블루투스가 맞이한 제3의 물결

[테크월드뉴스=박예송 기자] 블루투스 무선 기술은 지금까지 출시된 무선 솔루션 중 가장 성공적인 기술 중 하나다. 일반적으로 블루투스 기술에 대한 소비자의 관심은 크지 않지만 블루투스는 웨어러블 및 센서, IoT 애플리케이션을 지원하며 계속 진화해 왔다.

지금까지 블루투스는 두 차례의 혁신을 거쳤다. 해외 언론 매체 EE타임즈는 블루투스의 현재가 셀룰러(Cellular) 산업의 5G 전환과 와이파이 얼라이언스(WiFi Alliance)의 WiFi 7 등장과 비슷하다며 블루투스의 새로운 물결이 시작됐다고 설명했다.

▶제1물결: 블루투스의 상용화

블루투스 혁신의 첫 번째 물결은 블루투스 표준화를 통한 상용화다.

1990년대 블루투스의 등장은 혁신적이었지만 실용적이지 못했다. 기업마다 기술과 방식, 기능이 달랐다. 이로 인해 타 개발사 제품과는 블루투스 호환이 이뤄지지 않았다.

이를 개선하기 위해 에릭슨, IBM, 인텔, 노키아, 도시바 등 창립 멤버들이 1998년에 블루투스 SIG(Bluetooth Special Interest Group)를 설립했다. 이후 마이크로소프트, 애플, 레노버가 이사회에 추가됐고 현재 블루투스 SIG의 회원사는 전 세계적으로 3만 8000개 이상이다.

처음 이러한 기업들이 협력하게 된 계기는 급성장하는 휴대폰과 노트북 컴퓨터, 무선 헤드셋, 자동차 오디오 등 단거리 개인용 무선 네트워크(WPAN) 통신의 상호 운용성을 표준화하기 위해서다. 이후 2년 만에 블루투스 1.0 사양이 출시되고 최초의 블루투스 핸드폰과 무선 헤드셋도 출시됐다.

그러나 초기 블루투스는 많은 전력을 사용해 배터리가 빨리 소모된다는 단점이 있었다.

▶제2물결: 저전력 BLE의 혁신

블루투스 혁신의 두 번째 물결은 노키아의 와이브리(Wibree) 기술이 2010년 블루투스 4.0 사양의 일부로 채택되면서 시작됐다. 일반적으로 BLE(Bluetooth Low Energy)라고도 불린다. 이전에는 쌍방향 통신만 지원했다면 블루투스 4.0 부터는 일방향 통신 또한 가능하게 되면서 저전력 무선 기능을 제공했다.

블루투스 저전력 기술은 3V 코인셀배터리에서 15mA의 활성 무선 전류를 목표로 했다. 지금은 5mA 미만의 활성 무선 전류를 달성하면서 목표치를 훨씬 뛰어넘었다.

BLE는 단거리 어플리케이션용으로 설계되어 범위가 제한적이다. 벽, 인체 등 주변에 있는 장애물이나 전송거리에 영향을 받는다. 낮은 전송 속도와 적은 데이터 처리 용량도 한계로 지적됐다.

▶블루투스 3물결의 3가지 핵심 기능

새로운 물결의 핵심 기능은 블루투스 LE 오디오, PAwR(Periodic Advertising with Responses), 채널 사운드 세 가지다.

블루투스 LE 오디오는 차세대 블루투스 오디오로 기존 블루투스 오디오의 성능을 향상시킴은 물론 보청기에 대한 지원을 추가했다. LE 오디오는 LC3 오디오 코덱을 사용해 멀티 스트림, 저전력, 고품질 무선 오디오를 제공한다.

LC3은 낮은 데이터 전송 속도에서도 한층 높은 품질을 제공한다. 블루투스 LE 오디오를 사용하면 헤드셋을 여러 장치에 동시 연결할 수 있다. 이는 LE 오디오 표준에서 다중 스트림이 구현됐기 때문이다.

이러한 기능은 보청기 분야에도 구현될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 미국 청각학회 연례 히어테크 콘퍼런스에서 의사들은 보청기 및 청취 장치를 지원하도록 설계된 블루투스 LE 오디오에 기대감을 표시했다.

PAwR기술도 이러한 변화의 일부다. PAwR은 최대 수만 대의 디바이스가 통신할 수 있도록 설계된 새로운 전송 방식이다.

주요 대상 응용 분야는 전자가격 표시(ESL)이다. 소매 제품 가격 및 제품 재고를 반영할 뿐만 아니라 부패하기 쉬운 제품 품질 관리, 재입고 관리 등 진열대에서 제품 검색을 용이하게 해 운영 효율성과 향상된 소비자 경험을 제공한다.

월마트(Walmart)는 최근 12~18개월 동안 6천만 개의 ESL을 위해 500개 지점에 블루투스 PAwR을 배포하고 더 많은 월마트 매장으로 확장할 것이라고 발표했다.

이외에도 가정 및 건물에서 타사 블루투스 디바이스와 상호 운용할 수 있는 보안 및 안전 센서에 적용할 수 있다. 접근이 불가능했던 밀폐형 배터리 모듈을 무선으로 모니터링하고 제어해 배터리팩의 안전한 작동과 성능을 보장하는 전기 자동차 배터리 관리 시스템(BMS)에도 적합하다. 농업용 수분 센서는 블루투스 코딩 PHY의 조합을 통해 게이트웨이에서 1km 떨어진 곳에서도 효율적으로 통신할 수 있다.

마지막 핵심 기능은 무선 환경을 평가하는 ‘채널 사운딩’이다. 무선 신호는 지형과 장애물로 인해 다중 경로로 전파되면서 신호가 변하는데 이를 최소화하기 위한 기술이다. 이전에는 고정밀 거리 측정(HADM)으로 불렸다.

블루투스 5.1 사양에 기존의 RSSI 측정을 넘어 AoA(Angle of Arrval) 및 AoD(Angle of Departure)를 포함하는 방향 탐지 기능을 도입해 위치 및 추적을 지원했다. 그러나 보안 액세스, 디지털 키, 근접 서비스, 실시간 위치 서비스 등 일상의 디지털 화를 위해 더 높은 정확성을 필요로 한다.

블루투스 SIG 회원사인 IMEC에 따르면 블루투스 채널 사운딩 기술은 10cm의 정확도를 달성할 수 있다. 이는 블루투스 통신과 거리 측정, 위치 파악 기능을 활용하는 경우에 중요하게 작용한다.

ABI 리서치에 따르면 블루투스 디바이스 출하량이 2022년 연간 49억 대에서 2027년에는 76억 이상 늘어날 것으로 예측된다. 블루투스 사용이 점점 더 많아질 것으로 예상되면서 보안 문제도 중요하게 여겨지고 있다. 가장 최신 버전의 블루투스 5.3은 호스트와 컨트롤러 간의 암호화 키 제어를 강화해 보안 기능을 향상시켰다. 또한 더 빠른 프로세스 또한 보안 향상에 기여할 것으로 보인다.