제아무리 뛰어난 저격수라도 자신의 위치가 노출되면, ‘독 안에 든 쥐’ 같은 신세가 될 뿐이다. 저격 솜씨를 뽐내기도 전에 상대방에게 발각되어 도망 다니기에 급급해질 테니까 말이다.
‘스마트 더스트(smart dust)’는 이처럼 저격수를 사전에 찾아 제거하려는 그 하나만의 목적을 위해 탄생했다. 일명 ‘똑똑한 먼지’라 불리는 이 초소형 센서는 저격수가 잠복해 있을만한 장소에 촘촘하게 뿌려진 다음, 그들의 움직임을 감지하기 위해 개발되었다.
첨단기술 시장 예측 전문기관인 R&M(Research & Markets)은 최근 보고서를 통해 향후 5년간 펼쳐질 사물인터넷(IoT) 시장의 미래를 전망하면서, 당초 군사적 목적으로 개발된 스마트 더스트가 이제는 IoT의 미래를 앞당기는 핵심기술로 떠오르고 있다고 밝혔다.

스마트 더스트는 초소형 센서들의 군집 시스템

스마트 더스트를 간단히 정의하자면 ‘초소형 센서들의 군집 시스템’이라 할 수 있다. 아주 작은 크기의 센서들을 먼지처럼 뿌려서 온도나 습도, 또는 압력 같은 물리적 정보들을 무선 네트워크로 감지하는 것이 작동 원리다.
초소형 센서라고 해서 단순한 기능만 갖추고 있을 것이라 생각하면 오산이다. 먼지처럼 눈에 겨우 보일 정도의 크기이지만, 컴퓨팅은 물론 양방향 무선 통신 및 태양전지 같은 전력 공급 장치까지 탑재되어 있다.
특히 하나의 초소형 센서가 다른 여러 개의 초소형 센서들과 서로 네트워크를 형성하면서, 상호 통신뿐만 아니라 정보 교환까지 가능한 기능은 스마트 더스트만이 가지고 있는 최대의 강점이다.
최첨단 기술이 적용된 만큼 스마트 더스트가 최근 들어 개발된 제품이라 생각하기 쉽지만, 그 역사는 비교적 오래되었다. 지금으로부터 20여 년 전인 지난 1990년 대 후반, 미 캘리포니아대에 재직하고 있던 ‘크리스 피스터(Kris Pister)’ 교수가 미 국방부로부터 군사적 용도로 사용될 초소형 센서 개발을 의뢰받은 것이 스마트 더스트 탄생의 시작이었다.
물론 스마트 더스트의 크기가 처음부터 초소형은 아니었다. 개발 당시만 해도 성냥갑만 한 크기로 이루어져 있었지만, 기술이 향상되면서 1~2mm 정도까지 크기를 줄일 수 있게 되었다. 이처럼 눈에 겨우 보일 정도로 센서의 크기가 작아지게 되면서, 스마트 더스트라 불리게 되었다.
크리스 교수가 초소형 센서 개발을 의뢰받았던 당시에도 적의 은밀한 움직임을 파악할 수 있는 장비들은 많았다. 레이더나 인공위성 같은 감시 장비들이 바로 그것인데, 문제는 이들 장비들은 노출 위험성이 있으며 실시간 정보 수집 측면에도 한계가 있다는 점이었다.
스마트 더스트는 이같은 기존 감시장비들의 한계를 극복하기 위해 등장했다. 먼지만 한 크기의 감시장비를 필요한 지역에 살포하면, 실시간 정보 획득이 가능하기 때문이다. 또한 크기가 작아서 발견될 가능성이 희박한 관계로 자연스럽게 필요한 통신을 주고받을 수 있다는 점도 스마트 더스트만이 가진 장점으로 부각되고 있다.

군사용으로 개발되었다가 다양한 분야로 확대

스마트 더스트의 탄생 과정을 조사하다 보면, 우리가 널리 사용하고 있는 인터넷과 상당히 비슷하다는 점을 깨달을 수 있다. 인터넷도 군사용으로 사용하기 위해 개발되었다가 점차 그 사용 범위가 일상으로 넓게 확장된 것처럼, 스마트 더스트 역시 처음에는 군사용으로 개발되었지만, 현재는 다양한 분야에서 활용되고 있기 때문이다.
대표적으로는 사람이 접근하기 힘든 지역에서 발생하는 산불이나 홍수 같은 자연재해 예방에 사용되는 것을 꼽을 수 있다. 또한 생태 관측이나 생화학적 오염 측정, 또는 물류 관리 등 다양한 분야에도 활용되고 있다.
이 중 생태 관측에 활용된 모델로는, 인텔 연구소와 UC 버클리 대학이 공동으로 바다제비의 생태를 원격으로 모니터링하기 위해 스마트 더스트를 활용하여 무선 네트워크 구축 프로젝트를 진행한 사례를 들 수 있다.
또한 농작물의 냉해처럼 사람이 미처 파악하기 어려운 피해라도 스마트 더스트는 실시간으로 토양의 환경 정보를 수집할 수 있기 때문에 자세한 현장 모니터링이 가능하다는 점도 장점이라 할 수 있다.
이뿐만이 아니다. 앞서 살펴본 사례들 외에도 스마트 더스트의 응용 분야는 실로 무궁무진하다. 단독 기술 자체만으로도 활용도가 높지만, 멀지 않은 미래에는 다른 여러 기술들과 결합하는 진정한 의미의 IoT 기술로 더 많은 관심을 받을 것으로 기대를 모으고 있다.
그런 기대들 중 하나가 스마트 더스트를 사용하여 쾌적한 실내 환경을 조성하는 것이다. 지하철이나 사무실 등 주변에 이 센서를 뿌려 놓으면, 온도와 빛, 그리고 진동 및 성분 등을 감지하고 분석할 수 있어서 쾌적한 환경을 유지할 수 있다.
재해 예방 및 사후관리에도 스마트 더스트를 사용할 수 있다. 지진 발생 후 고층 건물의 안전도를 검사할 때 많은 시간과 비용이 들게 되는데, 진동을 감지하는 스마트 더스트를 미리 뿌려두면 진동 정도를 미리 계산해서 경보해 주어 수많은 인명피해를 막을 수 있다.
이 밖에도 사무실 근무자의 옷에 스마트 더스트를 부착하면 실내 온도를 측정하여 건물의 냉난방 장치로 신호를 보내주어 온도를 자동으로 조절할 수 있다. 또한 아기들의 기저귀에 스마트 더스트를 붙이면 아기의 위치와 상태를 일일이 감지하여 알람을 울리게 만들 수 있다.
문제는 먼지처럼 작은 스마트 더스트가 작동하기 위해서는 극소형 배터리로 수년간 작동할 수 있어야 한다는 점이다. 따라서 태양열 및 초소형 연료전지, 그리고 운동에너지 등을 이용하여 통신에 사용되는 에너지를 효율적으로 최소화시키는 연구에 관심이 모아지고 있다.