ZigBee와 Matter의 스마트홈 혁신 분석

1. 요약

• 이 리포트는 ZigBee와 Matter가 스마트홈과 IoT 생태계에서 어떻게 협력하고 진화하는지를 탐구합니다. 주로 두 기술의 상호운용성을 중심으로, 각 기술의 특징 및 시장에서의 역할을 분석합니다. ZigBee는 저전력을 강조한 무선 프로토콜로 다양한 가전제품 제어에 유용하며, Matter는 스마트홈 기기 간의 상호운용성을 극대화한 표준으로, IP 기반의 확장 가능한 통신을 지원합니다. 두 기술이 결합되어 에너지 효율성과 데이터 통합을 통해 스마트홈의 성능을 향상시키며, 보안성을 강화하는 방향으로 발전하고 있습니다. 또한, 스마트홈 시장 내 Matter 표준의 확산은 가정용 및 산업용 IoT 디바이스의 성장에 기여하고 있으며, 다양한 플랫폼 간 통합을 통해 사용자 경험을 향상시킵니다. 이를 통해 시장은 더욱 확장 지향적으로 변화하고 있습니다.

2. ZigBee 기술 개요

• 2-1. 저전력 및 저비용의 무선 통신 프로토콜

• ZigBee는 저속 전송속도의 무선 개인 지역 네트워크(WPAN) 기술로, 저전력과 저비용을 특징으로 합니다. 이 기술은 가정용 제품 및 다양한 장치 간의 통신을 가능하게 하며, 주로 집 안의 여러 가전 제품을 하나의 리모콘으로 제어할 수 있게 합니다. ZigBee의 물리층은 주로 868/915MHz, 2.4GHz 주파수를 사용하며, 이는 저전력을 설계하여 수개월에서 수년까지 사용할 수 있는 장점을 가지고 있습니다.

• 2-2. 매시 네트워크 구조 및 응용 분야

• ZigBee는 네트워크 토폴로지에서 스타형, 메쉬형, 클러스터 트리형의 세 가지 구조를 지원합니다. 스타형은 하나의 PAN 코디네이터를 중심으로 여러 기기가 연결되는 형태로, 주로 홈 오토메이션에 사용됩니다. 반면 메쉬형은 모든 디바이스 간의 통신이 가능한 구조로, 자신만의 네트워크를 구성하고 경로 복구 기능을 갖추고 있습니다. 이 방식을 통해 산업 컨트롤러나 무선 센서 네트워크에서의 활용이 가능합니다. 클러스터 트리형은 모든 FFD(Full Function Device)와 RFD(Reduced Function Device)가 리프 노드로 연결되어 있으며, PAN 코디네이터의 역할을 수행할 수 있는 구조로 네트워크 확장이 필요한 분야에 적합합니다.

3. Matter 기술 개요

• 3-1. 상호운용성을 극대화한 스마트홈 표준

• 매터(Matter)는 IP 기반의 사유, 로열티 프리 가정 자동화 연결 표준으로, 2019년 12월 18일에 발표되었습니다. 매터의 주요 목표는 각기 다른 제공업체의 스마트 홈 기기와 사물인터넷(IoT) 플랫폼 간의 상호운용성을 달성하고, 벤더 간의 파편화를 줄이는 것입니다. 매터는 아마존, 애플, 구글, 컴캐스트 등 주요 기술 기업들이 참여하여 시작된 프로젝트이며, 현재 이케아, 화웨이, 슈나이더 등도 회원으로 참여하고 있습니다. 매터는 1.0 버전 기준으로 800개 이상의 제품을 지원하고 있으며, 매터 로고가 부착된 제품은 소비자가 QR 코드를 통해 간편하게 등록 및 사용할 수 있습니다.

• 3-2. IP 기반 통신 및 플랫폼 지원

• 매터 표준은 IP 프로토콜 기반으로 설계되어 있어 확장 가능성이 높습니다. 사용자 관점에서 개발된 매터는 멀티 어드민과 로컬 어드민을 지원하며, 이는 사용자가 다양한 스마트 기기를 보다 쉽게 관리할 수 있도록 도와줍니다. 2022년 10월 1.0 버전이 공개되었으며, 이후 1.1 버전과 1.2 버전이 계획되고 있습니다. 1.1 버전에는 로봇 청소기와 가전 제품이 포함될 것으로 예상되며, 1.2 버전에서는 스마트홈 보안 카메라 분야로도 확대될 예정입니다. 이러한 플랫폼 지원은 스마트홈 생태계의 확장을 더욱 촉진할 것입니다.

4. ZigBee와 Matter의 상호작용

• 4-1. 상호운용성 개선

• ZigBee와 Matter는 서로 다른 기술 프로토콜로, 상호운용성이 중요한 요소입니다. Matter는 다양한 플랫폼과 브랜드 간의 원활한 통합과 상호 호환성을 보장하기 위해 설계되었습니다. 280개 이상의 글로벌 플랫폼 및 스마트홈 기기 제조업체가 함께 개발하고 있으며, 삼성의 스마트싱스 플랫폼으로 비롯해 LG의 앱과도 연결할 수 있는 등의 기능을 제공하고 있습니다. 인용한 실리콘랩스의 발표에 따르면, 매터는 IoT 연결을 간소화하는 새로운 표준으로 제조사들이 가장 빠르게 채택한 표준 중 하나로 자리잡았습니다.

• 4-2. 전력 효율성 및 데이터 통합

• ZigBee는 저전력으로 설계되어 스마트 전구, 문/창문 센서 및 스마트 온도 조절기를 포함한 다양한 응용 분야에서 활용되고 있습니다. ZigBee와 Matter는 서로 통합되어 에너지 효율성을 높이고 사용자의 장치 간 데이터 통합을 촉진합니다. Matter 프로토콜은 Zigbee, Wi-Fi, Thread 등을 포함한 다양한 무선 기술을 사용하여 장치 간의 조화로운 통신을 가능하게 하며, 이를 통해 전체 네트워크 커버리지를 강화하는 데 기여합니다.

• 4-3. 보안성 강화

• 현재 IoT와 스마트홈 기술의 보안은 매우 중요한 요소입니다. Matter는 데이터를 보호하고 무단 액세스를 차단하도록 설계된 강력한 암호화 방법과 인증 메커니즘을 특징으로 합니다. 이러한 보안 기능은 스마트 기기가 민감한 정보를 처리하고 접근을 제어할 때 매우 중요한 역할을 합니다. 실제로, 스마트 장치와 IoT 노드는 상호 연결되어 있어 사이버 공격의 위험에 노출되어 있습니다. 따라서 정기적인 펌웨어 업데이트와 같은 안전 조치가 필수적입니다.

5. ZigBee와 Matter의 시장 동향

• 5-1. 스마트홈 시장에서의 Matter의 확산

• 스마트홈 시장에 대한 연구에 따르면, Matter 표준이 2022년 10월 1.0 버전으로 공개되면서 800개 이상의 제품을 지원하게 되었습니다. 이는 사용자 친화적인 설계와 IP 프로토콜 기반의 특성을 가지고 있으며, 스마트폰 운영 체제를 지원하는 멀티 어드민 방식을 채택하여 생태계 확장의 가능성을 높였습니다. 최근 시장 조사 기관 스태티스타의 데이터에 따르면, 2022년 기준으로 전 세계 스마트홈 시장 규모는 약 1348억 달러로, 2028년에는 2316억 달러에 이를 것으로 전망되고 있습니다. 이는 스마트홈 디바이스의 시장 성장과 Matter의 확산이 긍정적인 영향을 미친 것으로 해석할 수 있습니다.

• 5-2. 산업용 및 가정용 IoT 디바이스의 채택

• Matter 표준은 다양한 서비스 사업자와 제조업체에 의해 채택되고 있으며, 이를 통해 IoT 디바이스의 상호운용성이 크게 향상되었습니다. 한국에서는 삼성전자와 LG전자가 Matter에 참여하여 가전 기기와 스마트홈 디바이스의 연동성을 높이고 있습니다. 그러나 스마트 기기의 이용 비율은 대략 10%에 불과하며, 이는 고객의 실제적인 편의성을 반영하지 못한다는 전문가의 의견이 있습니다. 따라서, IoT 기기를 지원하는 플랫폼이 필요하며, 새로운 연동 표준에 대한 시장의 요구가 급증하고 있는 상황입니다. 에쉴리퍼니처와의 협업 등도 그 일환으로, 소비자의 반응을 분석하여 협업을 확대할 계획입니다.

6. 향후 ZigBee와 Matter의 발전 전망

• 6-1. 스마트홈 생태계의 통합적 발전

• 스마트홈 에코시스템은 다양한 기술의 협력을 요구합니다. 현재 Matter 프로토콜은 스마트홈 장치의 개발 및 배포를 단순화하도록 설계되었으며, 이는 다양한 플랫폼과 브랜드 간에 원활한 통합을 가능하게 합니다. 삼성전자는 Matter의 참여 업체로, Matter를 적용한 제품들은 삼성의 스마트홈 시스템인 스마트싱스를 통해 제어할 수 있습니다. 현재 Matter에는 삼성전자를 비롯하여 구글, 아마존, 애플 등 230개 브랜드의 3800개 제품이 참여하고 있으며, 이는 스마트홈 생태계의 통합적 발전을 나타냅니다. 또한, 젊은 소비자의 수요 증가에 따라 스마트홈 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 시장조사 기관 스태티스타에 따르면 지난해 전 세계 스마트홈 시장 규모는 약 1348억 달러에 달했습니다. 이는 2028년까지 약 2316억 달러에 이를 것으로 전망되며, 이러한 성장세는 스마트홈 기술의 통합적 발전을 더욱 가속화할 것입니다.

• 6-2. Matter의 발전을 통한 새로운 응용 분야 개발

• Matter 프로토콜의 도입은 자동화와 보안 측면에서 중요한 혁신을 가져옵니다. Matter는 Zigbee, Wi-Fi, Bluetooth 등 다양한 무선 기술을 지원하여 스마트홈 장치 간의 상호 호환성을 촉진합니다. 또한, Matter는 강력한 데이터 보호와 암호화 방법을 제공하여 사이버 보안 위협에 대응합니다. 이로 인해 스마트홈 장치의 통합성이 높아지고, 이를 통해 새로운 응용 분야가 개발될 가능성이 높습니다. 예를 들어, 특정 장치를 사용하여 스포츠 경기나 영화 감상의 경험을 개인화하는 등의 응용이 가능합니다. 이는 사용자 경험을 향상시키고, 스마트홈 기술의 지속적인 발전을 이끌 것입니다. 또한, 지속적인 OTA 펌웨어 업데이트와 같은 기능을 통해 기존 제품의 성능과 보안을 유지할 수 있게 됩니다.

7. 결론

• 보고서에 따르면, ZigBee와 Matter는 스마트홈 및 IoT 생태계에서 중요한 기술적 협력의 표본으로 자리 잡고 있습니다. 특히, Matter는 IP 기반 프로토콜로 다양한 플랫폼 간의 상호운용성을 극대화하며, ZigBee의 에너지 효율성과 결합되어 스마트홈의 전반적인 효율성을 높입니다. 이는 스마트홈 기기의 통합적인 발전을 도모하고, 사용자가 더욱 유연하고 안전하게 기기를 관리할 수 있는 환경을 창출합니다. 그러나 아직 스마트 기기의 기존 이용률이 낮고 일부 기술적 제한이 존재하며, IoT 기기에 대한 소비자의 인식을 제고하는 것이 필요합니다. 향후 스마트홈 시장은 지속적인 기술 혁신을 바탕으로 더욱 성숙할 전망이며, Matter와 ZigBee의 통합은 새로운 응용 분야를 창출하고 시장의 다양한 요구를 만족시킬 가능성을 지니고 있습니다. 이러한 기술적 발전은 제조업체들에게 더 많은 기회를 제공하며, 스마트홈의 미래를 보다 직관적이고 커넥티드한 환경으로 만들어 갈 것입니다.

8. 용어집

• 8-1. ZigBee [기술]

• ZigBee는 저전력, 저비용의 무선 통신 프로토콜로, 매시 네트워크 구조를 통해 스마트홈 및 다양한 IoT 애플리케이션에 사용됩니다. 저전력 소비를 강조하여 센서 및 저전력 기기에서 특히 유용합니다.

• 8-2. Matter [기술]

• Matter는 다양한 스마트 기기 간의 상호운용성을 높이기 위해 설계된 스마트홈 표준입니다. 여러 통신 프로토콜을 지원하며, 복잡한 설정 없이 기기를 쉽게 연결할 수 있도록 합니다.

9. 출처 문서

• 갤탭서 '파티룸 모드' 누르자…거실 조명 바뀌고 TV선 뮤비 켜졌다 | 서울경제https://www.sedaily.com/NewsView/2DFFD64J54/GD01
• 실리콘랩스, 매터 표준 개발 풀스택 갖춰https://www.e4ds.com/sub_view.asp?ch=4&t=0&idx=16570
• 매터 (표준) - 위키백과, 우리 모두의 백과사전https://ko.wikipedia.org/wiki/매터_(표준)
• 지식덤프http://www.jidum.com/jidums/view.do?jidumId=464
• 사용자 친화적 매터 표준, 스마트홈 적용 확산https://www.e4ds.com/sub_view.asp?ch=4&t=0&idx=16779
• 매터 개발 – 그리고 왜 OTA 펌웨어 업데이트가https://resources.nextgen-technology.com/ko/developing-for-the-smart-home