블루투스 Bluetooth

블루투스 Bluetooth

휴대폰이 일상생활에 없어서는 안 될 중요한 도구로 자리 잡았듯이 여러 통신 장치가 늘어나면서 편리한 제품에 대한 인식이 확산되기 시작했다. 이에 따라 선 없이도 기기간 연결이 가능하고 휴대가 간편한 블루투스(Bluetooth)가 개발됐고 현재 전 세계에서 널리 이용되고 있다. 무선통신 시대를 개막한 블루투스의 시작부터 현재까지를 되짚어보고 발전 방향에 대해 알아보자.

블루투스는 휴대폰, 컴퓨터, PDA를 포함한 다양한 주변장치가 쉽게 연결될 수 있도록 만드는 근거리 무선 기술로 기존 제품을 함께 사용하기 위해 선을 연결해 저장하던 작업을 더 빠르고 편리하게 진행하기 위해 개발됐다. 이는 기존의 복잡한 케이블을 대체하고 기능추가 및 성능 향상이 편리한 세계적으로 통일된 통신방식을 제안하고자 하는 목적으로 개발된 것이다.

이에 따라 작은 크기에 저렴한 가격, 적은 전력 소모로 컴퓨터, 프린터, 휴대폰, PDA와 같은 정보통신기기는 물론 각종 디지털 가전제품, 네트워크 액세스 포인트, 기타 주변장치  간 작은 구역 내 무선연결을 위한 기술을 블루투스라고 한다.

일반적으로 휴대폰을 헤드셋이나 자동차에 연결하거나 사진, 영상 등의 파일을 다른 휴대폰이나 PC 및 프린터로 전송하는데 블루투스 기술을 이용한다. 또한 최근에는 블루투스 기능이 탑재된 MP3 플레이어나 스테레오 헤드셋, 스피커 등이 출시돼 무선으로 음악 감상이 용이해졌다.

블루투스는 영어로 ‘푸른 이빨’이라는 뜻을 갖고 있는데 이 이름은 10세기 스칸디나비아 국가인 덴마크와 노르웨이를 통일한 바이킹으로 유명한 헤럴드 블라트란트(Herald Blatland)에서 유래된 것이다. 그는 블루베리를 즐겨 먹어 치아가 항상 푸른색을 띄어 ‘헤럴드 블루투스(Herald Bluetooth)’라는 애칭으로 불렸는데 이 이름을 따 만든 것이다.

이는 헤럴드가 스칸디나비아를 통일한 것처럼 블루투스 기술이 서로 다른 통신장치들 간에 선이 없고 단일화 된 연결 장치를 이룰 것이라는 뜻을 지니고 있다. 또한 그가 여행가로도 유명했던 것처럼 호환성을 지닌 블루투스 기술이 전 세계 어디를 여행하든 단일 장비로 통신이 가능하도록 모든 통신 환경을 일원화 시켜 주기를 바라는 뜻도 함께 포함돼 있다. 블루투스는 초기에 진행 중이던 프로젝트 이름에 불과했으나 기억하기 좋고 흥미를 유발할 수 있어 공식명칭으로 결정됐다.


■ 블루투스 SIG(Special Interest Group) 출범

1994년 에릭슨 이동통신그룹(Ericsson Mobile Communication)은 휴대폰과 주변기기 간 소비전력이 적고 가격이 싼 무선 인터페이스를 연구하기 시작했다. 1997년 초 다른 휴대장치 제조사와의 접촉을 시작했고 이듬해인 1998년 5월 에릭슨, 노키아, IBM, 도시바, 인텔로 구성된 블루투스 SIG(Special Interest Group)가 발족됐다.

이들 기업은 통신, 컴퓨팅, 자동차, 산업 자동화 및 네트워크 업계 선두기업으로 구성돼 있으며 모바일 기기간 연결을 위한 저비용, 근거리 무선규격 블루투스 무선기술의 발전과 시장 확대를 주도하고 있다.

블루투스 SIG는 비영리 단체로 사적으로 소유된 업계 단체며 공개적으로 거래되지 않음을 원칙으로 하고 있다. 이들은 SIG 회원사에게 협업과 혁신을 장려해 블루투스 브랜드를 강화하고 다양한 기기의 연결 수단으로 선호되는 무선 기술을 창출하기 위해 노력하고 있다.

현재 프로모터 회원사는 에릭슨, 인텔, 레노보, 마이크로소프트, 모토로라, 노키아, 도시바 등 7개며 1만 1,000여 개 이상 업체가 프로모터, 어소시에이트 및 어댑터 회원으로 가입돼 있다. 한국 기업도 약 60개가 참여하고 있는 것으로 알려지고 있다.

블루투스 SIG가 공식 출범한 후 이듬해인 1999년 블루투스 규격 1.0을 발표하고 회원사 엔지니어를 위한 첫 언플러그 페스트(UnPlugFest)를 개최했다. 2000년 블루투스 기술을 이용한 첫 휴대폰과 PC 카드, 헤드셋이 나왔으며 세빗(CeBIT)에서 프로토타입 마우스 및 노트북을 시연했다.

또 콤덱스(COMDEX)에서 프로토타입 USB 동글(Dongle)을 공개했으며 블루투스 무선 소프트웨어와 무선 주파수, 베이스 밴드 및 마이크로프로세서 기능을 통합한 최초의 칩이 출시됐다. 2001년에는 첫 프린터, 노트북, 자동차 핸즈프리 키트, 음성 인식 자동차 핸드프리 키트가 출시됐으며 블루투스 SIG를 비공개 무역 연합으로 출범했다.


2002년엔 첫 키보드/마우스 콤보, GPS 수신기, 디지털 카메라가 출시됐으며 블루투스 인증 제품이 500개를 돌파했다. 이어 IEEE 802.15.1 표준이 블루투스 무선 기술에 부합하도록 승인받기에 이르렀다.

2003년에는 첫 MP3 플레이어, FDA 인증 의료 시스템이 출시됐으며 블루투스 코어 스페서피케이션 버전(Core Specification Version) 1.2를 채택했다. 또한 블루투스 탑재 디바이스 1주당 출하량 100만 개를 돌파한 해이기도 했다.

2004년 첫 스테레오 헤드폰이 출시됐으며 블루투스 코어 스페서피케이션 버전(Core Specification Version) 2.0+EDR(Enhanced Data Rate)을 채택했다. 또한 블루투스 탑재 디바이스가 2억 5,000만 개를 돌파했으며 블루투스 디바이스 1주당 출하량이 전년도 대비 3배인 300만 개를 돌파했다.

2005년엔 첫 선글라스가 출시됐으며 블루투스 칩셋 1주당 출하량 500만 개를 돌파했다. 2006년 첫 시계와 자명종 시계, 액자 등이 출시됐으며 블루투스 기술 탑재 디바이스가 10억 개를 돌파하는 기염을 토했다.


이어 블루투스 기술 탑재 디바이스 주당 출하량도 1,000만 개를 돌파하기에 이르렀다. 이어 블루투스 SIG는 블루투스 기술과 위미디어 얼라이언스(WiMedia Alliance) 버전 UWB의 통합 계획을 발표했다. 지난해는 첫 텔레비전이 출시됐으며 블루투스 SIG가 발행하는 계간지 시그네처(SIGnature)를 창간했다. 같은 해 SIG 마이클 폴리(Michael Foley) 전무이사가 텔레매틱스 리더십 어워드(Telematics Leadership Award)를 수상했으며 SIG와 와이브리 포럼(Wibree Forum)이 통합됐다. 또한 블루투스 코어 스페서피케이션 버전 2.1+EDR을 발표했다.

2008년 현재 블루투스 탄생 10주년을 맞았으며 10여 년간 약 20억 개 제품에 블루투스 기술이 탑재됐다. 또한 블루투스 SIG 회원사도 1만여 개로 늘어났으며 앞으로도 계속 늘어날 전망이다.

■ 블루투스 무선기술 특징 및 장점

1. 기술적 특징

블루투스는 2.4GHz의 ISM(Industrial, Scientiric and Medical) 대역의 라디오 주파수를 사용함으로써 별도의 라이선스가 필요하지 않으며 장애물이 있을 경우에도 무선 데이터통신을 구현할 수 있다. 최대 전송속도는 1Mbps고 전송거리는 반경 10m 내외이며 출력앰프가 있을 경우에는 100m까지 전송거리를 확대할 수 있다.

또 2.4GHz 대역에서 대역폭 1GHz 채널 79개를 설정해 초당 1,600회씩 채널을 바꾸는 주파수 호핑 방식의 스펙트럼 확산기술로 전파를 송수신해 무선 연결이 용이하다. 변조는 GFSK(Gaussin Frequency Shift Keying) 방식을 사용한다. 수신 감도는 -70dBm의 전력으로 수신할 경우 에러율이 10-3 이하여야 한다.

블루투스 무선기술은 지금까지 전 세계에서 가장 성공적이고 널리 사용되는 근거리 무선통신 기술로 매일 9종 이상의 블루투스 기술 제품이 인증되고 있다. 또한 매주 1,800만 개의 블루투스 디바이스가 선적되고 있으며 현재까지 누적수량 20억 대에 달하는 블루투스 기반 기기가 출하됐다.

블루투스 기술은 주로 휴대폰 헤드셋과 핸즈프리에 사용되는 것으로 알려져 있으나 휴대폰, PDA, 컴퓨터, 키보드, 마우스, 프린터, 오디오, 헤드폰, 디지털 카메라, 디지털 액자 등 개인용 IT 기기의 연결에서 시작해 환자의 건강상태를 모니터링하거나 선이 없는 병원을 위한 무선 의료기기, 피트니스 기구에 이르는 의료·건강·피트니스 장비, 오락용 로봇이나 닌텐도 위, PS3 게임기 컨트롤러와 같은 소비 가전에도 응용돼 사용되고 있다. 또한 태권도 경기의 보호 및 채점 장비에도 이용되고 있다.

블루투스와 무선 LAN의 비교

	블루투스	무선 LAN (IEEE802.11b)
개요	모바일 단말과 주변기기를 연결하는 단거리 무선규격	사무실/가정의 PC를 LAN에 접속하기 위한 무선통신규격
사용주파수	2.4GHz 대	2.4GHz 대
표준화단체	블루투스 SIG	IEEE 802 위원회
적용영역	PC나 휴대전화와 주변기기를 연결하는 시리얼 케이블의 무선판	전송로로 인터넷의 케이블을 사용하지 않고 무선을 이용하는 LAN
최대 데이터통신 속도	한쪽편 723.2Kbps 쌍방향 433.9Kbps	11Mbps, 5Mbps, 2Mbps, 1Mbps를 자동으로 교체 (쌍방향)
실제 처리 속도	400Kbps 전후	3~5Mbps
최고속도에서 전송거리	10m, 100m	50m(11Mbps), 100~200m(1,2Mbps)

2. 저 전력

블루투스 무선기술은 매주 적은 전력만을 소비한다. 단추 크기의 리튬-이온 배터리 하나로 몇 달에서 몇 년간 지속적으로 사용할 수 있기 때문에 착용 후 항상 작동해야 하는 환자 건강 모니터링 장비와 같은 애플리케이션에 적합하다.


3. 빠른 데이터 전송 속도

현재는 스테레오 음악이나 비디오 이미지 등을 전송할 수 있는 정도의 속도지만 내년도에 발표될 새로운 고속 블루투스 기술 표준은 고화질 동영상을 실시간으로 전송하기에 충분한 속도를 지니고 있다. 따라서 HD 디지털 캠코더를 LCD TV에 무선으로 연결해 화면에 재생하는 것과 같은 애플리케이션이 가능하다.

4. 송수신 범위

블루투스 기술은 가까운 거리에서의 연결을 위한 근거리 무선기술로 일반적인 클래스2의 송수신 거리는 10m며 주로 산업용으로 쓰이는 클래스1은 100m다. 따라서 원격 건강 모니터링과 같이 데이터 장거리 전송을 요하는 경우 블루투스 기술을 이용해 데이터를 휴대폰 또는 PC로 전송한 후 이것을 다시 인터넷이나 휴대폰 네트워크를 통해 장거리 전송하는 방식을 취한다.

5. 디바이스 간 직접 연결 (Ad-hoc 연결)

블루투스 기술은 기기가 중앙 기지국을 통하지 않고 직접 연결되는 ad-hoc 연결 방식으로 인해 더욱 편리하다. 핸드폰이나 노트북이 중앙 기지국에 연결되고 이 기지국을 통해 다른 핸드폰 또는 노트북으로 연결되는 것과 비교해 보면 차이점을 확인할 수 있다. 또한 다양한 기기가 서로 연결될 수 있어 사용에 더욱 용이하다.


6. 간편한 연결 (Simple Pairing)

블루투스 기술을 이용해 디바이스를 연결할 경우 별도의 복잡한 세팅이나 지식이 필요하지 않다. 특히 NFC(Near Field Communication) 기술을 이용할 경우 두 개의 블루투스 디바이스가 서로를 자동적으로 인식해 연결된다. 무선 또는 유선 랜은 IP 주소를 세팅해야 하고 핸드폰 구매 시에도 대리점에서 세팅을 해야 사용할 수 있는 것을 생각해보면 그 차이점을 확인할 수 있을 것이다.

7. 상호작동성

블루투스 SIG로부터 인증 받은 블루투스 기기는 서로 연동해 작동할 수 있는 상호작동성이 보장된다.

8. 라이선스가 필요 없는 주파수

블루투스 기술이 사용하는 2.4GHz 대역은 국가가 특정 사업자에게 임대하거나 판매한 주파수가 아닌 공용 주파수이기 때문에 블루투스를 이용해 디바이스를 연결할 때 사용료가 발생하지 않는다.

9. 전파 간섭

적응형 주파수 도약(AFH : Adaptive Frequency Hopping) 기술을 채용해 다른 무선 통신기술과의 전파간섭을 자동적으로 회피한다. 이 같은 ‘적응형 도약’ 방식은 스펙트럼 내에서 더욱 효과적인 전송을 가능하게 하고 사용하는 다른 무선 기술을 함께 사용하는 경우에도 성능을 보장한다.

■ 블루투스 무선기술의 단점

블루투스가 기기들을 무선으로 1Mbps의 전송속도로 빠르게 통신하도록 하지만 실효속도는 음성의 경우 64Kbps고 데이터 통신 시 723Kbps가 최고이기 때문에 현재 고화질, 고성능 제품에 비해 활용도가 떨어진다고 볼 수 있다.

그렇기 때문에 음성의 통화 품질 면에서 음악을 전송할 만한 충분한 품질이 보장되지 않으며 스테레오도 지원되지 않는다. 또한 블루투스는 접속 권한이 없는 기기 접근이 가능한 ‘시큐리티 홀’이 발생해 보안에 취약하다는 사항이 종종 대두되고 있다.

이에 따라 애플리케이션 레벨에서 보안 대책을 강구할 필요가 있다. 소비전력 면에서도 블루투스는 mA 단위의 전원을 사용해 배터리의 소모율이 높다. 그렇기 때문에 μA단위를 사용하는 휴대폰 같은 경우에는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 문제 해결 방안으로는 원칩화 방안이 있다.


■ 블루투스 기술의 활용

블루투스 기술은 우리가 흔히 사용하는 노트북, PDA, 카메라, 프린터, 휴대폰, 마우스, 키보드, MP3 플레이어, 스피커 등을 비롯해 심장박동 모니터와 같은 의료 기기 등에도 활용되고 있다.


현재 블루투스 RF 기술은 빠른 데이터 전송 속도와 낮은 전력소비 조합을 제공해 핸즈프리 커뮤니케이션, 음악 스트리밍, 프린팅, 파일 전송 등을 포함하는 광범위한 휴대폰 및 PC 애플리케이션을 포함하고 있다.

뿐만 아니라 소형기기가 아닌 자동차, 냉장고 등에도 적용될 예정이다. 자동차의 경우 지난해 12월 현대 자동차 제네시스가 국내 업체에서 개발된 블루투스 모듈을 탑재해 출시했다. 현재는 핸즈프리 음성 통화 등 일부 기능만 사용할 수 있지만 추후에는 음악, 폰북, 데이터 전송 등 다양하게 활용될 예정이다.

그 외에도 블루투스 응용 분야는 무궁무진하다. 공공장소에서 무선인터넷과 무선 공중전화, VoIP, VoDSL 등이 이용 가능해지고 사무실에서도 무선LAN, 구내전화, 출입통제, 출퇴근관리가 용이해진다. 항공기, 열차, 고속도로 등에도 블루투스 활용이 가능하며 가정에서는 휴대폰과 무선전화 통합전화기 무선헤드셋과 무선인터넷, 출입통제, 검침 등에 활용되고 있다.

가전기기를 제어하거나 냉난방기기를 제어하는 데에도 블루투스 기술이 이용되며 자판기 이용, 입장료, 전시회안내, 쇼핑, 여행, 메뉴안내 등 상거래에서도 이용되고 있다. 또 차량 간 통신, 노견방송청취, 자동차정보 송·수신, 자동차 내 주변장치와의 연결 등 교통 분야에서도 블루투스 기술은 활용된다. 이렇듯 우리 일생생활 전반에서 블루투스 기술이 활용되고 그로 인해 편리한 생활을 누릴 수 있다.

■ 국내에서의 블루투스

블루투스는 오픈된 기술로 어느 누구도 특허나 기술 독점을 할 수 없는 제도다. 그러나 실질적인 블루투스 SIG의 강력한 기능으로 어려움이 존재한다. 따라서 우리나라는 정부 차원에서 한국 블루투스 포럼을 지원하고 블루투스 개발에 관련된 연구 과제를 지원하는 한편 주파수 대역 관련 국내법규를 외국과 동일하게 정비했다. 또한 블루투스 전문 시험기관 설립을 추진해 전문 인력을 양성하고 있으며 무선통신 활성화 전담반을 운영하는 등 여러 지원을 벌이고 있다.

이렇듯 해결해야 할 여러 문제점이 있지만 휴대폰 업체는 블루투스 채택을 표명하고 있고 사용주파수도 2.4GHz로 세계 공통이기 때문에 전 세계로 마케팅을 하기에 용이하다. 또한 원칩화가 쉽기 때문에 낮은 가격으로 제조할 수 있는 장점이 있어 블루투스가 커다란 시장을 형성할 것이라는 데 모두 한 목소리를 내고 있다. 또한 휴대폰에 블루투스 기술이 설치되면서 블루투스 하드웨어 비용은 더욱 저렴해질 것으로 보인다.


■ 블루투스 기술의 미래

블루투스 SIG는 와이미디어 얼라이언스(WiMedia Alliance)와 협력해 UWB(Ultra-wideband)를 블루투스 기술을 위한 초고속 채널로 도입했다. 지난해 와이브리 기술을 블루투스 기술에 영입해 초저전력 블루투스 규격을 마련 중이며 초고속 기술과 초저전력 규격(bluetooth Low Energy and High Speed technology) 모두 올해 안에 프로토타이프 단계를 거쳐 내년 상반기 중 발표될 예정이다.

초전력 블루투스 기술은 저 배터리 용량 장치와 연결할 수 있는 블루투스 기술을 강화시킨다. 센서, 손목시계 및 현존하는 기타 기기를 위한 광대한 시장을 열 뿐 아니라 소형 저 전력 디바이스를 휴대폰과 연결할 수 있게 하는 능력으로 인해 지금까지 개발되지 않은 완전히 새로운 애플리케이션의 신천지를 열 것으로 보인다.


초저전력 블루투스 기술은 위치기반서비스(LBS)에 새로운 기회를 창조할 것으로 기대돼 소비자가 정류장에서 버스 운행 스케줄, 가게 진열대에서 제품 정보, 공항 게이트에서 항공 스케줄을 다운 받을 수 있게 된다. 집에서는 휴대폰으로 TV나 온도 조절기는 물론 가전제품까지도 컨트롤하는 리모컨 역할을 수행할 수 있게 될 전망이다. 올해 블루투스 초전력 기술은 소비자를 위한 초전력 기술 중 제 1순위로 자리매김했으며 2009년 말 경 시장에 출시를 목표로 하고 있다.

수명이 길고 전력공급이 필요 없는 임베디드 무선기술 애플리케이션에 대한 수요는 적합한 기술이 개발되기 훨씬 전부터 존재했다. 초저전력 블루투스 기술로 인해 편리한 연결성이 현실화될 것이며 그 중심에는 이미 검증된 글로벌 표준이 자리할 것이다.

또한 블루투스 고속기술은 UWB 또는 802.11 스펙트럼을 사용해 벌크 데이터 전환을 실행할 수 있는 능력을 가진 엔터테인먼트 팬의 개발을 향상시킬 수 있기 때문에 업체뿐만 아니라 소비자까지도 기대를 모으고 있다.

오랜 시간 블루투스 기술을 분석해온 ABI 리서치 스튜어트 칼로우는 “블루투스 기술에 대한 소비자 인지도가 높아지고 이에 대한 수요가 발생함에 따라 휴대폰 제조업체는 제품을 차별화하고 수익률을 높이기 위해 블루투스 기술을 도입하기 시작했다”며 “이제 매우 낮은 비용으로 블루투스 칩을 휴대폰에 추가할 수 있을 뿐만 아니라 이는 고수익 주변기기라는 새로운 시장을 열었다”고 진단했다. 
 
이어 “블루투스 기술이 더 널리 도입되면서 더 다양하고 새로운 제품에 이 기술력이 포함되도록 만들었다”며 “블루투스 탑재 재킷, 블루투스 헤드셋이 내장된 오토바이 헬멧 및 선글라스, 플레이스테이션3 및 닌텐도 위를 위한 게임 컨트롤러 등이 그 예”라고 말했다. 또한 “향후에는 홈 엔터테인먼트와 의료 및 운동 디바이스 분야에서도 큰 성공을 거둘 수 있을 것으로 기대된다”고 덧붙였다.