가시광 무선통신 원리.

빛으로 소통하는 ‘가시광 무선통신’이 뜬다

LED와 전자통신 기술 융합시킨 신기술
LED조명으로 데이터 전달 가능

LED조명은 광고, 건물, 경관, 자동차, 인테리어 등 다양한 분야에 사용되면서 기존 전통조명을 대체할 수 있는 차세대 광원으로 이미 자리를 굳혀가고 있다.
특히 올해부터는 백열전구의 생산이 전면 금지되면서 조명시장에서 LED가 차지하는 비중이 대폭 확대되고 있는 추세다.
2020년까지 LED조명이 모든 조명제품을 대체해 시장규모가 연간 수 십 조원에 달할 것이라는 예측이 나오고 있는 가운데 시장 선점을 위한 업체들의 경쟁도 점차 치열해지고 있는 상황이다.
이에 따라 LED조명의 핵심 소자와 부품에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있으며, 다양한 산업과의 융합을 통해 응용분야의 영역도 꾸준히 넓어지고 있다.
단순히 어둠을 밝히는 기능을 담당했던 조명에 밝기조절, 색온도, RGB 제어 등의 갖가지 기능이 추가되기 시작했고, IT 기술이 결합되면서 조명이 능동적으로 사람의 행동과 주변상황을 인지하거나 공간에 맞는 조도나 색온도를 적용하는 것이 가능해졌다.
이처럼 LED조명과 IT기술의 융합이 빠르게 진행되면서 최근에는 LED 조명을 무선통신 광원으로 사용하는 ‘가시광 무선통신’에 대한 관심이 높아지고 있다.
이번 호에서는 LED조명의 부가가치를 높이고 시장을 창출하는 새로운 신기술로 주목받고 있는  가시광 무선통신에 대해 알아보는 지면을 마련했다.

▲빛을 이용해 무선으로 정보 전달… 떠오르는 LED조명 융합기술

가시광 무선통신(VLC: Visible Light Communication)은 LED조명장치에서 발산하는 빛(가시광)을 이용해 데이터를 무선으로 수신하는 통신기술이다. LED조명기구나 휴대전화, 가로등의 빛 등을 이용해 오디오, 비디오, 문자 등의 각종 데이터를 주고받을 수 있는 기술로 인간이 눈으로 인지할 수 있는 가시광 파장 대역의 빛을 이용해 무선으로 정보를 전달하는 무선통신기술을 말한다.
예를 들어 버스정류장 주변의 가로등에서 나오는 빛을 휴대전화에 비춰 노선정보, 버스 시간표와 같은 정보를 제공받을 수 있고 자동차와 신호등, 등대와 선박간의 통신도 가능하다. 또한 현관이나 거실 안방에 설치된 LED조명을 이용해 인터넷에 접속하는 것도 가시광 무선통신을 이용하면 모두 가능한 이야기다.
이처럼 가시광 무선통신은 LED조명에 통신기능을 결합함으로써 조명기기의 모든 분야에 걸쳐 활용될 수 있으며 별도의 통신장비를 설치할 필요가 없이 조명이 있는 곳이라면 어디서든 통신이 가능한 기술이다. 때문에 최근 차세대 통신 기술이자 미래형 LED조명 융합기술로 각광받고 있다.
그렇다면 가시광 무선통신의 원리와 핵심기술은 어디에 있을까? 비밀은 바로 LED조명의 깜빡거림에 있다.
사람은 육안으로는 초당 100번 이상의 깜빡임을 인지하지 못한다. 하지만 빛의 켜짐은 1,  빛의 꺼짐은 0으로 구성된 디지털 정보를 LED조명의 깜빡임에 실어 전달하면 수신기가 이 정보를 인식해 영상, 음성, 문자로 변환하는 것이 가시광 무선통신의 기본 원리다.
즉, 가시광을 초당 100번 이상 깜빡이면 육안으로는 깜빡임을 인식하지 못하고 계속 켜있는 빛으로 인식하는 원리를 이용해 조명의 기능과 무선통신의 기능을 동시에 실현하는 기술이다. 
이 때 LED조명은 송신기의 역할을 담당하며 오디오, 비디오, 문자 등의 데이터를 빛으로 전달하고 수신기는 빛을 받아 다시 데이터로 변환하는 방식으로 작동된다. 
한국전자통신연구원 강태규 박사는 “LED는 전기를 빛으로 바꾸는 성질을 이용하여 조명으로 활용되는데 LED가 전기에서 빛으로 바꾸는 속도가 약 250 나노미터에 달한다”면서 “이렇게 빠른 광원의 스위칭(On-Off) 속도를 통해 데이터를 변조함으로써 정보를 전달하는 것이 가시광 무선통신 기술의 핵심”이라고 말했다.

▲본격적인 상용화 눈앞… 시장전망 밝아

LED조명 시장의 성장에 따라 LED조명을 무선통신 광원으로 사용하는 가시광 무선통신이 부가가치가 높은 신산업으로 높은 기대를 모으면서, LED조명의 기본 기능을 유지하면서 가시광 무선통신의 성능을 확보하는 방안에 대한 연구도 국내외적으로 활발하게 이뤄지고 있다.
국내에서 가시광 무선통신의 연구개발이 처음 논의된 시점은 2005년이다. 당시 삼성전자, KAIST 등에서 실험적으로 연구개발을 추진했으며 2008년부터 한국전자통신연구원(ETRI)이 국책사업을 통해 본격적인 연구개발에 돌입, 2011년 가시광 무선통신 개발을 완료했다.
앞서 2007년에는 한국통신기술협회(TTA) 멀티미디어응용 PG 산하에 가시광통신서비스 실무반(WG: 워킹그룹)이 마련돼 가시광 무선통신 표준 로드맵 작업을 추진하고 2008년에 5건을 국내 국문 고유 표준으로 제정한 바 있다. 2011년에는 국문 고유 표준 5건이 국가표준으로 제정됐다.
해외에서는 영국, 독일, 미국, 일본 등이 치열한 기술 개발과 표준 개발, 비즈니스 모델 개발을 진행 중에 있다.
일본은 2003년부터 약 25개 기업이 컨소시엄을 구성해 가시광 무선통신 기술 개발을 수행하고 있으며 연구 개발이 상당부분 진행된 상태다. 미국은 인텔이 자동차 가시광 무선통신, 보스톤 대학이 무선랜 대체 가시광 무선통신을 개발하는 등 2009년부터 사업을 진행해 왔다.
2009년 하반기부터 전 세계적으로 국제표준화를 위한 작업이 추진되면서 한국전자통신연구원과 삼성전자가 주도하고 미국 인텔, 독일 지멘스, 영국 옥스퍼드 대학, 일본 VLCC, NEC 등이 협력해 지난 2011년 9월 국제전기전자기술자협회(IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers)  국제표준(IEEE 802.15.7 VLC)이 확정됐다. 
가시광 무선통신은 이처럼 기술 개발과 표준화 작업이 활발하게 진행되고 있지만 아직 본격적으로 상용화 단계에 들어가지는 않았다.
하지만 전문가들은 LED조명 광원과 무선통신을 하나로 융합함으로써 개별적으로 사용할 때에 비해 탄소 발생량을 감소시킬 수 있으며, LED조명과 통신을 각각 제작하는 비용보다 제조 원가가 낮아져 막강한 가격 경쟁력을 가져 시장 잠재력이 무한하다고 강조한다. 특히 LED조명 시장이 확대되고 있는 상황에서 LED조명 보급과 연계해 가시광 무선통신을 함께 상용화한다면 시장 가능성은 충분할 것으로 평가되고 있다. 
국내에서는 지난 1월 한 중소기업이 대형마트에서 고객의 움직이는 동선을 파악해 고객 스마트폰에 할인상품 정보를 보내주고, 이벤트 코너에 도착하면 할인쿠폰도 보내줄 수 있는 가시광 무선통신 제품을 선보이면서 주목받은 바 있다.
강태규 박사는 “가시광 무선통신은 LED와 전자통신기술이 융합된 미래 LED IT조명을 만드는 핵심 기술”이라며  “LED조명의 보급이 확산되고 응용영역이 다양해짐에 따라 가시광 무선통신을 이용해 자동차, 일반조명, LED TV, 교통신호등, 전광판 광고 등과 연계한 신규 산업 창출이 가능하다”고 말했다.

이창근 기자  [ⓒ SP투데이 무단 전재 및 재배포 금지]