[첨단 헬로티]

네트워크 레귤레이터 이용한 보안기술, IoT 기반 접촉탐지 센서 이용한 보안기술 주목

Ⅰ. 서언

다양한 환경에서 지능형 스마트 디바이스들이 대중화되면서 장치 및 네트워크 관리에 여러 가지 문제점들이 나타나고 있다. 각 장치는 고유한(검증된) 인터페이스를 통해 네트워크 연결 설정이 이루어지고 있다. 그렇지만 많은 기기들이 malware(malicious software : 악성 소프트웨어)와 같은 보안위협 요인에 노출되어 있다. 특히 스마트폰에 종속된 제어구조를 갖는 웨어러블 기기의 경우 기기의 효율적인 관리를 보장할 수 있는 확실한 제어플랫폼이 요구되고 있다.

특히 최근 들어 IoT 네트워크를 통해 다양한 클라이언트들(스마트폰, 스마트워치, TV(IPTV/스마트TV), 멀티미디어 장치, 게임콘솔, 홈 어플라이언스, u-홈 센서 등)이 연결되면서 이들에 대한 보안 위협요인도 급증하고 있다. 이에 멀웨어의 침입(공격) 경로를 탐지하여 기기의 통신보호 기능을 강화시킬 수 있는 보안 플랫폼이 필요하다. 이에 VPN(Virtual Private Network : 가상 사설통신망)을 이용한 보안서버를 통해 각 디바이스의 보안기능을 유지할 수 있는 시스템이 구축되고 있다[1][2][3][4]. IoT 네트워크에 연결되는 웨어러블 기기 같은 클라이언트의 보안기능을 강화시키기 위해 다음과 같은 기법들이 개발되었다[5][6].

   - IoT 네트워크의 보안기능을 강화시키기 위해 로컬 네트워크 도입단계에서부터 네트워크 레귤레이터(network regulator¹⁾)를 통해 모든 네트워크 연결 장치로부터 서비스를 인계받아 자동적으로 게이트웨이를 거쳐 로컬 네트워크에 연결될 수 있는 설계구조가 확산되고 있다²⁾.
   - IoT 기반의 접촉탐지 센서의 분석 데이터를 통해 상품의 디스플레이 형태를 변경하거나, 이를 통해 상품 재고량을 실시간으로 파악하기도 한다. 이는 CCTV를 이용한 매장 내 감시 구조보다 더 정밀한 탐지와 재고 파악이 가능하다³⁾.

이 연구에서는 기술개발(특허) 사례를 중심으로 IoT 기반 로컬 네트워크에 접속된 다양한 웨어러블 기기의 보안을 강화시킬 수 있는 방안을 제시한다. 네트워크 레귤레이터를 이용한 보안기술과, IoT 기반 접촉탐지 센서를 이용한 보안기술의 구조와 동작원리를 설명하고 이를 통한 파급효과 및 응용분야에 대해 설명한다. 아울러 이 두 특허기술과 관련된 전방위 시장특성(스마트워치 및 스마트워치용 동작인식 센서)을 설명한다.

Ⅱ. 웨어러블 기기 보안강화 방안

1. 네트워크 레귤레이터를 이용한 보안[5]
(1) 보안 시스템의 구조
IoT 기반 로컬 네트워크에서 레귤레이터를 통해 웨어러블 기기의 보안기능을 실행할 수 있는 시스템의 개념도를 그림 1에 나타낸다. 웨어러블 기기의 보안 시스템(10a)은 기본적으로 클라이언트 시스템(12a), 로컬 네트워크(14), 확장 네트워크(16), 네트워크 레귤레이터(18), 라우터(19)로 구성되어 있다⁴⁾.

* 자료 : BITDEFENDER IPR MANAGEMENT LTD, “SYSTEMS AND METHODS FOR AUTOMATIC DEVICE DETECTION, DEVICE MANAGEMENT, AND REMOTE ASSISTANCE”, WO 2016/093723 A1.
그림 1. 웨어러블 기기 보안 시스템의 구조

(2) 동작원리
클라이언트 시스템(12a)은 PC, 노트북, 태블릿PC, 스마트폰, 미디어 플레이어, TV(IPTV/스마트TV), 게임콘솔, 홈 어플라이언스 및 웨어러블기기(스마트워치, 피트니스 장비 등)은 다양한 스마트기기(12b/12c/12d/12e/12f)들을 로컬 네트워크(14)에 연결할 수 있도록 프로세서, 메모리 및 통신 인터페이스 구조를 갖추고 있다. 로컬 네트워크(14)는 주로 LAN(Local Area Network)으로 구축된다. 로컬 네트워크(14)는 네트워크 레귤레이터(18)를 통해 확장 네트워크(16)로 연결되며, 확장 네트워크(16)는 관리 모듈(20)을 제어할 수 있도록 설계되어 있다.

로컬 네트워크(14)는 라우터(19)와 연결되어 주변의 다양한 스마트기기(12b/12c/12d/12e/12f)들을 로컬 네트워크(14)와 확장네트워크(16)로 연결될 수 있는 링크를 제공한다. 라우터(19)는 클라이언트 시스템(12a)을 확장 네트워크(16)에 연결시킬 수 있는 경로를 제공한다. 이를 통해 원격지 네트워크 및 이동통신 네트워크와 연결되어 무선인터넷 서비스를 제공한다. 웨어러블 기기의 보안 시스템(10a)은 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)을 이용하여 네트워크 레귤레이터(18)와 로컬 네트워크(14)에 연결되어 VPN(Virtual Private Networking)같은 네트워크 보안 서비스를 지원한다.

(3) 효과 및 응용분야
이 특허기술의 핵심인 로컬 네트워크의 네트워크 레귤레이터를 통한 네트워크 연결 구조는 다양한 클라이언트 시스템들이 사물인터넷에 안정적으로 연결되어 로컬 네트워크의 보호 기능을 강화할 수 있는 효과가 있다. 아울러 게이트웨이를 거쳐 로컬 네트워크에 설치되게 함으로써 모든 연결기기에 대한 자동기기 검색 절차를 통해 웨어러블 기기같이 스마트폰에 종속된 제어 구조를 갖는 클라이언트 시스템의 보안을 유지할 수 있는 효과가 있다. 이 기술의 핵심은 웨어러블 기기같이 독립적인 제어기능이 미약한 클라이언트들이 IoT 네트워크에 연결 시 로컬 네트워크의 보안 기능이 강화하는 것으로서 다음과 같은 전후방 기술(산업) 분야에 응용할 수 있다.

   – IoT 네트워크에서 레귤레이터를 이용한 자동기기 검색을 통해 클라이언트 보안 시스템의 특정 유틸리티 설계 및 프로그래밍에 응용할 수 있다.
   – IoT 네트워크에 접속되는 웨어러블 기기의 멀웨어 침입(공격) 경로를 탐지하여 기기의 통신보호 기능을 강화시킬 수 있는 보안 플랫폼 설계에 응용할 수 있다.

2. IoT 기반 접촉탐지 센서를 이용한 보안[6]
(1) 웨어러블 보안장치의 구조
IoT 기반 접촉탐지 센서가 장착된 이용웨어러블 기기를 이용하여 매장에 진열된 상품을 악의적인 절도로부터 보호할 수 있는 보안기술과 아울러 보다 효과적으로 보여질 수 있도록(구매의욕을 느낄 수 있도록) 디스플레이 할 수 있는 기술이 개발되었다. 웨어러블 기기는 상품에 고정화된 본체와 밴드로 구성되어 있다. 상품보안장치는 전기적으로 연결된 밴드와 케이블에 커플링(coupling)된 제1센서에 의해 구동될 수 있도록 설계되어 있다. 또한 상품 보안장치는 제1센서의 탐지 정보를 웨어러블 센서 플랫폼에 전송할 수 있는 제2센서가 내장되어 있다. 제2센서는 필요에 따라서 제1센서의 탐지 기능을 보조하는 기능을 실행할 수도 있다. 상품을 판매하는 도소매 업체에서는 정기적으로 상품의 판매량, 판매액, 상품의 재고량 등에 대한 조사를 실시한다.

또한 다수 소비자의 스마트폰을 통해 신상품에 대한 홍보 및 전자상거래 서비스를 위한 정보를 게시한다. 구매자(소비자)들은 스마트폰으로 전달된 상품정보를 보고 다양한 전자상거래 구매 방식들을 이용하여 상품의 구매 여부를 결정한다. 이 기술은 매장이나 각 상품에 부착된 접촉 탐지 센서의 센싱 데이터를 기반으로 이러한 상거래 트렌드와 소비니즈에 맞는 탐지 기능을 제시한다. 이로써 상품의 도난을 사전에 차단(사전 탐지)할 수 있으며, 센서 데이터를 통해 수시로 상품의 재고를 파악할 수도 있는 특징이 있다. 아울러 소비자에게 보다 효과적으로 보일 수 있도록 상품을 디스플레이 할 수 있는 특징이 있다.
상품에 부착된 접촉 탐지 센서를 통해 상품의 도난방지 및 실시간 재고 파악을 위한 웨어러블 보안장치의 구조를 그림 2에 나타낸다. 웨어러블 보안장치의 하드웨어(10) 구조는 기본적으로 제1센서(12), 제2센서(26), 센서 바디(14), 케이블(16)로 구성되어 있다.

* 자료: INVUE SECURITY PRODUCTS INC., “WEARABLES SECURITY DEVICE”, WO 2016/085962 A1.
그림 2. 웨어러블 보안장치의 구조

(2) 동작원리
제1센서(12)와 제2센서(26)는 케이블(16)로 커플링 되어 센서 바디(14)에 연결되어 있다. 센서 바디(14)는 매장의 임의 공간에 설치되고, 제1센서(12)와 제2센서(26)는 각 상품의 겉면에 부착되어 있다. 제1 및 제2센서(12,26)는 기존의 RFID 태그나 바코드를 이용한 탐지 기능보다 월등히 우수한 판지기능과 아울러 실시간 재고 파악도 가능하다. 매장관리자는 자신의 신체에 착용한 웨어러블 기기를 통해 센서바디(14)의 탐지정보를 수신할 수 있다. 제1 및 제2 센서(12,26)를 커플링 하는 케이블(16)은 전기 경보 모듈(30)에 연결되어 RFID 시스템과 같이 센싱 데이터를 탐지신호 입력 포트(35)에 실시간으로 전송한다.

탐지신호 입력 포트(35)에서는 센싱 데이터 및 탐지 신호를 분석하여 상품이 판매되었는지, 도난을 당했는지를 실시간으로 파악한다. 이 정보를 기반으로 판매 및 재고 정보를 업데이트 한다. 전기 경보 모듈(30)은 USB 커넥터를 통해 제1 및 제2 센서(12,26)를 케이블(16)에 연결하여 탐지신호 입력포트(35)와 통신할 수 있다. 또한 전기 경보 모듈(30)은 금속성 소재로 제작된 디스플레이 스텐드(18)를 통해 탐지전력을 AC 전원 콘센트의 외부 소스에 차례로 연결시켜 탐지신호 입력 포트(35)의 센싱 데이터를 기반으로 판매 및 재고 정보를 업데이트 한다.

(3) 효과 및 응용분야
이 기술의 핵심인 웨어러블 기기를 이용한 진열상품 보안기술은 웨어러블 기기의 제1센서의 탐지 정보를 실시간으로 제2센서에 전송함으로써 보다 효율적으로 진열상품을 보호할 수 있는 효과가 있다. 아울러 제1, 제2 센서가 케이블을 통해 커플링(coupling)되어 구동됨으로써 상호보완적으로 보안 기능을 실행할 수 있는 효과가 있다. 이 기술의 핵심인 웨어러블 기기를 이용한 보안장치는 제1센서에 연결된 케이블을 통해 기기 본체에 결합될 수 있어 제2센서의 알람 모듈(alarm module)을 실시간으로 구동시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 SB커넥터를 통해 제1 및 제2 센서를 커플링 하여 탐지 신호를 기반으로 실시간성 판매 및 재고 정보를 업데이트할 수 있는 효과가 있다. 이 기술은 상품 판매장이나 고가의 상품에 탐지센서를 부착하여 이 센서 데이터를 기반으로 실시간성 판매 및 재고 정보를 업데이트할 수 있는 웨어러블 센서 플랫폼 설계에 응용할 수 있다. 또한 스마트 전자상거래 서비스를 위한 상품 판매(구매, 주문, 결제, 배송 등) 서비스 플랫폼 설계에 응용할 수 있다.

Ⅲ. 시장성 분석

1. 센서 관련 시장
생산량 기준, 글로벌 센서 시장점유율은 미국이 31.8%, 일본이 18.6%, 독일이 12.2%로 각각 1~3위를 기록하고 있으며 중국은 2.9%로 6위를 기록하고 있다. 국내 센서 전문기업 수는 2015년 말 기준 120~130개 정도이며, 이들 업체 중 63%가 매출액 50억 원 미만의 영세한 시장규모를 갖고 있다. 2015년경부터는 이전까지 90% 이상을 수입에 의존하던 센서 칩(sensor chip)을 국내에서 100% 모듈화 하여 공급하고 있다. 이처럼 한국의 센서 기술수준은 센서 강국인 미국, 일본 및 독일에 비해 90% 정도로 접근하고 있는 것으로 나타났다.

이들 선도국가는 첨단 센서 프로젝트를 기반으로 공공 R&BD 인프라와 상용화 파운드리를 구축, 운영하고 있다[3][4]. 이에 국내 관련 기업들의 기술 및 인프라 강화와 아울러 국가차원의 센서 개발 지원사업에 대한 일관성 있는 제도적 지원이 필요하다. 최근 정부가 중소기업 위주로 센서 관련 기술시장을 유도하고 있어 국내 생산지원 및 향후 센서기술 관련 전후방 글로벌 시장진출을 위한 청신호로 인식되고 있다. 센서 기술력은 특히 2020년 말 세계최초로 한국에서 상용서비스를 예정하고 있는 5G 이동통신 산업에 막대한 영향을 줄 수 있어 더욱 기대감이 크다고 할 수 있다.

2. 스마트워치 관련 시장
IoT 네트워크의 보안가능을 강화시키기 위한 레귤레이터를 이용한 보안기술이나 IoT 기반 접촉탐지 센서를 이용한 보안기술 모두 웨어러블 기기-스마트폰 간 제어구조 설계분야에 커다란 기대효과를 파급시키고 있다. 웨어러블 기기의 무선 데이터처리 기능을 이용하기 위해서는 스마트폰과 직접적인 연동(inter-networking) 기능이 필수적이다. 따라서 스마트폰-네트워크 간 clear channel이 확보되어야 한다. 웨어러블 기기가 스마트폰의 종속된 제어 구조를 벗어나 독립적인 콘텐츠를 제공할 수 있는 기반이 필요하다. 이에 이 특허기술과 같은 자동기기 검출, 관리 및 원격제어기능을 이용한 웨어러블 기기의 보안 강화 기술개발에 주력할 필요가 있다. 이러한 특허기술과 관련된 전방위 시장특성을 간단히 요약하면 다음과 같다[7][8].

   - 스마트워치 시장은 APPLE과 GOOGLE이 글로벌 기술시장을 주도하고 있다. 상위5개 밴더의 2016년 2분기 글로벌 출하량은 전년 동기 대비 32%(530만대) 감소한 330만대를 기록하였다. 특이한 점은 APPLE이160만대로 1위를 차지하였지만, 상위 5개 벤더 중 전년 대비 출하량이가장 많이 감소되었다는 점이다.
   - 스마트워치용 동작인식 센서는 2017년에 60억 개 이상을 예상하고 있다. 이에 국내 웨어러블 센서 관련업계의 글로벌 시장 선점을 위한 특화된 기술력이 요구된다.

이처럼 웨어러블 기기의 수요는 지속적으로 확대될 것으로 전망된다. 수요니즈가 가장 높은 미국의 경우 2015년 웨어러블 기기 시장은 전년 대비 57.5% 성장했으며, 향후 5년간 보급률이 2배 이상 증가할 것으로 예상하고 있다. 웨어러블 기기 시장 성장은 다양한 소비자층과 소비니즈에 대한 긍정적인 마인드가 시장 확산을 견인하고 있다. 이에 국내 관련 기업들은 보다 차별화된 웨어러블 콘텐츠 개발에 주력할 필요가 있다.

Ⅳ. 맺음말

IoT 시스템 구축이 확산되면서 IoT 네트워크에 접속된 컴퓨터 시스템과 스마트미디어 기기에 멀웨어로 인한 악영향이 빈번하게 발생하고 있다. 컴퓨터 바이러스, 악성코드, 스파이웨어 등 다양한 보안 위협 요인들이 수많은 컴퓨터 및 스마트기기 사용자의 데이터 및 개인정보 등을 해킹하여 중요한 정보 손실, 신원도용을 통해 생산성의 손실과 아울러 경제적인 손실을 발생시키고 있는 것이다. 이에 대응하기 위해 IoT 시스템에 네트워크 레귤레이터를 통해 웨어러블 기기 같은 클라이언트 시스템을 안정적으로 연결하여 기기의 보안 기능을 강화하고 있다. 이는 게이트웨이를 거쳐 로컬 네트워크에 연결되는 모든 기기의 자동기기 검색을 통해 스마트폰에 종속된 제어구조로 인해 제어기능이 제한적인 웨어러블 기기의 보안을 유지할 수 있는 기술적 가치가 있다[7][8].

IoT 네트워크의 핵심기술인 센싱 기술은 온도, 습도, 열, 가스, 위치, 속도, 및 조도 등과 같은 물리량을 다양한 방법을 이용하여 측정하는 기술이다. 최근에는 다양한 센서 데이터를 IoT 네트워크와 직접 연결하여 센싱 모듈을 통해 수집된 정보를 공유할 수 있는 신호처리 및 알고리즘이 개발되고 있다. 이에 RFID, 바코드 및 QR코드 기능을 갖춘 웨어러블 타입의 스마트 센서 기술개발에 주력할 필요가 있다. 웨어러블 및 IoT 기기를 수용할 수 있는 스마트 센싱 모듈은 기기 간 인터페이스 기술, IoT 네트워크 연동 기술, 센싱 정보기술(가공/정형화/추출/처리/저장 등) 위치 판단 및 확인 기술, 상황인식 및 인지 기능 등 위치정보 기반기술과 아울러 정보 보안 및 프라이버시 보호 기술 등이 상호보완적인 역할을 할 때 효과를 발휘할 수 있다. 이에 국내 기업들은 이 특허기술과 같은 우수한 센서와 플랫폼 개발에 주력할 필요가 있다[7][8].

[주석]
1) 네트워크 레귤레이터는 로컬 네트워크에서 자동으로 기기를 검색하여 보호 클라이언트 시스템에게 특정 유틸리티 프로그램 에이전트를 분배한다. 이때 유틸리티 프로그램 에이전트는 이에 응답하여 클라이언트 시스템이 호스트 디바이스를 통해 로컬 네트워크에 원활하게 연결(접속)되는지를 탐지한다.
2) 로컬 네트워크 도입 시 네트워크 레귤레이터를 장착하여 웨어러블 콘텐츠와 서비스를 자동적으로 게이트웨이를 거쳐 연결되게 함으로써 연결(접속) 단계에서부터 사용자인증 등의 보안 기능을 실행하게 하는 것이다.
3) 고객들이 감시용 CCTV에 대해 거부감을 느낄 수도 있기 때문에 최근 들어 이러한 새로운 탐지 및 도난방지 시스템이 주목받고 있다.
4) 이 특허기술은 3건의 미국공개특허(62/090,547 네트워크 끝단에서의 보안 방법, 62/180,390 자동기기 검색, 관리 및 원격지원 방법, 62/217,310 자동 네트워크 서비스 제어)의 패밀리 특허기술이다. 핵심적인 기능은 네트워크 레귤레이터 모듈을 통해 클라이언트 시스템(스마트폰, 웨어러블 기기, 홈 어플라이언스 등)을 보안위협으로부터 보호할 수 있는 방법에 관한 것이다.

박세환 박사  한국산업기술진흥협회 ReSEAT프로그램_전문위원
              (주)기술법인 엔펌(ENF : Engineering Firm)_전문위원
              한국CCTV연구소(KCI)_영상보안CCTV산업발전연구회장