생활 속 사물들을 유 무선 네트워크를 이용하여 상호 연결하고 정보를 공유하는 환경을 사물인터넷이라고 한다. 즉, 인터넷을 기반으로 모든 사물을 연결하여 사람과 사물, 사물과 사물 간의 정보를 상호 소통하는 지능형 기술 및 서비스로서 기존의 유선 통신 기반 인터넷 및 모바일 인터넷보다 진화된 다음 단계의 인터넷을 의미한다고 볼 수 있다. 이러한 사물인터넷은 가전제품을 비롯한 전자기기뿐만 아니라 원격검침, 헬스케어, 스마트홈, 스마트카, 스마트팩토리 등의 다양한 분야에서 가정 및 산업용으로 응용되고 있다. 본 논문에서는 임베디드 디바이스를 사용하여 가정의 전자기기를 사용환경을 구성하고 이러한 장치들과 소통하고 제어할 수 있는 웹 기반의 플랫폼 환경에 대하여 제안한다.
본 논문에서는 임베디드 시스템 개발 현황과 세계적인 동향을 살펴보고, 현재 임베디드 시스템을 개발함이 있어서 방법론의 필요성 여부, 그리고 방법론에 관한 요구사항을 분석 하였다. 이에 웹을 이용한 설문을 실시하였고 임베디드 시스템의 개발 요구사항에 관한 실제 개발자 및 연구자들의 다양한 의견을 통하여 임베디드 시스템 개발 방법론에 대한 요구사항을 얻을 수 있다. 이러한 사용자 및 개발자 연구자의 요구사항의 분석 결과를 통하여 앞으로 보다 더 효율적으로 임베디드 시스템을 개발하기 위한 개발 방법론을 도출할 수 있다.
본 논문에서는 웹 서비스 기술을 적용한 새로운 URC 로봇 원격 제어 및 모니터링 기법을 제안한다. URC 로봇은 유비쿼터스 환경에서 외부 세계와의 다양한 인터페이스를 지원하기 위하여 이 기종 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼에 두루 적용될 수 있는 구조가 요구된다. 본 논문에서 웹 서비스 기술을 임베디드 환경에 최적화하고, 외부 응용 에이전트들과 상호 작용을 지원 할 수 있는 웹 서비스 기반의 로봇 원격 제어 방법을 설계 및 구현한다. 본 연구의 결과는 시뮬레이션을 거쳐 URC 로봇인 NETTORO에 탑재 및 운용하여 실용적 가치를 검증하였다.
디지털 기술의 눈부신 발전과 인터넷 서비스의 다양화로 인하여 USN 시스템에서 임베디드 웹서버를 이용한 모니터링 시스템에 관한 연구가 활성화 되고 있는 추세이다. USN 시스템 구성 시 무선센서 모듈들을 사용할 경우 센서를 정상적으로 동작시키기 위해 히팅 전력이 필요한 센서에서는 과도한 전력 소모에 의해 효율적이지 못하다. 본 연구에서는 웹 환경에서 임베디드 시스템을 이용한 VOC 센서 신호 원격 모니터링 시스템개발을 목적으로 USN 시스템에서 센서 모듈들로부터 직렬버스 방식으로 오염 데이터 스트림을 처리하는 방법을 제안하였다. 센서 모듈의 전력을 직렬버스 라인과 함께 전력을 공급하도록 반연구적으로 실시간 적인 오염 감시를 할 수 있는 장점을 보유하고 있다. 오염 검출 대상은 페인트와 같은 화학물질에서 다량 검출되는 Toluene가스를 대상으로 하였으며 센서 모듈은 FIGARO사의 TGS-2602 VOC(Volatile Organic Compounds)센서로 구성하고 검출된 신호는 직렬버스 방식인 RS-485를 이용하여 임베디드 웹서버로 전송하였다. 검출된 신호는 사용자가 웹상에서 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 하기위하여 VOC 센서 모듈과 임베디드 웹서버(EMPOS-II)를 연동하여 인터넷이 연결되어 있는 어느 곳에서나 유해 물질 검출 여부를 모니터링하고 감시할 수 있는 원격 VOC 센서 신호 모니터링 시스템을 구성하였다.
대부분의 기존 임베디드 웹 서버 시스템은 어떤 특정 기기를 제어하기 위하여 고안되고 있다. 본 논문에서는 StrongArm 계열의 SA1110 chip을 채택하여 H/W 보드를 설계하고 최적의 웹 서버를 만들었다. 최근 널리 사용되고 있는 SA1110 H/W 보드 설계 중 Ethernet Controller인 CS8900A 설계에 관한 세부 사항들과 Ethernet 관련 Kernel patch에 대한 내용을 다루었다. 그리고 CS8900A에 대한 Network device driver 모듈에 대하여 자세히 언급하며, 제작된 보드를 사용하여 웹 서버 프로그램을 작성하여 MS 익스플로러 6.0환경에서 실험하였다.
우리 주변에서 인터넷에 접근할 수 있는 기반시설이 풍부하게 제공 되어 최근 출시되는 많은 가전제품과 전기전자 제품들은 인터넷에 접속하여 웹브라우저나 휴대폰을 이용하여 원격으로 감시하고 제어할 수 있다. 그러나 기존의 제품들은 대부분 인터넷 인터페이스가 없기 때문에 네트워크에 접속할 수 없어 불편함이 많았다. 따라서 본문에서는 주변의 가전제품 및 전기용품들을 인터넷 환경에서 감시하고 제어할 수 있는 인터넷 전원 콘센트를 위한 임베디드 WEB 제어환경을 설계하고 구현하였다. 본 논문에서 사용한 인터넷 전원 콘센트 제어기는 위즈넷사에서 개발한 하드웨어 TCP/IP 프로세서인 W5300을 사용하여 AVR 마이크로프로세서로 운영 가능한 인터넷 인터페이스를 설계하고 임베디드 WEB 서버를 구현하였다. 하드웨어 TCP/IP 프로세서를 사용하여 이더넷 인터페이스를 구현함으로서 소형의 8비트 마이크로프로세서로 완전한 TCP/IP 스택의 구현이 가능하여 개발제품의 가격 경쟁력과 소형화에 기여할 수 있다.
스마트폰의 급속한 보급 확산에 따라 모바일 기기에서 웹 브라우저는 주요한 기능으로 자리 잡고 있으며 사용자는 모바일 기기에서 PC 수준의 고속화된 성능을 기대하는 현실이다. 웹키트(WebKit)는 구글의 안드로이드(Android) 플랫폼에 사용되고 있는 웹 브라우저를 만드는 데 기반을 제공하는 오픈 소스 응용 프로그램 프레임워크이다. 본 논문에서는 WebKit 라이브러리의 연산의 병렬처리를 통한 성능 향상 기법을 제안하였다. 제안된 병렬처리 기법은 JPEG 라이브러리에 적용되었으며, 성능 검증은 PC 기반의 실험을 통하여 이기종 컴퓨팅 기반의 모바일 임베디드 시스템 환경에서의 예측 방법을 사용하였다. 실험 결과는 제안된 병렬화 기법이 이기종 컴퓨팅 환경의 모바일 임베디드 기기로의 적용을 통한 성능 향상 가능성을 보여주었다.
본 논문은 Wibro 시대를 맞아 차량내에서 인터넷이 가능하고 다양해지는 자동차 시스템에 적응하고 사용자가 자동차를 스스로 진단하고 이상이 생겼을 때 스스로 판단하여 자동차 정비소에 갔을 때 정확한 판단을 하여 신속하게 처리 할 수 있게 해 주며 자동차에 대해서 잘 모르는 운전자에게 정확한 정보를 제공한다. 주행 중에 자가 진단을 위해 임베디드 리눅스 시스템을 구축하고 자동차 와 진단 시스템의 통신을 위해 CAN과 RS232 통신을 통해 임베디드 리눅스 시스템과 통신을 한다. 또한 Wibro 시대를 맞아 디지털 흠 네트워크 가전들을 내장된 무선 네트워크와 ZigBee 시스템을 통해 언제 어디서나 웹을 통해 접근, 컨트롤 하는 임베디드 리눅스 시스템을 구축한다. 본 임베디드 리눅스 시스템은 초 경량화와 가격대비 성능 및 사용자 UI에 맞춰 시스템 구성하여 안정되고 호환성 높은 시스템을 구축한다. 그리고 미디어 플레이와 웹서버를 포팅하여 사용자 어플리케이션을 제공한다.
본 연구에서는 자동차의 내부에 네트워크 구성을 통하여 점점 증가하는 기기들의 인식을 쉽게하도록 하였으며, 블루투스 통신을 활용하여 기기들의 확장에도 특별한 설정 없이 인식이 가능하게 하였다. 또한 임베디드 웹서버가 설치된 임베디드 시스템에 인터페이스 시켜 인터넷을 이용해 자동차에 접속할 수 있도록 하여 자동차의 상태를 감시하고 제어할 수 있고 차량내부에서는 블루투스가 내장된 이동기기로도 웹에 접속없이 운전자가 자동차의 주행제어 설정 및 차량의 이상 유무를 확인할 수 있는 자동차 관리시스템을 구현하였다.
디지털 계측기를 인터넷에 접속하여 원격지에서 검 교정을 하기 위해서는 계측기의 CPU 사용률이 많은 일반 서버와는 다른 임베디드 운영체제를 이용한 고속 전용서버가 필요하다. 본 연구는 웹 기반 원격 검 교정 시스템을 위한 고속 네트워크 모듈을 구현하는 목적이며 인터넷을 통해 디지털 계측기를 원격으로 검 교정을 하고, 고속 네트워킹을 위해 TCP/IP Offload Engine 처리와 임베디드 TCP/IP 스택인 LwIP를 개선하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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