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1954호 2020.07.08.
1954호2020.07.08.
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1954호
기획시리즈 2이기종 기술기반 스마트 제조 시스템 표준 및 상호운용성 동향
[최상수/(주)아이지아이 코리아]
Ⅰ. 스마트 제조 시스템이란
Ⅱ. 스마트 제조 기술과 표준
Ⅲ. 레퍼런스 아키텍처
Ⅳ. 결론
ICT 신기술 14Post-코로나 시대의 뉴노멀 기반 DID와 디지털화폐 동향
[이중엽·이강효/소프트웨어정책연구소 외]
Ⅰ. 서론
Ⅱ. 분산 신원인증 현황
Ⅲ. 디지털화폐 동향
Ⅳ. 맺음말
ICT R&D 동향 28마이크로 코히어런트 광수신 모듈 기술
[김종회/한국전자통신연구원]
멀티 서비스 네트워킹을 위한 프로그래머블 스위치 가상화 기술
[백상헌/고려대학교]
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*
I. 스마트 제조 시스템이란
4차 산업혁명 시대의 도래로 글로벌 기업들은 최신 정보통신기술(Information and
Communication Technology: ICT)을 기반으로 스마트 제조 시스템을 개발하고 있으
며, 다양한 베스트 프랙티스들을 발표하고 있다[1].
제조 우위를 선점하기 위한 국가의 경쟁 또한 치열하다[2]. 제조 강국 독일에서는 인더
* 본 내용은 최상수 대표(☎ 02-6959-0341, [email protected])에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.
세계는 지금 ‘4차 산업혁명’에 직면해 있다. 독일의 ‘인더스트리 4.0(Industry 4.0)’, 미국의 ‘산업 인터넷(Industrial Internet)’, 일본의 ‘로봇신전략(Robot Strategy)’, 중국의 ‘제조 2025’는 4차 산업혁명을 선도하는 대표적인 사례들이다. 4차 산업혁명의 핵심은 스마트 제조이다. 글로벌 제조 기업들은 스마트 제조 시스템을 기반으로 제조 패러다임을 변화시키고 있다. 스마트 제조 시스템은 각 회사의 고유한 제조 환경에 맞는 최신 정보통신기술(Information and Communication Technology)들의 융합을 통해 조화롭게 개발되어야 한다. 이를 위해 이기종(Heterogeneous) 기술, 시스템, 표준들 간의 상호운용성(Interoperability) 확보는 필수이다. 본 고에서는 스마트 제조 시스템 개발과 관련한 기술 표준들과 레퍼런스 아키텍처들을 살펴봄으로써 최신 ICT 기술들의 융합을 통해 구축되는 스마트 제조 시스템에 대한 이해를 돕고자 한다.
chapter 1
이기종 기술기반 스마트 제조 시스템 표준 및 상호운용성 동향
•••최상수 ‖ (주)아이지아이 코리아 대표이사
기획시리즈
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스트리 4.0이라 불리는 민-관-학 프로젝트를 정부주도로 추진하고 있다. 연결된 공장을
통해 사물인터넷과 인터넷 서비스를 제조업과 융합하여 지금까지는 없었던 가치와 비즈니
스 모델을 창출하기 위한 선도적 시도를 하고 있다. 인더스트리 4.0의 최종 결과물은 스마
트팩토리(Smart Factory)로 구현된다. 미국은 대통령 과학기술자문위원회(President’s
Council of Advisors on Science and Technology: PCAST)의 권고로 첨단 제조 파트
너십 프로그램을 발족시켰다. 스마트 제조 리더십 연합체(Smart Manufacturing Leadership
Coalition: SMLC)와 미국표준기술연구소(National Institute of Standards and
Technology: NIST)를 중심으로 스마트 제조에 대한 활발한 연구를 진행하고 있다.
일본은 소사이어티 5.0, 커넥티드 인더스트리즈 정책을 발표하였다. 제조 분야의 주요 정책은 스마트팩토리 시범사업, IIoT(산업용 IoT) 플랫폼 연계, 스타트업 팩토리 구축 지원, 테스트베드 시범사업 등 4가지로 구성된다. 중국은 제조업 활성화와 제조 강국 건설을 위해 향후 30년간 3단계 제조업 혁신을 통해 세계 제조업 선도국가 지위를 확립하는 것을 목표로 제조 2025를 추진하고 있다. 한국도 제조 3.0을 추진하며 정부 주도로 스마트 제조 원천 기술 개발, 스마트팩토리 보급 확산 사업을 추진하고 있다.
본 고에서는 스마트 제조 시스템을 구성하는 이기종(Heterogeneous) 기술들과 표준들에 대해 살펴보고, 상호운용성(Interoperability) 확보를 위한 연구 동향에 대해 소개한다. 이를 위해, 먼저 II장에서는 스마트 제조 관련 기술, 시스템, 및 표준들에 대해 기술한다. III장에서는 현재 활용되고 있는 레퍼런스 모델과 아키텍처에 대해 설명하고, V장에서 본 고의 결론을 제시한다.
II. 스마트 제조 기술과 표준
[그림 1]은 원자재 관리, 생산, 물류, 서비스 및 제품을 포함한 모든 제조 기업 기능이
통합 시스템으로 네트워크에 연결되고, 생산이 사이버-물리 생산 시스템(Cyber-Physical
Production System: CPPS)을 통해 제어되는 스마트 제조 시스템의 개념을 보여 준다
[3]. CPPS는 분산 소프트웨어 서비스(Internet of Service: IoS) 및 분산 장치 및 장비
(Internet of Things, IoT)를 통해 엔터프라이즈 소프트웨어와 지속적으로 정보를 교환
하는 실제 생산 현장과 연결된 가상의 팩토리 모델로 구성된다. CPPS의 분석 기능은 전체
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생산 프로세스를 최적으로 제어하기 위한 동적 계획을 생성할 수 있다.
스마트 제조 시스템을 위한 많은 표준들이 IoS와 IoT를 중심으로 개발되고 있다.
IoT 영역에서는 중국에서 제안한 사물인터넷 참조구조를 정의하는 ISO/IEC 30141
[4]이 있으며, IEEE 802.24[5]도 대표적인 표준 활동이다. 유럽과 미국을 중심으로 구성
된 “IEC SG8 Industry 4.0-Smart Manufacturing”[3] 전략그룹은 현재 활발하게 사물
인터넷(IoT) 아키텍처 프레임워크 국제 표준화 활동을 추진하고 있는 IEEE P2413-
Standard for an Architectural Framework for the Internet of Things(IoT)와 상호
협력을 추진하고 있다. oneM2M[6]은 지역별로 들쭉날쭉한 M2M 표준때문에 국제적으
로 제품을 호환할 수 없는 현실을 개선하기 위해 결성했다. SCADA(Supervisory Control
And Data Acquisition) 및 장치 레벨에서는 OPC UA[7], MTConnect[8], PackML[9]
및 BatchML[10]과 같은 표준들이 활용되고 있다.
IoS 영역에서는 제조기업에서 활용되는 대표 시스템들을 중심으로 표준 개발이 진행되
고 있으며, 이미 제조 기업에서 그 활용도가 매우 높기에 관련 표준의 성숙도 또한 높은
편이다. PLM(Product Lifecycle Management)과 관련해서는 STEP 242[11]이 대표적
표준이고, SCM(Supply Chain Management), ERP(Enterprise Resource Planning)
와 관련해서는 OAGIS[12], SCOR[13]가 대표적이며, MES(Manufacturing Execution
<자료> Choi, S., Kang, G., Jung, K., Kulvatunyou, B., Morris, K. C., "Applications of the factory design and improvement reference activity model," In IFIP International Conference on Advances in Production Management Systems, 2016, 697-704.
[그림 1] 스마트 제조 시스템 개념도
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[표 1] IoS 관련 시스템과 기능들
System)와 관련해서는 ISA-95[14]가 대표적이다. [표 1]은 IoS와 관련한 PLM, ERP,
SCM, MES에 대한 대표적인 기능들을 정리한 것이다[15].
IEC 62264[16]는 기업 제어 시스템 통합을 위한 국제 표준이며 ISA 95를 토대로 한다.
IEC 62264는 MOM(Manufacturing Operations Management) 도메인에 속한 활동
모델과 기능 모델, 객체 모델을 정의한다. ISO 22400[17] 제조업 관리에 사용되는 핵심
성능 지표(KPI)를 정의하고 있다.
III. 레퍼런스 아키텍처
스마트 제조는 사물인터넷, 빅데이터, 클라우드컴퓨팅, 인공지능, 모델링&시뮬레이션,
VR/AR, 적층 가공, CNC 공작 기계, 및 협업 로봇과 같은 최첨단 정보기술(IT)과 운영기
술(OT)의 융합을 통해 실현된다[2]. 이러한 이기종 기술들이 융합되고, 통합되기 위한 상
호운용성 확보가 무엇보다 중요하다. 최근 스마트 제조를 위한 통합 및 상호운용성 문제를
해결하기 위해 레퍼런스 모델과 아키텍처가 개발되었다.
IoS Function
PLM(Product Lifecycle Management)
Product design(CAx); Product and Portfolio Management(PPM); Product Data Management(PDM); Manufacturing Process Management(MPM)
ERP(Enterprise Resource Planning)
Product planning; Cost/Pricing management; Project management; Demand forecasting; Manufacturing or service delivery management; Marketing and sales management; Resource management; Inventory managementFinancial management
SCM(Supply Chain Management)
Inventory management; Distribution/Warehouse management; Order Management; Procurement/Supplier management; Transportation management; Shipping and payment management; Customer relationship management; Supplier relationship management; Channel management
MES(Manufacturing Execution System)
Resource Allocation and Status; Operations/Detail Scheduling; Dispatching Production Units; Document Control; Data Collection/Acquisition; Labor Management; Quality Management; Process ManagementMaintenance Management; Product Tracking and Genealogy; Performance Analysis
<자료> Choi, S., Jung, K., Kulvatunyou, B., Morris, K. C., “An analysis of technologies and standards for designing smartmanufacturing systems,” J Res Natl Inst Stan, 121, 2016, 422-433.
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RAMI 4.0은 독일에 기반을 둔 여러 산·학·연 파트너들에 의해 개발되었다[18]. RAMI
4.0은 [그림 2]와 같이 제조 산업을 위한 일련의 추상 계층들을 제안하여 상호운용성을
해결한다. 각 레이어에 대한 설명은 다음과 같다[19].
① 비즈니스 계층(Business Layer): 이 계층은 서비스 및 제공하는 제품과 같은 비즈니
스 구성 요소에 대한 비즈니스 모델과 정보로 구성된다.
② 기능 계층(Functional Layer): 아키텍처 모델의 기능들이 특성화되고, 상세화되며,
그 관계들이 설정된다.
③ 정보 계층(Information Layer): 이 계층은 아키텍처에서 사용되는 데이터와 정보를
제어하고 관리한다.
④ 통신 계층(Communication Layer): 계층, 시스템, 및 실행되는 모든 구성 요소 간
의 통신은 동시에 상호 운용이 가능하다.
⑤ 통합 계층(Integration Layer): 이 계층은 이 아키텍처의 모든 계층과 물리적 구성
요소들을 연결한다. 또한 네트워크 및 소프트웨어 통합에 대해서도 다룬다.
⑥ 자산 계층(Asset Layer): 현실 세계에 존재하는 사람, 설비 등과 같은 물리적인 객체
들을 포함한다.
RAMI 4.0 모델은 기존 접근 방식들을 연구하고, 이를 상호운용성 스택에 통합하면서
<자료> Hankel, M., Rexroth, B., “The reference architectural model industrie 4.0(rami 4.0),” ZVEI, 2015, 410.
[그림 2] 레퍼런스 아키텍처 모델 RAMI 4.0
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개발되었다. OPC-UA[8], AutomationML[20] 및 ProSTEP 등과 같은 기존 표준들을
활용하여 상호운용성 스택을 설계하고 구축하였다. 또한, 이 아키텍처에는 수명주기 개선
및 가치 흐름 매핑을 위해 IEC 62890[21] 기능들이 통합되었다.
IBM은 [그림 3]과 같이 기능이 분산된 두 개의 계층으로 구성된 레퍼런스 모델 기반의
인더스트리 4.0 아키텍처를 소개했다[22]. 엣지(Edge) 계층은 레거시 시스템 및 장비들을
연결하고, 이들이 따르는 프로토콜과 통합하는 역할을 담당한다. 플랜트 및 엔터프라이즈
계층은 하이브리드 클라우드 또는 플랫폼으로 전반적인 의사결정을 위한 데이터 기반 분
석을 수행한다. IBM의 아키텍처는 OPC-UA 통신 표준을 통합하고, ISA-95 사양을 고려
하여 설계되었다.
<자료> Rouse,W.B., Sage, A.P., “Handbook of Systems Engineering and Management,” JohnWiley & Sons: Hoboken, NJ, USA, 2009; ISBN 9780470083536.
[그림 3] 엣지와 플랫폼 계층으로 구성된 IBM Industry 4.0 아키텍처
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미국표준기술연구소는 [그림 4]와 같이 OT와 IT를 연결하여 스마트 제조를 목표로 하
는 서비스 지향 아키텍처를 제안했다[23]. 모든 이해 관계자가 연락할 수 있도록 BI
(Business Intelligence) 서비스 또한 제공한다. IT 도메인 서비스는 시스템 수준에서
엔터프라이즈 수준에 이르는 모든 IT 운영 요소들로 구성된다. OT 도메인 서비스는 작업
현장의 구성 요소인 물리적 레벨에 지정된 프로세스와 태스크를 처리한다. 모델링&시뮬
레이션 서비스를 수행하는 디지털 팩토리 영역의 가상 도메인도 아키텍처에 포함되어 있다.
미국표준기술연구소는 스마트 제조를 위한 FDI(Factory Design and Improvement)
[24]와 같은 스마트 공장 설계·분석을 위한 레퍼런스 모델도 개발하였다. FDI는 공장,
제조 라인, 프로세스 및 장비 설계 운영과 관련한 글로벌 제조 기업 프로세스를 기반으로
개발되었다. 4개의 액티비티와 28개의 태스크로 구성되어 있다. FDI는 IDEF0로 모델링
<자료> Lu, Y., Riddick, F., Ivezic, N., “The Paradigm Shift in Smart Manufacturing System Architecture,” In IFIP International Conference on Advances in Production Management Systems, 2016, 767-776.
[그림 4] 스마트 제조를 위한 NIST 서비스 지향 아키텍처
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된 후 XML과 JSON 형태의 데이터 모델로 개발되었다. [그림 5]는 FDI 레퍼런스 모델을
기반으로 개발된 클라우드 기반 디지털 트윈 시스템의 적용 사례들을 보여준다. MES,
IIOT 플랫폼과 웹서비스를 통해 연결되어 핵심 성능 지표(KPI)들과 데이터들을 디지털
트윈을 기반으로 실감형 3D로 가시화하며, 빅데이터 분석, 인공지능, 및 모델링&시뮬레
이션 솔루션들과 연결되어 실시간 분석을 수행한다.
일본은 다양한 기업의 커넥티드 제조에 대한 사업 시나리오 및 이용사례의 구축을 지원
하고, 향후 지속적으로 변경될 수 있도록 느슨하게 정의된 표준 저장소를 제공하고 관리할
[Semiconductor fabrication plant]
[Shipbuilding Yard]
[Chemical Plant]
<자료> SIEMENS(http://www.igiamerica.com 발췌)
[그림 5] FDI 레퍼런스 모델 기반 클라우드 디지털 트윈 사례
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수 있도록 하기 위한 산업가치사슬 이니셔티브(Industrial Value Chain Initiative: IVI)
를 발족하였다. [그림 6]은 느슨하게 정의된 표준으로 개발된 참조 아키텍처를 보여준다
[25]. IVI는 제조 산업의 요구들을 기반으로 상향식 접근 방식을 통해 기술들을 연결하는
것을 목표로 한다. 산업가치사슬 레퍼런스 아키텍처는 두 가지 창의적인 개념을 제공한다.
하나는 스마트 제조의 자율 단위를 제시하는 스마트 제조 유닛(Smart Manufacturing
Unit: SMU)이다. SMU는 산업수요의 다양성과 개성에 맞닥뜨려 제조 조직의 자율단위
상호소통과 연계를 통해 생산성과 효율성을 획기적으로 향상시키는 시스템이다. 개별
SMU는 자산, 활동, 관리의 세 축으로 구성된다. 또 다른 하나는 일반적인 기능 블록으로
엔지니어링 흐름, 수요와 공급 흐름, 조직 계층화 수준을 기반으로 전체 스마트 제조를
모델링하는 데 활용된다.
IV. 결론
선진국과 글로벌 제조기업들을 중심으로 최신 ICT와 OT가 융합되어 스마트팩토리가
구축되고 있다. 빅데이터, 인공지능, VR/AR, 모델링&시뮬레이션, 적층제조, 클라우드 서
비스와 같은 최신 기술들은 스마트 제조를 위해 필수적인 기술들이며, 다양한 제조 산업의
환경과 활용 목적에 맞게 유연하게 연결·통합되어야 한다. 이를 위해 레퍼런스 아키텍처를
<자료> Takahashi, K., Ogata, Y., Nonaka, Y., “A proposal of unified reference model for smart manufacturing,” In 13th ieee conference on automation science and engineering, 2017, 964-969.
[그림 6] 산업가치사슬 레퍼런스 아키텍처
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기반으로 기존에 존재하는 국제 표준들을 활용하는 것은 선택이 아니라 필수가 되었다.
현재 우리나라도 ISO TC 184(산업데이터), IEC TC 65(산업 공정 측정, 제어 및 자동
화) 등과 같은 스마트제조 국제 표준화에 활발히 참여하고 있고, ISO/IEC JTC 1, IEEE,
OCF(Open Connectivity Foundation), IIC(Industrial Internet Consortium)와 같
은 IoT, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅, 보안, CPS 등 제조와 관련된 정보통신기술 표준 개발
에도 기여하고 있다. 또한, 국가기술표준원의 주도로 국내 표준 개발을 추진하고 있다.
현재는 독일과 미국의 스마트 제조 관련 기술 기업들이 제조 생태계를 선점하고 있다.
우리나라는 세계적인 제조 기업들을 보유한 제조 강국이며, ICT 기술이 가장 빠르게 적용
되는 훌륭한 인프라를 보유하고 있다. 이런 우수한 환경을 기반으로 국내 스마트 제조
기술 기업들이 세계적으로 성장해 나가야 할 것이며, 이를 위해 산·학·연이 긴밀하게 협력
하며 우리나라 실정에 맞는 스마트 제조 고도화 기술을 개발해야 한다. 다양한 제조 산업
에서 최신 ICT 기술들의 융합을 통해 구축되는 스마트팩토리 베스트 프랙티스들이 활발
히 발표되고, 공유되길 기대한다.
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정보통신기획평가원 13
[23] Lu, Y., Riddick, F., Ivezic, N., “The Paradigm Shift in Smart Manufacturing System Architecture,” In IFIP International Conference on Advances in Production Management Systems, 2016, 767-776,
[24] Jung, K., Choi, S., Kulvatunyou, B., Cho, H., Morris, K. C., “A reference activity model for smart factory design and improvement,” Production planning & control, 28(2), 2017, 108-122.
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주간기술동향 2020. 7. 8.
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I. 서론
디지털 전환(Digital Transformation)은 4차 산업혁명과 함께 관심을 받아왔다. 일정
영역에서 변화가 진행되고 있지만 와해성 기술(Disruptive Technology)에 기반한 혁신
은 예상보다 더디게 진행될 것으로 보였다. 전면적인 디지털 전환은 산업의 혁신뿐만 아니
라 개인·사회의 생활방식까지 디지털화되는 것으로 본다. 이를 위해서는 단순한 신기술의
접목만이 아니라 [그림 1]과 같이 가치사슬 전반의 혁신을 통해 기존의 경험을 재설계하여
새로운 비즈니스와 가치를 도출하는 것이 필요하다. 예를 들어, 음반시장의 패러다임은
LP와 카세트테이프에서 CD(Digitization)로, 이후 다시 MP3(Digitalization)로 바뀐 바
있다. 음원 불법복제에 대한 규제와 MP3 플레이어 경쟁이 이루어지던 시점에 애플은
iTunes를 선보이며 새로운 비즈니스 모델을 설계했다. 산업과 사회 전반의 디지털 전환을
위해서는 더욱 많은 부분이 고려되어야 할 것이다. 현재 진행되고 있는 스마트워크·스마트
교육·스마트공장 등을 위한 기술 인프라 구축과 함께 제도와 인식의 변화가 요구되는 이유
이다.
* 본 내용은 이중엽 선임연구원(☎ 031-739-7381, [email protected])에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.
chapter 2
Post-코로나 시대의 뉴노멀 기반 DID와 디지털화폐 동향
•••이중엽 ‖이강효 ‖
소프트웨어정책연구소 선임연구원한국인터넷진흥원 선임연구원
ICT 신기술
ICT 신기술
정보통신기획평가원 15
최근 발생한 COVID-19는 아직도 전 세계적으로 위협이 되고 있으며 사회·경제적 위기
를 초래하고 있다. 재난 극복이 최우선 과제인 점은 분명하다. 다만, 이를 잘 극복할 경우
본격적인 디지털 전환 사회로 혁신하는 계기가 될 가능성이 있다는 점은 코로나의 역설이
<자료> 소프트웨어정책연구소 자체 작성
[그림 1] 디지털 전환 관련 구분
<자료> 윤기영, “신종 코로나 이후의 디지털 전환”, 소프트웨어정책연구소, SW중심사회 2020년 3월호, 2020. 3.
[그림 2] 신종 코로나 바이러스 팬데믹 선언으로 인한 미래전개도
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라고 볼 수 있다.
재택근무와 원격교육은 오랫동안 논의되어 왔으나, 이번 사태를 계기로 경제활동 인구
의 상당수가 참여하는 대규모 확산이 이루어지고 있다. 이런 점에서 COVID-19의 영향이
줄어든 이후에도 기존과는 다른 생활 모습(뉴노멀, New Normal)이 자리잡을 것이라는
전망도 나오고 있다. [그림 2]는 이러한 전반적인 변화를 예상하여 작성된 미래전개도이다.
향후 전면적인 디지털 전환은 업무형태·생활환경 등 가치체계 전반의 변화를 유도해
갈 것이라 생각할 수 있다. 이를 위해 디지털 기술이 얼마나 사회적 거리를 극복할 수
있는지가 관건이 될 것이다. 본 고는 이런 점에서 신뢰를 구현할 수 있는 디지털 기술
관련 동향에 대해 주목하였다. 비대면 경제에서는 사람·기관을 기반으로 구성되어 온 신뢰
를 기술에 기반한 신뢰로 변화시키는 것이 필요하다. 이를 위한 기반으로 분산 신원인증
(Decentralized Identity: DID)과 디지털화폐를 중점적으로 살폈다.
II. 분산 신원인증 현황
1. 개요
분산 신원인증(DID)은 가트너의 “블록체인 기술 하이프 사이클”에서 부풀려진 기대의 정점(Peak of Inflated Expectations)에 위치하고 있는 블록체인 기반 인증기술이다[2].
초기 인터넷에서는 개별 신원 모델로 사용자를 식별했다. 사용자는 웹서비스를 이용하기 위해서 개별 사이트마다 아이디를 생성하고, 비밀번호를 입력함으로써 본인확인 절차를 거쳤다. 사용자는 이용 서비스가 증가할수록 아이디와 비밀번호 관리에 대한 부담이 늘어났다. [표 1]과 같이 이를 개선한 것이 연합 신원관리 모델로 SNS나 포털사이트의 계정을 이용하여 다른 웹서비스를 사용하도록 지원했다. 그러나 이 모델도 기업/기관에서 사용자의 신원 데이터를 관리하는 점은 동일하다. 그리고 개인정보 침해 및 유출사고에 대한 우려도 지속되었다.
DID는 개인정보 관리와 인증을 근본적으로 개선하는 모델로 최근 주목받고 있다. 온라
인 환경에서 사용자가 신원 데이터를 직접 관리하는 것이 자기주권 신원(Self- Sovereign
Identity: SSI) 모델이다[3]. DID는 이를 기반으로 오프라인에서 신원 확인을 관리하는
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[표 1] 신원관리 모델의 진화
것처럼 온라인에서 사용자 스스로 자신의 신원정보를 관리·통제할 수 있다. 사용자는 검증
기관의 요청에 따라 증명목적에 적합한 정보만을 선택하여 제공함으로써 신원 확인이 가
능하다. 이를 확장하면 우리가 활용할 많은 서비스들은 별도의 종이문서 제출 없이 데이터
만으로 신원 또는 자격에 대한 검증이 가능하게 된다. 비대면 서비스의 수요가 더욱 늘어
날 것을 예상할 때 DID는 이를 활성화하는 중요한 기반이 될 수 있다.
2. DID 기술 설명
DID는 새로운 식별자(Identifier)로 기존의 URN(Uniform Resource Name, 통합
자원 이름) 체계를 따른다. 웹사이트를 방문하기 위해서 입력하는 URL(Uniform Resource
Locator)은 네트워크 상의 자원 위치를 알려주는 통신규약이다. DID도 URL의 한 종류로
서 DID 문서(DID Document)의 위치를 찾아가기 위해 사용한다. 일반적으로 DID는
3개의 구분자로 구성되어 있다. 다음의 이더리움 기반의 DID 사례에서 보는 것처럼 식별
자, 블록체인 네트워크, 블록체인 네트워크에서 정의한 식별자로 구성된다[4].
개별 신원 모델
⇨
연합 신원 모델
⇨
자기주권 신원 모델
- (형태) 인터넷 사이트에서 각각 ID/PW 발글
- (형태) 기존 SNS 계정으로 다른 사이트에 로그인
- (형태) 모바일로 신원증명을 제출하여 다양한 서비스 이용
- (특징) 수 많은 인터넷 사이트 가입 번거로움
- (특징) 특정 서비스에 개인 정보가 집중됨
- (특징) 개인정보를 본인이 직접 단말 내에 관리
<자료> NIST, ‘A Taxonomic Approach to Understanding Emerging Blockchain Identity Management Systems’(‘20.01), 기반 재구성
< 이더리움 기반 DID(u-Port) 예시 >
→ did:ethr:0x113deC348DFBC5Eeec3E7dFCD4f7fD8675E75FD1 ① URN 스킴(Scheme)을 “did”로 시작 ② DID 문서가 저장되어 있는 이더리움 블록체인 네트워크인 “ethr”로 표기 ③ “0x113deC348DFBC5Eeec3E7dFCD4f7fD8675E75FD1”는 이더리움 주소를 유일한 ID 값으로써 사용함 ※ 블록체인에 따라 ③번 값 규칙은 달라질 수 있음
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[그림 3]과 같이 DID를 이용한 입사지원 시나리오를 살펴보면, 입사지원자(사용자)는
대학교(발행기관)에 본인의 졸업정보(예; 학위번호, 학위명, 수여일자 등)를 요청한다. 대학
교는 요청정보를 확인하여 문제가 없다면 전자서명 후 입사지원자에게 인증서(Credential)
를 발행한다. 이때, 대학교의 DID 정보도 인증서에 함께 저장된다. 입사지원자는 인증서
를 모바일 전자지갑에 보관하며, 입사지원 시 인증서에 전자서명하여 지원기업(검증기관)
에 제출한다. 기업은 입사지원자와 대학교의 DID를 통해 블록체인에 저장되어 있는 전자
서명 검증정보를 전달받아 인증서의 졸업정보를 확인한다.
신원증명은 사용자가 발급기관으로부터 발행받고 필요에 따라 검증기관에 제출하는 증
명 단위를 말한다. 신원증명은 주체(Id), 유형(Type), 자격주체(CredentialSubject)로 구
성되어 있다. 기존 ICT 환경에서는 신원정보를 검증하기 위해서 여러 정보가 필요했지만,
DID에서는 최소한의 정보만으로도 검증이 가능하다. [표 2]와 같이 DID 문서에는 주로
ID(id), 인증(authentication), 서비스(service) 3개 속성으로 구성된다.
신원증명 및 DID 문서는 시나리오에 따라 다양하게 구성할 수 있으며, DID 서비스
간 상호연동 및 호환성을 이루기 위해서는 표준화가 필요한 상황이다. W3C를 중심으로
DID에 대한 표준화 작업이 진행되고 있지만 현재는 DID를 제공하는 기업마다 사용하는
암호 알고리즘 및 DID 생성, 읽기, 수정, 삭제 등의 기준이 다르다. 상호연동을 위해 별도
<자료> 한국인터넷진흥원 자체 작성
[그림 3] DID 기술 설명(입사지원 시나리오)
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[표 2] 인증서 및 DID 문서 속성
의 계층이나 모듈이 필요할 수도 있다. 이를 위해서 별도의 통신계층(Universal Resolver)을 개발하여 서비스에 관계없이 검증 가능한 신원관리 체계를 구축하기도 한다. DID는 높은 잠재력을 가진 기술이지만 초기 단계로, 기획, 개발 단계부터 상호연동을 고려해야 할 것이다.
3. 국가별 신원·자격관리 관련 정책 동향
해외에서는 정부의 디지털 전환을 목표로 디지털 신분증에 대한 국가전략을 발표하며
발빠르게 움직이고 있다. EU와 뉴질랜드에서는 디지털 신분증의 법적 효력 규정, 프레임
워크 마련을 통한 디지털 전환을 촉진하는 국가전략을 발표했다. 싱가포르와 호주의 디지
털 전략에서는 디지털 신분증을 공공·민간 영역으로 확대하여 서비스 가입절차를 간소화
하는 국민 편의성에 주목하고 있다. 해외에서는 데이터만으로 안전하고 간편하게 신원인
증을 하기 위한 목적으로 디지털 신분증을 활용하려 한다. 최근 사용자가 데이터를 선택하
여 제출함으로써 프라이버시를 보호할 수 있는 디지털 신분증 구현기술로서 DID가 주목
받고 있다. 이에 따라 최근 EU도 디지털 신분증의 자기주권을 강화하기 위한 프레임워크
(eSSIF)를 발표하기도 했다[5].
인증서 DID 문서
① id: 인증서를 발행한 기관이나 기업, 서비스② type: 인증서의 유형③ credentialSubject: DID와 실제 검증받고자 하는 정보
① id: DID의 주체② authentication: 검증 방법, 전자서명을 검증할 공개키 정보③ service: DID 검증 등 상호작용을 위한 서비스 주소
<자료> W3C, Verifiable Credentials Data Model 및 Decentralized Identifiers, 2020. 4., 기반 재작성
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[표 3] 국가별 신원·자격관리 관련 정책 현황
4. DID 주요 서비스 동향
DID 기술은 아직 초기단계에 있지만 적용을 위한 시도는 국내외에서도 나타나고 있다.
유엔난민기구(UNHCR)는 난민들에게 DID 기반의 모바일 아이디를 제공한다[6]. 이를 통해
말레이시아 로힝야 난민들은 금융, 교육, 의료 등의 서비스를 제공받게 된다. 캐나다는 브리
티시 컬럼비아주와 온타리오주의 기업정보를 연동한 네트워크(Verifiable Organizations
Network: VON)를 구축했다[7]. 이를 통해 캐나다에서 활동 중인 기업과 기관의 정보를
제공한다. 스위스 주크(Zug)시에서는 지방정부 주도하에 시민을 대상으로 한 블록체인
기반의 신분증 발급을 파일럿 운영(2017년)했다[8]. 사용자들은 모바일 신분증을 이용하
여 온라인으로 제공하는 공공 서비스를 별도의 ID와 비밀번호 없이 이용할 수 있다
국내의 경우 행정안전부가 스마트폰 기반의 모바일 신분증에 DID 도입을 고려하고 있
다. 모바일 신분증은 공무원증을 검증한 뒤 복지카드(2021년), 운전면허증(2022년)으로
확대 도입할 예정이다[9]. 금융위원회도 금융규제 샌드박스로 “분산 ID 기반 로보어드바
이저” 사업을 지정했다[10]. 블록체인 기반 모바일 신분증을 이용하여 비대면 계좌 개설
및 자산운용 서비스 가입, 금융권 로그인 및 이체 등 금융 업무를 간편하게 처리한다.
과학기술정보통신부도 공공선도 블록체인 시범사업(2019년)을 통해 DID를 활용한 병무
민원 서비스를 시범운영한 바 있다.
국가 정책내용
EU- 전자적 거래를 위한 전자적 신원확인 및 신뢰 서비스(eIDAS) 법안 시행(2014.7.)
※ 유럽회원국간 내에서는 통일된 양식의 한 가지 서명으로 전자적 거래가 가능하도록 법적 효력을 규정
싱가포르- 디지털 신분증(National Digital Identity: NDI) 제도 시행 계획 발표(2017.5.)
※ 스마트 국가 비전의 일환으로 모든 정부 서비스에 대해 전자결제와 디지털 서명을 손쉽게 이용할 수 있도록 국민에게 디지털 신분증을 제공
호주 - 7년 내 모든 공공 서비스 온라인화를 위한 “디지털 혁신 전략”을 발표(2018.11.)※ 디지털 신원 확인 시스템(myGovID)을 확대하여 모든 공공 서비스의 로그인 시스템에 활용
뉴질랜드 - 디지털 신원 신뢰 프레임워크(Digital Identity Trust Framework)(2019.3.)※ 디지털 신원 생태계 운영을 관리하기 위한 표준, 규칙 및 계약으로 프레임워크 구성
<자료> 각국 전략발표자료 기반 재작성, 2020.
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III. 디지털화폐 동향
1. 디지털화폐 개요
국제결제은행(BIS)은 화폐에 대한 분류기준을 제시한 바 있다. 화폐거래의 대부분은 최
종적으로 중앙은행에 의해 지원되는 지급수단에 의해 이루어지고 있지만 다양한 공적,
사적 수단도 등장[11]하고 있기 때문이다. BIS가 제시한 ‘Money flower’는 이를 반영하
여 해당 화폐의 발행자(중앙은행/비중앙은행), 형태(디지털/실물), 접근정도(보편적/제한
적), 지급방식(토큰/계좌)이라는 네 가지 특성에 따라 구분되었다.
화폐는 사회적 필요성 및 의미에 따라 분류 방법을 달리해 왔다. 실제로 비트코인 이후
다양한 암호화폐가1) 등장하고2) 있으므로 이에 대한 명확한 이해를 위해 본 고에서도 BIS
기준을 적용하였다. 이를 기준으로 현재 진행되고 있는 암호화폐 및 CBDC(Central
Bank Digital Currency) 사례를 일부 추가하면 다음과 같이 세분화할 수 있다.
1) 비트코인 등에 대해서는 암호자산(화폐), 가상통화 등으로 다양하게 명칭하고 있으나 본 고에서는 BIS 분류의 적용을 위해 디지털 화폐로 포함하고 암호화폐로 표기한다.
2) 코인마켓캡 기준 5,394(2020.04.26. 현재)
<자료> BIS, “Central bank digital currencies”, 2018. 3., 한국은행, “중앙은행 디지털화폐”, 2019. 1., 재인용
[그림 4] 화폐의 분류 체계
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[표 4] 디지털화폐 유형의 세분화
비트코인과 같은 비허가형 암호화폐는 초기 등장 이후 기대와 함께 법적 성격 및 화폐로
서의 활용 가능성에 대한 의문이 여전히 남아있는 상황이다. 이에 민간 발행 암호화폐는
스테이블 코인을 중심으로 움직임이 나타나고 있다. 2019년에 페이스북이 리브라(Libra)
로 선공을 했으며 아직 규제 기관으로 인해 출시되지 않고 있으나 다른 빅테크 기업들도
규제를 완화하는 형태로 속속 참여할 것으로 예상해 볼 수 있다. 그리고 이런 흐름은 국가
나 사회의 디지털 전환 기조와 함께 더욱 빠르게 진전될 것이다. 현재 규제 체계와 잘
타협한 거버넌스 체제가 첫 번째 왕좌를 차지할 것이다. 때문에 어떻게 현재 경제 체제에
융화시키면서 선점하고 발전시킬 수 있을 지에 집중해야 할 것이다[15]. 최근 리브라는
v2.0 백서를 발표하며 기존 통화 정책 및 규제를 준수하는 방향으로 일부 선회하는 모습을
보였다. 이와 함께 중앙은행 발행 디지털화폐(CBDC) 또한 디지털 전환과 맞물리며 새로
운 국면을 맞고 있다. 한국은행도 CBDC와 관련한 새로운 입장을 최근 발표했다. 이에
본 고는 이 두 가지 동향에 대해 중점적으로 살펴보았다.
구분 세분 내용 예시
비중앙은행토큰형
디지털 화폐
암호화폐 누구나 발행 가능, 직거래 가능한 비법정화폐
비트코인(BTC), 이더리움(ETH) 등 비허가형 암호화폐(자산)
준암호화폐법정화폐에 가치 의존 스테이블코인(LibraUSD, LibraGBP 등)
한정된 주체만 발행 및 거래 가능한 코인 JPM Coin, USC, LBR(Libra Coin)
중앙은행디지털 화폐
(CBDC)
준암호화폐(토큰형)
도매용 CBDC CADcoin
소매용 CBDC Fedcoin
비암호화폐(계정형)
도매용 CBDC 지불준비금 계좌
소매용 CBDC Dinero electronico
비중앙은행계정형
디지털 화폐
범용화폐전통적 디지털 화폐 은행예금
은행예금 담보 디지털 화폐 M-Pesa 등 모바일 머니
특수목적용법정통화 표시 쿠폰, 상품권, 지역화폐
자체단위 표시 포인트, 마일리지, 게임머니
<자료> 정대영, “국제결제은행의 화폐 분류에 따른 디지털 화폐의 유형별 특징 및 시사점”, KDB미래전략연구소, 2019. 6., 일부 재구성
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2. 리브라 코인
페이스북이 주축이 된 리브라 프로젝트는 2019년 6월에 28개 기업이 참여하는 리브라
협회(Libra Association)를 구성하며 시작되었다. 이 컨소시엄은 스위스에 본사를 둔 독
립적인 비영리 조직이며, 주요 정책과 기술적 사항에 대한 결정을 포함하여 리브라 거버넌
스의 기본적인 틀을 결정한다[16]. 리브라는 “전 세계 수십억 명이 활용할 수 있는 간편한
형태의 글로벌 통화 및 금융 인프라의 제공”이라는 혁신적인 비전을 제시했다. 이를 위해
기존 암호화폐(개방형) 대비 효율적인 관리를 지원하는 합의알고리즘(LibraBFT)과 Move
라는 전용 프로그래밍 언어도 개발했다. Move는 이중 지급 문제를 막기 위해 코인이나
토큰을 특정 모듈이 정의한 리소스 타입으로 생성하고 해당 모듈에서만 생성, 변경, 소각
가능하도록 지원한다[17]. 기술적인 안전성을 제시했지만 리브라는 규제기관과 의회로부
터 우려의 목소리를 들으며 진행에 차질을 빚어왔다. 가장 큰 이슈는 기존 통화정책 및
통화주권과 같은 금융질서를 위협하고 자금세탁 문제와 같은 범죄에 이용될 가능성이 있
다는 부분이었다. 정책적인 이슈가 지속되는 사이 초기 창립멤버에서도 Visa와 Paypal
등 8개 업체가 협회를 탈퇴했다[18].
이를 고려한 듯, 이번에 발표된 리브라 V2.0(2020.4.16.)은 각국의 통화 정책 및 규제를
준수하겠다는 점을 전면에 내세웠다. 가장 큰 변화로 ① 단일 통화와 연동하는 스테이블
코인 제공, ② 강력한 컴플라이언스 도입, ③ 비허가형 시스템으로의 전환 포기, ④ Libra
Reserve 설계에 보호 기능 제공의 4가지를 들고 있다. 리브라협회는 2.0 백서 공개와
함께 올해 상반기로 예정되었던 리브라코인 출시를 연내로 잠정 연기했다. 리브라 2.0의
주요한 차이점은 [표 5]와 같다.
리브라는 DID(분산 신원인증)와 관련된 부분은 그대로 남겨두었다. 리브라협회는 v1.0
발표 시에 “탈중앙화된 디지털ID는 금융 서비스 포용과 경쟁을 위해 필수이므로 개방형
ID표준을 개발·촉진해 나갈 것”이라고 밝힌 바 있다. 이는 ‘Unhosted wallet’과도 연계된
다고 볼 수 있다. Hosted Wallet이 기존 은행 서비스와 같이 제3자가 개인 프라이빗
키를 보관하는 형태라면 Unhosted는 그 반대라고 볼 수 있다. 규제 이슈가 있지만 DID
구현과 함께 리브라의 금융 포용력 확대를 위한 부분이 남겨진 상태이므로 향후 추이를
집중해서 지켜봐야 할 것이다.
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[표 5] 리브라 1.0과 2.0 비교
3. 중앙은행 디지털화폐(CBDC) 동향
중앙은행 디지털화폐(Central Bank Digital Currency: CBDC)는 기존 중앙은행 내
지준예치금이나 결제성 예금과 별도로 중앙은행이 발행하는 새로운 전자적 형태의 화폐를
의미한다[13]. 한국은행은 최근 보고서에서 CBDC를 이용주체(금융기관/경제주체)와 구
현방식(단일원장/분상원장)에 따라 [표 6]과 같이 4가지로 구분하였다. 이 중 금융기관
대상 단일원장은 기존 지급준비금 및 결제성 예금과 동일하다고 보고 CBDC에서 제외하
였다.
BIS는 CBDC 관련 서베이[19]에서 전 세계 중앙은행에서 관련 연구를 진행하는 비율이
약 80%까지 증가(2018년은 약 70%)했다고 밝혔다. 또한, 중단기적인 발행 가능성은 낮
지만 선진국 대비 신흥시장국들은 가능성이 높으며 특히 소액결제용 CBDC에 대해서도
LIBRA V1.0 LIBRA V2.0
목적(Mission)
리브라의 미션은 간편한 글로벌 통화와 금융인프라의 제공
리브라 협회의 미션은 간편한 글로벌 지불시스템과 금융인프라의 제공
통화(Currencies)
다중통화 연동의 단일 암호화폐(여러 법정화폐와 자산 기반,
e.g., GBP, USD, JPY, and EUR)
단일통화 연동의 다양한 스테이블코인(e.g., LibraUSD, LibraGBP 등)스마트계약 기반 리브라코인(LBR,
리브라네트워크 내에서만 사용)
지급준비금 관리(Reserve Management)
리브라 네트워크(리브라협회의 자회사),법정화페 + 투자 자산 포함
리브라 네트워크(리브라협회의 자회사),만기가 짧고, 신용 위험도가 낮으며, 높은
유동성을 가진 자산 및 CBDC 연계,Reserve에 대한 정기감사
다중통화 페그시스템(Peg system for
multi-currency libra)
리브라협회(Libra Assoication)
리브라협회가 FINMA(스위스금융감독기관)의 지도하에 규제기관, 중앙은행 및
국제기구(IMF 등)와 협의하여 제시
합의 알고리즘(Consensus) LibraBFT 동일
네트워크 구성허가형(Permissioned),
향후 비허가형(Permissionless) 네트워크 전환 계획(PoS, Proof of Stake 기반)
허가형(Permissioned) 유지. 네트워크의 확장을 위해 회원사들의 기여도(MCS,
Member Contibution Score)를 평가해 건전한 거버넌스 구성
규제(Compliance and regulatory
features)해당 없음
포괄적인 프레임워크 제시,자금세탁방지(AML), 테러자금방지(CFT) 등
규제기관 의무 준수<자료> Binance Research, 2020. 4. 기반 재구성
ICT 신기술
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상당부분 긍정적으로 발행을 검토하고 있는 것으로 나타났다. 결제시스템의 효율성 제고
및 현금수요 감소에 대한 대비로 다수 국가들이 관련 연구를 진행하고 있으나, 효율화된
지급결제시스템을 갖춘 선진국들은 거액결제용 CBDC로, 개발도상국들은 소액결제용
CBDC로, 도입 목적에서 차이가 있는 것을 알 수 있다.
[표 6] CBDC의 구분 및 특징
미국과 중국도 CBDC에 대한 접근에 차이를 보이고 있다. 미국은 CBDC 발행을 계획하
고 있지 않지만 주요국 동향을 모니터링하며 소규모 기술테스트만 진행하는 쪽으로 방향
을 잡고 있다. 다만 민간차원에서는 Fedcoin이라는 소매용 토큰이 비교적 이른 시점부터3)
논의된 바 있다. Fedcoin은 연준이 직접 디지털화폐를 발행하고 지정대리기관(은행, 우체
3) Koning, J.P., “Moneyness”, blog post, 19 Oct. 2014. Koning, J.P., “Fedcoin: A Central Bank Issued Cryptocurrency,” R3 Report, 15 Nov. 2016.
구분 금융기관(거액결제용)
모든 경제주체(소액결제용)
구성
구성도 내용
단일원장
중앙은행지준·결제성 예금
단일원장방식소액결제용 CBDC
주요 추진국: 우루과이(e-Peso), 바하마(Sanddollar) 중국
(DC/EP)
스웨덴(e-
krona)
*방식미확인
- 개인·기업에게 허용한 CBDC계좌 및 관련거래정보를 신뢰할 수 있는 중앙관리자(예; 중앙은행)가 보관·관리
분산원장
분산원장방식거액결제용 CBDC
주요 추진국: 캐나다(Jasper), 싱가폴(Ubin),
EU·일본(Stella),태국(Inthanon), 남아공(Khokha), 프랑스, 스위스
분산원장방식소액결제용 CBDC
주요 추진국: 캄보디아(Bakong), 터키(digital Lira)
- 거래참가자 또는 일부 제한된 참가자 각자가 원장을 갖고 신규 거래 발생시 합의절차를 거쳐 각자가 관리하는 원장에 해당 거래를 기록함으로써, 동일한 거래기록을 가진 복수 의 원장을 관리
- 거래검증과 원장기록작업에 참여 허용범위에 따라 비허가형과 허가형으로 다시 구분
<자료> 한국은행(209. 1. 및 2020. 2.) 기반 저자 재구성(음영 부분이 CBDC, 추진국 옆 괄호는 프로젝트명)
주간기술동향 2020. 7. 8.
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국 등)을 통해 현금이나 예금되어 있는 달러화와 1:1로 교환하는 형태로 제시되었다.
반면, 중국은 CBDC 도입에 적극적인 국가 중 하나이다. 인민은행은 이미 2014년에
연구팀을 설립하였고 2017년에 관련 특허를 84건 출원하며 발빠르게 대응하고 있다. 중
국은 2020년 말까지 DCEP(Digital Currency Electronic Payment)라는 소액결제용
CBDC를 발행하는 것을 목표로 하고 있다. DCEP는 2단계로 발행된다[20]. 중앙은행은
발행을 담당하고 상업은행을 통해 공급한다. 이 과정에서 상업은행은 DCEP에 대해
100% 예비금을 지불하여 신뢰성을 보장받는다. 실제 프로젝트는 인민은행이 총괄하고
4대 국유 상업은행인 공상은행, 농업은행, 중국은행, 건설은행과 3대 이동통신사인 차이
나모바일, 차이나텔레콤, 차이나유니콤이 디지털화폐를 공동 운영할 것으로 알려졌다
[21]. 최근에는 알리페이도 DCEP와 관련된 디지털화폐 실행, 계정 제어, 전자지갑 개통
등 다수 특허를 공개하는 등 전면 확장을 준비하고 있는 것으로 추측된다.
IV. 맺음말
예상치 못했던 COVID-19 사태로 기업·가계·정부 등 모든 주체들이 비상 대응을 위한 노력을 기울이고 있다. 다만, 이 위기의 극복 이후 디지털 대전환에 더욱 가속도가 붙을 것이라는 인식에는 다수가 공감하고 있다. 디지털 전환과 관련한 전망치들은 전면 수정이 불가피한 상황이다. 4차 산업혁명은 비대면 경제와 함께 진행될 것이고 핵심 기술인 ABC (AI, Big data, Cloud)의 구현·활용은 위기대응(Disaster Recovery Plan: DRP)이라는 조건을 붙이게 될 것이다. 위기대응의 관점에서는 산업 성장을 비용절감에서 안전하고 지속 가능한 성장으로 달리 보게 된다. 그리고 이는 국가나 사회의 생존과 맞물리며 기존 규제를 완화하고 관련 서비스의 확장을 이끌어 갈 것이다. 이런 현상은 이미 글로벌 가치사슬의 변화에서 나타나고 있다. 이후에는 원격 교육이나 원격 의료와 같은 규제와 인식의 전환이 함께 필요한 부분으로 범위를 넓혀갈 것이다. 산업과 사회의 전면 디지털 전환은 개별적인 디지털화의 합으로 묶이기보다 기반부터 전면적인 혁신이 필요한 부분이 많다. 이런 점에서 비대면 사회의 신뢰성을 보장하는 신원인증이나 현금 없는 사회를 이끌어갈 디지털화폐에 대한 전면 도입의 필요성은 더욱 빠르게 요구될 수 있다. 그리고 이를 구현하는 기반 기술로서 분산원장·블록체인에 대한 관심도 다시 제고되어야 할 것이다.
ICT 신기술
정보통신기획평가원 27
[ 참고문헌 ]
[1] 윤기영, “신종 코로나 이후의 디지털 전환”, 소프트웨어정책연구소, SW중심사회 2020년 3월호, 2020. 3.[2] Gatner, “Gartner 2019 Hype Cycle Shows Most Blockchain Technologies Are Still Five
to 10 Years Away From Transformational Impact,” 2019. 10. 8.[3] Sovrin, “What is self-sovereign Identity?,” 2018. 12. 6.[4] W3C, “Decentralized Identifiers(DIDs) v1.0,” 2020. 4. 21.[5] Daniel Du Seuil, “European Self Sovereign identity framework,” eSSIF, 2019. 12. 17, p.33.[6] Elliott Prasse-Freeman, “R-Coin, Building Social Infrastructure and Identity for Refugees
and Stateless,” rohingyaproject, 2020. 2. 1, p.11.[7] VON, “Verifiable Organizations Network: Global digital trust for organizations,” 2019.
1. 21.[8] uPort, “First official registration of a Zug citizen on Ethereum,” 2017. 11. 15.[9] 행정안전부, “올해 말부터 공무원증 ‘모바일’로…온·오프라인 모두 사용”, 2020. 4. 20.[10] 금융위원회, “혁신금융서비스 지정 관련 참고자료”, 2019. 6. 26.[11] 한국은행, “주요국의 중앙은행 디지털화폐(CBDC) 대응 현황”, 2020. 2.[12] BIS, “Central bank digital currencies”, 2018. 3.[13] 한국은행, “중앙은행 디지털화폐”, 2019. 1.[14] 정대영, “국제결제은행의 화폐 분류에 따른 디지털 화폐의 유형별 특징 및 시사점”, KDB미래전략연
구소, 2019. 6.[15] 경제추격연구소/서울대 비교경제연구센터, “2020 한국경제 대전망, 5.6 토큰경제 선점을 향한 왕좌
의 게임이 시작되다”, 21세기북스, 2019. 11.[16] 이중엽, “블록체인 사업을 위한 기업 간 협력 확대”, 소프트웨어정책연구소, 2019. 7.[17] 송지환, “리브라 암호화폐 동향 및 시사점”, 소프트웨어정책연구소, 2019. 10.[18] Binance Research, “Will Libra Live Up To Its Initial Ambitions?,” 2020. 4. 22.[19] BIS, “Impending arrival-a sequel to the survey on central bank digital currency,” 2020. 1.[20] Binance Research, “First Look: China’s Central Bank Digital Currency,” 2019. 8. 28.[21] 매일경제, “中 ‘디지털 화폐’ 내년 발행…위안화 국제화 드라이브 건다”, 2019. 12. 9.
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*
I. 결과물 개요
II. 기술의 개념 및 내용
1. 기술의 개념
장거리 전달망 및 메트로망에서 100G DP-QPSK, 200G 16-QAM 코히어런트 트랜시
버용 광신호를 수신하기 위한 OIF 규격(OIF-DPC-MRX-01.0)의 100G/200G 코히
* 본 내용은 김종회 책임연구원(☎ 042-860-6943)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.***정보통신기획평가원은 현재 개발 진행 및 완료 예정인 ICT R&D 성과 결과물을 과제 종료 이전에 공개하는 “ICT
R&D 사업화를 위한 기술예고”를 2014년부터 실시하고 있는 바, 본 칼럼에서는 이를 통해 공개한 결과물의 기술이전, 사업화 등 기술 활용도 제고를 위해 매주 1~2건의 관련 기술을 소개함
개발목표시기 2020. 6. 기술성숙도(TRL)개발 전 개발 후
TRL 3 TRL 6
결과물 형태 HW-Module 검증방법 품질보증(ETRI Q-mark)
Keywords coherent optical communications, coherent receiver, QPSK, QAM
외부기술요소 100% 개발기술 권리성 특허
chapter 3-1
마이크로 코히어런트 광수신 모듈 기술
•••김종회 ‖ 한국전자통신연구원 책임연구원
ICT R&D 동향
ICT R&D 동향
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어런트 광수신 모듈의 제작을 위한 설계, 제작 및 특성분석 기술
2. 기술의 상세내용 및 사업화 제약사항
기술의 상세내용
- 코히어런트 광전송 기술이 메트로망으로 확대되고 데이터센터에도 활용될 전망임에
따라 전송 효율 증대 및 대규모 보급을 위해 동작 속도 향상 이외에도 집적화를 통한
소형화 기술
- 파장당 1Tbps급 데이터 수신을 위한 80GHz급 광검출기 어레이 기반 코히어런트
광수신기 기술
- 코히어런트 광트랜시버를 위한 고출력, 저잡음의 광대역 파장 가변의 광송수신
Local Oscillator 광원 기술
- 전송용량, 전송거리, 통신품질 등 사용자 요구에 적합한 통신 서비스를 제공하기 위
한 차세대 대용량 광전송 소자·부품 기술
[그림 1] 기술개념도
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- 사용자 요구에 적합한 전송 대역폭, 변조방식, 파장을 소프트웨어로 유연하게 제어할
수 있는 1Tbps급 Flexible 광트랜시버용 핵심부품 기술
기술이전 범위
- 400G 코히어런트 광수신 모듈 기술, 코히어런트 광수신 모듈 제작용 개별 부품 설계
기술, 코히어런트 광수신 모듈 구조 설계 및 배치 기술, 코히어런트 광수신 모듈 패키
징 기술 및 400G 코히어런트 광수신 모듈 평가 기술
사업화 제약사항
- 해당사항 없음
III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력
1. 국내 기술 동향
해당 모듈 및 요구되는 칩/부품의 경우 거의 대부분 수입에 의존하고 있는 상황에서,
일부업체에서 칩 기술의 상용화가 진행 중이며 100G용으로 코히어런트 광수신 모듈
이 ETRI에서 개발
2. 해외 기술 동향
Verizon, AT&T, NTT 등 통신 서비스 사업자와 Cisco, Ciena 등 광통신시스템 장비
공급업체들은 코히어런트 검출방식을 이용한 100G 광트랜시버 및 이를 기반으로 한
네트워크 장비를 개발
일본기업인 NTT는 2개의 렌즈, 45도 반사경 등 개별적인 광학 부품을 조립하여 PLC
기반의 DP-QPSK 복조기 칩과 광검출기 칩을 결합한 광모듈 기술을 사용하였으나,
본 기술은 NTT에서 사용한 개별적인 광학 부품이 전혀 필요치 않음
일본기업인 FUJITSU는 개별적인 렌즈를 사용하여 PLC 기반의 DP-QPSK 복조기 칩
과 개별적인 BPD 칩을 결합한 광모듈 기술을 사용하였으나, 본 기술은 개별적인 렌즈
ICT R&D 동향
정보통신기획평가원 31
가 전혀 필요치 않고 BPD도 어레이 형태의 단일 칩으로 제작되므로 각 BPD 칩과
렌즈를 정렬하는 어려움이 없음
독일 기업인 u2t는 광 하이브리드와 BPD를 반도체 기반의 단일집적 기술로 개발하여
이들 소자의 정렬이 필요치 않는 유리한 점이 있으나, 핵심소자 중 하나인 편광 분리기
(PBS)에 개별적인 광학부품을 사용하므로 이것과 반도체 칩을 정렬하는 과정이 필요한
반면에, 본 사업을 통해 개발되는 광모듈은 편광 분리기가 PLC 칩에 집적되어 있어
이 부분을 정렬하는 과정이 필요치 않음
3. 표준화 동향
2015년 OIF 규격(OIF-DPC-MRX-01.0)의 코히어런트 광수신 모듈 규격 제정
2017년 OIF 규격(OIF-DPC-MRX-02.0)의 메트로 코히어런트 광수신 모듈 규격 제정
4. 보유특허
5. 기술의 경쟁력
No. 국가 출원번호(출원일) 상태 명칭
1 한국 2012-0136140 출원 다채널 광수신 모듈
2 미국 13/839013 등록 Multi-channel optical receiver module
경쟁기술 본 기술의 우수성 및 차별성
Micro-optics 기반 코히어런트 광수신기
저가의 대량생산이 가능하고 실리카 기반의 평판형 광집적 회로 기술로 제작된 편광분할 위상복조 칩을 사용하고 렌즈나 반사면이 없이 반도체 기반으로 제작된 광검출기 어레이 칩과 직접 결합되는 집적화 기술을 사용하여 저가화 구현
FPCB를 이용한 고주파 신호 전송 기술 확보 및 고주파 신호 경로 일체화를 통한 신호 품질 향상 및 저가화 동시 구현
편광분할 위상복조 칩과 4채널 광검출기 어레이 칩 2개를 chip-to-chip bonding 기술을 사용하여 패키징 수율 향상 및 소형화 구현
MOB/SiOB 마운트와 FPCB의 조합을 이용하여 고가의 세라믹 서브마운트 대체가 가능하여 저가 모듈 제작 가능
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IV. 국내외 시장 동향 및 전망
1. 코히어런트 광트랜시버 시장
코히어런트 100G 확산이 지속되고, 코히어런트 400G는 2018년 시장 출시 후 급격한
증가 예상
특히, 코히어런트 400ZR는 2020년 출시 후 시장점유율 상승 예상
광통신 시장규모는 지난 4년간 매년 3%의 꾸준한 성장으로 2018년에 약 145억 달러
(약 17조)에 도달(Bloomberg Intelligence, 2019)
2016년, 전년대비 4% 성장으로 106억 달러(약 12조 4,000억 원)에 도달하였으며,
이 중 장거리/메트로 분야가 52% 비중으로 절반 이상을 차지(Ovum, 2017)
100Gbps 코히어런트 전송 분야가 메트로 WDM 매출을 가속화시키고, 2016년부터
메트로 200Gbps 기술 수요가 메트로 분야에서 증가하기 시작할 것으로 기대
2. 제품화 및 활용 가능 분야
V. 기대효과
본 기술은 장거리 전달망 및 메트로망에서 사용되는 400G PDM-16-QAM 코히어런
트 트랜시버, 메트로망에서 사용되는 QAM 변조방식 기반의 400G 이상의 코히어런트
트랜시버 및 차세대 대용량 NG-PON3의 광수신기에 적용될 것으로 기대
400G TOSA 기술 확보를 통해 400G 클라이언트 트랜시버 초기 시장 진입을 통한
수익률 향상 및 국내 부품업체의 세계 시장 진출이 기대
400G TOSA 모듈의 생산을 통해 국내 트랜시버 업체의 가격 경쟁력 향상 및 시스템
업체의 경쟁력 제고 및 유연성 확보가 기대
활용 분야(제품/서비스) 제품 및 활용 분야 세부내용
400G 코히어런트 광수신기 모듈 400Gbps 메트로/장거리 전달망용 코히어런트 광트랜시버용 광수신기 모듈
ICT R&D 동향
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*
I. 결과물 개요
II. 기술의 개념 및 내용
1. 기술의 개념
물리적인 하나의 스위치 자원을 가상화하여 다수의 논리적인 스위치가 동작할 수 있도
록 하는 기술
* 본 내용은 백상헌 교수(☎ 02-3290-4825)에게 문의하시기 바랍니다.** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.***정보통신기획평가원은 현재 개발 진행 및 완료 예정인 ICT R&D 성과 결과물을 과제 종료 이전에 공개하는 “ICT
R&D 사업화를 위한 기술예고”를 2014년부터 실시하고 있는 바, 본 칼럼에서는 이를 통해 공개한 결과물의 기술이전, 사업화 등 기술 활용도 제고를 위해 매주 1~2건의 관련 기술을 소개함
개발목표시기 2020. 12. 기술성숙도(TRL)개발 전 개발 후
TRL 1 TRL 4
결과물 형태 SW-System 검증방법 자체검증
Keywords 프로그래머블 스위치, P4 언어, 멀티 서비스
외부기술요소 Open Source 사용 권리성 SW-IP
chapter 3-2
멀티 서비스 네트워킹을 위한 프로그래머블 스위치 가상화 기술
•••백상헌 ‖ 고려대학교 교수
ICT R&D 동향
주간기술동향 2020. 7. 8.
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가상의 스위치에서 동작하는 가상화된 네트워크 기능(VNF)이 독립적으로 동작할 수
있는 기술
중앙 컨트롤러에서 가상의 스위치들의 동작을 동적으로 제어하는 기술
2. 기술의 상세내용 및 사업화 제약사항
기술의 상세내용
- 현재 하나의 물리적인 스위치가 보유한 네트워크 자원은 한 가지 서비스만이 점유하
게 되어 동시에 여러 서비스를 지원할 수 없다는 한계가 있으며, 이러한 한계를 극복
하기 위해 스위치의 가상화를 통해 물리적인 스위치를 슬라이싱하여 다수의 논리적
인 가상의 스위치를 생성함
- 슬라이싱된 각각의 가상 스위치에는 서로 다른 서비스가 동작할 수 있게 되고, 이러
한 서비스들은 중앙 컨트롤러에 의해 독립적이면서 실시간적으로 관리/운영되며,
이를 통해 하나의 스위치가 동적으로 멀티 서비스를 지원할 수 있음
[그림 1] 기술개념도
ICT R&D 동향
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기술이전 범위
- 다수의 서비스를 하나의 프로그래머블 스위치에서 지원하기 위해 이를 가상화하는
기술
- P4 기반 프로그래머블 스위치 가상화 기술
- P4 기반 가상화 기술 아키텍처 모델
- 스위치 가상화를 위한 P4 언어 확장 및 컴파일러
- 중앙 컨트롤러와 스위치의 연동 및 관리 기술
사업화 제약사항
- QoS와 같은 각각의 서비스들의 요구사항을 만족시키기 위해서는 트래픽 관리를 위
한 하드웨어 자체의 지원이 요구되나, 현재 이를 위한 하드웨어 지원이 부족한 상태
임
- 고성능의 프로그래밍 가능한 스위치의 가격이 일반 스위치의 가격에 비해 상대적으
로 높음
III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력
1. 국내 기술 동향
국내 프로그래머블 스위치 관련 기술개발 현황
- 2016년 고려대학교와 ETRI에서 프로그래머블 데이터 평면 기술 및 오픈소스 개발
동향에 대한 사전 연구를 진행한 바 있음
- 상위 수준의 프로그래머블 언어로 스위치의 데이터 평면을 프로그래밍할 수 있도록
하는 오픈 소스 기술인 P4가 P4 컨소시움을 중심으로 개발되고 있으며, 국내 학계에
서는 고려대학교, 포항공과대학교, 연세대학교, 국내 통신사업자로는 KT, SK텔레콤
이 해당 프로젝트에 참여하고 있음
- 본 과제 SDN/NFV 포럼 산하의 P4-working 그룹에서 국내외 관련 연구 종사자들
과 활발하게 연구를 진행중임
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2. 해외 기술 동향
해외 프로그래머블 네트워크 디바이스 기술개발 현황
- 반도체 및 인프라 소프트웨어 솔루션을 개발하는 Broadcom에서는 프로그래머블
이더넷 스위치-라우터 SoC인 Jericho2를 출시함
- 미국의 통신사업자인 AT&T는 Broadcom, Barefoot Network, Intel의 칩을 기반
으로 제작한 프로그래머블 화이트 박스 스위치를 배치하여 네트워크 가상화를 추진함
- 고성능의 프로그래머블 네트워킹 솔루션 공급사인 Barefoot Networks는 최근 P4
언어를 이용하여 프로그래밍 가능함과 동시에 기존 Tofino 칩의 두 배의 성능인
12.8Tbps를 지원하는 Tofino 2를 발표하였음
3. 표준화 동향
국내외 표준화 현황
- 국내 표준화 기구인 TTA의 미래인터넷 프로젝트그룹(PG220)에서 아키텍처와 서비
스, SDN 제어/데이터 전송 및 장치 추상화 기술을 중점으로 표준화를 진행하고 있
지만 프로그래머블 네트워크 디바이스에 대한 표준화는 아직 논의되지 않음
- P4에 대한 규격화는 P4 컨소시움에서 진행되고 있으나 사실/공적 표준기구에서 진
행되고 있는 표준화 작업은 없는 상황임
4. 기술적 경쟁력
경쟁기술 본 기술의 우수성 및 차별성
VMware NSX
해당 기술은 서버 레벨의 가상화를 통해 네트워크 가상화를 지원하는 기술이며, 본 기술은 실제 패킷을 처리하는 데이터 평면(네트워크 스위치 장비)을 가상화하는 기술임. 따라서, 본 기술은 전체 네트워크를 가상화하는 측면에서 해당 기술과 상호보완적인 기술이라고 볼 수 있음
Oracle VM VirtualBox 해당 기술들은 서버 레벨에서 OS를 가상화하기 위한 하이퍼바이저 기반의 솔루션임. 본 기술 또한 하이퍼바이저 기반의 가상화를 정의하고 있으나 OS가 아닌 데이터 패킷을 처리하는 네트워크 기능들을 데이터 평면에서 가상화하기 위한 솔루션임VMware Workstation
ICT R&D 동향
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IV. 국내외 시장 동향 및 전망
1. 국내시장 동향 및 전망
국내 차세대 통신 시장 전망 (단위: 십억 원)
2. 해외 시장 동향 및 전망
세계 차세대 통신 시장 전망 (단위: 백만 달러)
3. 제품화 및 활용 분야
구분 2019 2020 2021 2022 2023 CAGR
이동통신 38,520 38,771 38,352 38,325 38,316 0.02%
네트워크 5,563 6,015 6,443 6,844 7,568 9.5%
전파·위성 8,500 9,181 9,986 10,991 12,275 11.2%
<자료> 정보통신기획평가원, “IITP ICT R&D 기술로드맵 2023”, 2018.
구분 2019 2020 2021 2022 2023 CAGR
이동통신 1,706,455 1,762,292 1,819,393 1,872,638 1,945,515 3.3%
네트워크 324,459 355,800 385,159 414,297 460,423 10.0%
전파·위성 332,240 353,603 378,993 411,833 455,520 7.3%
<자료> 정보통신기획평가원, “IITP ICT R&D 기술로드맵 2023”, 2018.
활용 분야(제품/서비스) 제품 및 활용 분야 세부내용
네트워크 서비스 고성능의 프로그래머블 스위치를 활용하여 가상화된 네트워크 기능들을 데이터 평면으로 오프로딩함으로써 고속의 데이터 처리 수행이 가능
네트워크 인프라 프로그래머블 네트워크 스위치를 활용한 네트워크 인프라를 구축하여 운영비 절감과 유연한 망 관리가 가능해지며, 인프라에 특화된 효율적인 서비스 제공이 가능
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V. 기대효과
1. 기술도입으로 인한 경제적 효과
SDN/NFV로 촉발된 400조 원 이상의 세계 네트워크 장비시장에서 국내 네트워크
장비산업은 기술적 열세로 세계 시장 진출에 큰 성과를 내지 못하며 성장의 한계에
봉착해 있음
본 기술은 IP 기반 네트워크가 지난 40년간 해결하지 못했던 문제를 원천적으로 해결
함으로써 새로이 형성되는 네트워크 장비 시장에서 기술경쟁 우위를 확보할 수 있는
핵심 역량이 될 수 있을 것임
2. 기술사업화로 인한 파급효과
멀티 서비스 지원 프로그래머블 스위치 기술의 개발을 통해 초연결 지능사회의 구현을
가능하게 하는 기술적 기반을 마련함으로써 의료, 사회 안전, 교통, 환경 등 국민의
복지 향상에 기여할 것으로 예상됨
뿐만 아니라 통신사업자들에게도 네트워크 구축 비용을 절감하게 하여 사용자에게 최
적의 서비스를 보다 낮은 비용으로 제공할 수 있을 것으로 기대됨
최근 상용화된 5G 네트워크에서는 다양한 위치에서 응용 서비스를 제공할 수 있도록
데이터 평면 기능을 분산 배치하는 것이 가능하며, 본 기술연구의 결과물인 멀티 서비
스 지원 프로그래머블 스위치 기술은 line-rate로 다양한 응용 서비스를 동적으로 제
공해줄 수 있기 때문에 5G에서 강조하는 네트워크 슬라이싱을 실현할 수 있는 핵심
기술로 활용 가능할 것으로 기대됨
사업책임자: 문형돈(기술정책단장)
과제책임자: 이성용(융합정책팀장)
참여연구원: 이재환, 이효은, 권요안, 김용균, 박주혁, 김우진, 전영미(위촉)
통권 1954호(2020-26)
발 행 년 월 일 : 2020년 7월 8일발 행 소 : 편집인겸 발행인 : 석제범등 록 번 호 : 대전 다-01003등 록 년 월 일 : 1985년 11월 4일인 쇄 인 : ㈜승일미디어그룹
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