[논문]차세대 IoT - 나노 사물인터넷(IoNT) 기술 동향

박찬원; 표철식

차세대 IoT - 나노 사물인터넷(IoNT) 기술 동향 원문보기

電磁波技術 : 韓國電磁波學會誌 = The Proceedings of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.28 no.5, 2017년, pp.45 - 54

박찬원 (한국전자통신연구원) , 표철식 (한국전자통신연구원)

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문제 정의

본 논문에서는 나노 사물인터넷 기술에서 연구가 진행되고 있는 그래핀 기반의 테라헤르츠 밴드 통신 기술, 생물학적 분자통신 기술 동향을 기술하였다.

가설 설정

나노 머신들이 세포질이나 공기 등과 같은 유체 매질로 채워져 분자들이 전파할 수 공간에 배치되어 있다고 가정한다. 분자 방출 프로세스(emission process)는 주어진 입력에 따라 공간 내에 분자의 방출을 통해서 발생되는 출력 신호를 제공한다.

제안 방법

나노 라우터에서 나오는 정보를 통합하여 마이크로 스케일로 전송하고, 그 반대로도 전송함. 나노 통신 기술을 사용하여 나노 수준에서 의사소통을 할 수 있는 하이브리드 장치와 고전적인 네트워크 프로토콜을 사용하는 전통적인 통신 네트워크와 작동이 가능하다.
본 논문에서는 먼저 나노 사물인터넷 기술의 개요와 응용을 소개한 후, 3절에서는 나노 사물인터넷의 통신 기술인 그래핀 기반의 테라헤르츠 기술, 4절에서는 바이오 기반 나노사물인터넷 기술, 5절에서는 향후 나노 사물인터넷을 구현하기 위해 요구되는 연구 분야를 기술하고, 결론을 맺었다.

대상 데이터

Akyildiz는 다음과 같은 플라즈몬 나노 트랜시버를 제안하였다^[21]. 제안된 나노 트랜시버는 III-V 반도체와 그래핀으로 강화시켜 만든HEMT(High Electron Mobility Transistor)에 기반하였으며, 개념적인 구조는 [그림 3]과 같다^[21].

성능/효과

그래핀 평면에서 전계 강도는 기판 두께에 의존하며, 기판 두께가 1/4 파장의 홀수 배가 될 때 최대화될 수 있다. (b)의 왼쪽 그래프는 1/4 파장의 홀수 배와 일치하는 주파수(580～590 GHz)에서 최대 반사율 변조가 달성되었고, 짝수 배와 일치하는 620 GHz 근처에서는 전력 반사율이 최소임을 보여줌으로써 전압 조정이 가능함을 관찰할 수 있다. (b)의 오른쪽 그래프는 620 GHz 표준화된 반사율로서 디랙 포인트(Dirac point) 전압(VCNP)은 —10 V이며, 이 구조에서는 2 dB 삽입 손실을 갖는 64 %의 진폭 변조가 가능함을 알 수 있다^[12].

후속연구

현재는 핵심 요소 기술 개발 수준이나 미래의 나노 사물인터넷을 구현하기 위해서는 본 논문에서 소개한 나노 통신기술 이외에도 네트워크를 구성하고, 인터넷에 연결하기 위한 기술 개발과 시스템적인 라이브러리화가 요구된다. 또한 생물학적 분자 통신 기반의 바이오 나노 사물인터넷을 구현하기 위해서는 인체 내 열악한 통신 환경 극복, 저속과 지연극복, 인체 내 나노 센서와 엑츄에이터를 인터넷으로 연결할 때 에너지 소모 최소화, 이종의 인체 데이터의 인터넷 접속, 광범위한 대량 데이터의 관리체계 및 상황 모델 연구 등이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	생물학적 분자 통신은 어떤 방식으로 정보를 전달하는가?	생물학적 분자 통신은 분자 내에 인코딩된 정보의 송수신으로 정의된다[13], [14]. 정보를 보내는 나노 머신은 정보 분자(예: DNA, 단백질, 펩타이드)들한테로 정보를 인코딩하며, 정보는 DNA 구성 요소 내에서 전달될 수 있다[8].
	사물인터넷은 무엇인가?	사물인터넷(Internet of Thing: IoT)은 사물의 연결을 통해 정보의 분석, 가공, 예측이 가능한 인프라 기술로써, 무선통신 센싱 디바이스, 네트워크, 연결 플랫폼, 상호운영 플랫폼으로 구성되며, 넓은 범위로는 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅, 딥러닝 기술까지를 포함하여 지능형 사물인터넷으로 확장된다. 사물인터넷은 현재 RFID, USN, M2M의 영역을 넘어 인터넷의 영향력을 일상생활에서까지 보편적이고 개인적으로 친밀하게 만들고 있다.
	기존 사물인터넷의 한계와 개선점은 무엇인가?	그러나 현재 스마트 시티, 스마트 홈, 스마트 팩토리 등에서 사용하고 있는 사물인터넷은 소모 전력, 형상의 크기, 가격 등의 이유로 제한된 사물의 연결만 가능하다. 이러한 제약은 수많은 사물인터넷 기기의 배터리 교체와 같은 유지보수, 대량 배포나 설치를 어렵게 만들기 때문에, 더 정밀한 데이터 수집과 사람이 접근하기 어려운 지역까지의 응용을 위해서는 훨씬 전력 소모가 적고, 초소형이며, 저렴한 기술이 요구된다. 이를 위해 나노 크기의 디바이스를 이용한 나노 사물인터넷(Internet of Nano-Things: IoNT)이라는 새로운 용어가 출현하였으며, 이는 IoT의 다음 단계 기술 분야 중하나로 여러 학문 간 융합을 통해 획기적인 기술 발전을 이끌 수 있는 매우 유망한 도전기술로 전망하고 있다[3]～[5].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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