인지 생각하고 해당하는 것들을 찾아 접목해가는 방법을 익힐 필요가 있어 보인다. 작게는 완전한 제품을 만들기 위해 필요한 세부 기술이 어떤 것들이 있는지, 그리고 크게는 하나의 비즈니스 모델을 완성하는데 필요한 기술, 경영, 법률, 고객 서비스 등에 대한 기초 지식과 이를 활용할 수 있는 능력을 키웠으면 하는 바람이다. 기존의 세분화되고 전문화된 교육의 패러다임과 전혀 다른 방식으로 생각하고 문제를 해결하는 방법을 요구하는 시대가 도래하고 있다.
난세에 영웅이 등장하고, 변화 속에 기회가 온다고 생각한다. 분명 쉽지 않겠지만, 그리고 조금 오래 걸리겠지만, 자기만의 꿈을 갖고 자기만의 것을 만들어 갔으면 하는 바람이다. 그리고 그러한 기회를 잡기 위해 기술의 변화를 파악하는데 이 책이 조금이나마 도움이 되었으면 하는 바람이다.

개정3판에서 추가되거나 달라진 부분

개정3판을 준비하며, 기술의 변화가 너무 빨라 당혹스러웠지만, 이를 최대한 반영하여 그 변화의 흐름을 파악할 수 있도록 내용을 구성하려고 노력하였다. NFC와 사이버 보안 기술 동향을 12장과 21장에 각각 추가하였고, 각 장별로 최신 기술의 변화를 적절하게 반영하였다. 5세대 이동통신(5G) 기술의 상용화는 하나의 큰 변화의 축을 형성하였고, 최근 지능형 시스템 반도체나 지능형 스마트센서의 활용이 증가되고 있어 그 내용을 추가하였다. 클라우드 서비스가 활성화되고 대중화됨에 따라 클라우드 서비스의 특징을 추가하여 이해를 돕고자 하였고, 클라우드 시스템의 단점을 보완하기 위해 등장한 에지 컴퓨팅의 내용도 추가하였다.
응용 분야인 u-의료나 u-시티 부분은 스마트의료나 스마트시티로 진화하는 개념의 변화를 소개하고 최근까지의 기술 동향을 내용에 반영하였다. 전체적으로 인공 지능 기술이 어떻게 기존 기술과 연계되는지 그 내용을 추가하였고, 오류 및 시대에 맞지 않는 부분을 정정하였다.

작가정보

저자(글) 양순옥

고려대학교 원예과학과 학사, 컴퓨터학과 석사/박사
미국 UTEP Post-doc.
한국전자통신연구원(ETRI) 중소기업협력팀 선임연구원
(현재) 가천대학교 소프트웨어 중심대학 사업단 초빙교수
- 주요 연구 분야: 센서 네트워크, 유비쿼터스 컴퓨팅, 지능형 빌딩 시스템, 사물 인터넷, 3D 프린팅, 스마트자동차, 스마트공장, 컴퓨팅적 사고능력, 빅 데이터, 인공 지능 등
- 저서: 유비쿼터스 컴퓨팅 개론: 유비쿼터스 혁명을 여는 6가지 기술, 사물인터넷으로 발전하는 유비쿼터스 개론, 4차 산업혁명을 견인하는 다이버전스 기술 사물 인터넷(IoT)

저자(글) 김성석

고려대학교 컴퓨터학과 학사/석사/박사
미국 UTEP 교환교수
(현재) 서경대학교 컴퓨터과학과 교수
- 주요 연구 분야: 분산 데이터베이스, USN, 유비쿼터스 컴퓨팅, 3D 프린팅, 사물 인터넷, 스마트자동차, 스마트공장, 인공 지능 등
- 저서: 유비쿼터스 컴퓨팅 개론: 유비쿼터스 혁명을 여는 6가지 기술, 사물인터넷으로 발전하는 유비쿼터스 개론, 4차 산업혁명을 견인하는 다이버전스 기술 사물 인터넷(IoT)