[첨단 헬로티=이나리 기자] 

커넥티드 디바이스의 필수 기술 ‘블루투스’ 

스마트폰의 커넥티비티 기능에 있어서 블루투스(Bluetooth)는 필수적인 통신 기술로 자리잡았다. 블루투스는 자동차 안에서 통화를 하거나 스마트폰과 연결을 통해 음악 감상을 돕는 인포테인먼트 기술로 자리매김했다. 또 무선 마우스, 무선 키보드, 웨어러블 디바이스 등 가정용품부터 헬스&건강 디바이스에 이르기까지 커넥티드 디바이스 시장 곳곳에 블루투스가 적용되고 있다. 무엇보다도 블루투스는 음악을 실시간으로 검색해서 듣는 스트리밍 서비스가 성장하면서 무선 오디오 시장 성장을 이끌었다. 최근에는 무선 이어폰이 대중화되면서 블루투스 웨어러블 시장이 폭발적으로 성장세를 보이고 있다. 

무선 이어폰 시장은 애플의 무선이어폰 ‘에어팟(AirPods)’ 출시 전과 출시 후로 나뉜다. 2016년 12월 에어팟이 출시되기 전에도 무선 이어폰은 시장에 판매되고 있었으나, 스마트폰 제조사가 주도해서 무선 이어폰을 출시한 것은 애플이 처음이었기 때문이다. 애플은 아이폰7부터 3.5mm 이어폰 단자를 제거하고 그 대안으로 에어팟 시리즈를 출시해 오고 있다. 이를 기점으로 삼성전자도 2019년에 출시한 갤럭시S10부터 3.5mm 단자를 탑재하지 않았고, 무선 이어폰 ‘갤럭시 버즈(Galaxy Buds)’ 시리즈를 출시해오고 있다. 이처럼 스마트폰은 이어폰을 꼽는 단자를 없애면서 무선 이어폰 시장을 빠르게 성장시키고 소비자의 디지털 습관을 바꿔주는 요인이 됐다. 물론, 이는 블루투스 5.0 근거리 통신기술의 진화와 이어폰과 디바이스에 들어가는 칩셋의 기술이 뒷받침됐기 때문이다.  

이런 성장세에 힘입어 무선 이어폰 시장은 2019년 1억2000만대 규모에서 2020년에도 상승세를 이어가 1년 만에 90% 성장한 2억3000만대 수준이 될 것으로 전망된다(시장조사기관: 카운터포인트). 또 2021년에는 시장 규모가 270억 달러(약 30조 원)로 성장할 것으로 보고 있다. 이윤정 카운터포인트 연구원은 "최근 무선이어폰 시장 성장 흐름은 10년 전 초기 스마트폰 시장과 유사하다"고 밝혔다. 이어 "2009~2012년 스마트폰 시장은 연평균 80% 성장했다"며 "무선이어폰 시장은 올해부터 유사한 흐름을 보일 것"이라고 예상했다.

▲무선 이어폰 ‘삼성 갤럭시 버즈+’

블루투스는 오디오 시장 성장세에 힘입어 또다시 기술 진화를 한 차세대 블루투스 오디오 기술 ‘LE 오디오’를 2020년 출시했다. 블루투스 SIG 측은 구체적인 오디오의 블루투스 기술 사양은 2020년 상반기에 공개될 예정이라고 밝혔다. 

블루투스 기초알기 

블루투스 기술은 현재 블루투스 SIG(Special Interest Group)를 통해 관리되고 있다. 따라서 장비 제조사가 블루투스 장비로 인증을 받기 위해서는, 반드시 블루투스 SIG에서 제정한 국제 무선 표준 규격을 지켜야 한다. 블루투스 SIG는 약 3만 개의 기업들이 멤버로 가입돼 있다. 

블루투스 기술 변화는 ▲2002년 블루투스 1.0을 시작으로 ▲2002년 블루투스 1.1 ▲2004년 블루투스 SIG로부터 표준화가 된 블루투스는 2.0+EDR ▲2007년 블루투스 2.1+EDR ▲2009년 블루투스 3.0+HS ▲2010년 블루투스 4.0(블루투스 스마트) ▲2013년 블루투스 4.1 ▲2014년 블루투스 4.2 ▲2017년 블루투스 5 ▲2017년 블루투스 메시 1.0 ▲2019년 블루투스 5.1 ▲2020년 블루투스 5.2 등이 출시되면 진화해 왔다. 

블루투스는 크게 ‘블루투스 클래식(Bluetooth Classic)’과 ‘블루투스 저에너지(Bluetooth Low Energy, BLE)’로 구분된다. 블루투스 3.0까지는 ‘블루투스 클래식’, 블루투스 4.0부터의 버전은 모두 ‘블루투스 저에너지(BLE)’로 불린다. 

그동안 블루투스 클래식은 오디오 시장에서 많이 사용됐고, 블루투스 저에너지(BLE)는 웨어러블 시장에서 두각을 보였다. 블루투스 클래식은 다른 디바이스를 무선으로 연결해 사용할 수 있는 편리함을 줬지만, 연결이 되는 동안에 배터리를 빠르게 소모시켰기 때문에 사용하는 데 많은 불편함이 따른다. 그러나 블루투스 클래식은 ‘높은 전력 소모’라는 단점에도 불구하고 많은 양의 데이터를 안정적으로 전송시킬 수 있기 때문에 무선 오디오 스피커 시장에서 혁신을 가져온 기술로 자리매김 했다. 

반면 블루투스 저에너지(BLE)는 코인 셀 배터리로 구동돼 필요에 따라 연결할 수 있고 한 번의 충전으로 오랜 기간 사용할 수 있다. 이런 장점으로 스마트 밴드, 스마트 워치, 스마트 글래스 등의 웨어러블 기기와 비콘 시장의 성장에 주축이 됐다. 

그러나 2017년 블루투스 5가 출시되면서 오디오 시장에서 BLE 사용이 대폭 늘어났다. 블루투스 SIG가 발표한 자료에 따르면, 2022년까지 출하되는 모든 블루투스 칩의 97%가 BLE 기술을 포함할 것으로 전망했고, “오디오 스피커 시장에서는 블루투스 클래식 기반으로 구현돼 왔지만 블루투스 5 기술 개발로 인해 이를 대체하고 있다”고 말했다. 

블루투스 5 기술은 2Mbps의 고속 모드를 사용해 약간의 도달거리를 희생하면서, 클래식 블루투스 수준에 근접한 전송속도까지 향상시킬 수 있게 향상됐고, 반면 125kbps나 500kbps의 장거리 모드는 수백 미터에 이르는 거리까지 커버할 수 있게 되면서 오디오 디바이스에서 활용될 수 있었다. 또 2019년 출시된 블루투스 5.1 버전에서는 방향 감지 기능이 추가됐다. 

새로운 표준 ‘블루투스 5.2’와 ‘LE 오디오’

블루투스 SIG는 2020년 1월 블루투스 5.2를 공개했다. 블루투스 5.2는 앞서 소개한 차세대 블루투스 오디오 기술인 ‘LE 오디오’를 뒷받침하기 위한 기술이다. 

마크 파월(Mark Powell) 블루투스 SIG CEO는 “무선 오디오 시장은 블루투스의 가장 큰 시장으로 2019년 약 10억대의 블루투스 오디오 제품이 출하됐다”며 “이번 LE 오디오 출시는 블루투스 커뮤니티가 어떻게 기술과 제품의 혁신을 이루어 왔는지 그리고 이 기술이 탑재된 블루투스 제품이 얼마나 더 나은 품질과 성능을 발휘할 수 있는지에 대해 입증해주는 대표적인 사례”라고 말했다.

앞으로 블루투스 5.2는 ▲블루투스 저전력(LE; Low Energy) 라디오를 위한 ‘LE 오디오’ ▲블루투스 클래식 라디오를 위한 ‘클래식 오디오’의 두 가지 작동 모드를 지원한다. LE 오디오는 기존의 블루투스 클래식이 지원해 왔던 오디오 제품들을 지원할 것이며, 도달거리와 저전력 등의 성능을 향상시키고, 보청기 지원 등의 새로운 디바이스에 확대해 적용시킬 수 있다. 

이처럼 두 가지 모드로 구분되는 이유는 ‘LE 오디오’와 ‘클래식 오디오’가 서로 호환되지 않는다. 즉, LE 오디오를 지원하는 디바이스가 클래식 오디오를 사용할 수 있는 것이 아니다. 두 가지 기술은 명확하게 구분된다. 

그러나 블루투스 5.2는 근간이 되는 가장 밑단의 프로토콜(Protocol) 레이어는 만들어 졌으나, 구체적으로 어떤 기술로 구현되어야 하는지의 윗단의 스팩이 아직 발표되지 않은 상태다. 블루투스 5.2에는 ‘오디오 공유’를 지원하기 위한 신기술 ‘아이소크로노스 채널(Isochronous Channels)’이 처음으로 적용됐다. 기존의 BLE 통신 방식은 데이터를 전송하고, 그다음 데이터를 차례로 전송하는 방식이다 보니, 중간에 데이터 전송이 지연되면, 음질에서 끊어짐이 발생하게 된다. 

그러나 아이소크로노스 채널 기능은 ‘Time-Bound Data and Synchronized Processing’이 특징으로, 데이터 전송의 유효기간이 제한되어 있기 때문에 전송이 되지 않은 채 만료된 데이터는 만료가 된 것으로 간주하게 되면서 레이턴시가 사라진다. 수신 장치는 허용 가능한 대기 시간과 관련된 유효한 데이터만 수신하기 때문에 지연된 데이터는 바로 폐기된다. 이는 청취자가 인지하지 못할 정도의 미세한 끊어짐이기 때문에 청취 환경에 영향을 미치지 않는다. 따라서 청취자는 이질감 없이 음악 또는 영상을 감상할 수 있다.  

□ 무선 이어폰을 위한 ‘멀티 스트림 오디오’

멀티 스트림 오디오를 통해 스마트폰과 같은 오디오 소스(Source) 디바이스와 무선 이어폰, 홈 씨어터 등 여러 오디오 싱크(Sink) 디바이스 간에 독립적이지만 동기화된 다수의 오디오 스트림 전송이 가능하다.

닉 헌(Nick Hunn) 와이포르 컨설팅(WiFore Consulting) 부문 CTO이자 블루투스SIG 보청기 부문 워킹 그룹 (Hearing Aid Working Group) 본부장은 “멀티 스트림 오디오는 보다 향상된 스테레오 이미징 경험을 제공하고, 원활한 음성 보조 서비스를 지원하는 동시에 다수의 오디오 장치 간의 매끄러운 전환을 가능케 한다. 이를 통해 개발자들은 무선 이어폰과 같은 제품의 성능을 향상시킬 수 있다”고 밝혔다.

▲저전력, 고품질, 멀티 스트림 기능이 특징인 LE 오디오는 청각 장애인을 위한 보청기에 적합하다. 

□ 청각 장애인을 위한 ‘블루투스 보청기’

무선 이어폰 이어 새로운 블루투스 주력 시장으로 급부상하나 

저전력, 고품질, 멀티 스트림 기능이 특징인 LE 오디오는 청각 장애인을 위한 보청기에 적합하다. 지금까지 블루투스 오디오는 전 세계 사람들에게 무선 통화, 무선 오디오 시스템, 무선 동영상 시청 등의 혜택을 제공해왔으며, 이 모든 혜택은 청각 장애인들에게도 제공할 예정이다.

스테판 짐머(Stefan Zimmer) 유럽보청기제조협회(EHIMA) 사무총장은 “LE오디오는 보청기를 사용하는 청각 장애인을 위한 중요한 기술 혁신”이라며 “EHIMA 엔지니어들은 청각 장애인의 오디오 경험을 향상시키기 위해 지속적으로 연구를 이어 왔으며, 향후 몇 년 안에 청각 장애인들은 새롭게 출시되는 대부분의 전화기와 TV를 제약 없이 사용할 수 있을 것”이라고 말했다.

□ 전자기술 3월 특집 기사 

① 'LE 오디오' A to Z…오디오 공유 기능으로 새로운 세상 만든다 

② LE 오디오의 판도를 바꿀 게임체인저 ‘브로드캐스트 오디오’

③[인터뷰] 노르딕, “LE 오디오 생태계 확장, 적극 지원한다”