정의
스마트 시스템(Smart System)은 센싱(sensing), 구동(actuation), 제어(control) 기능을 통합하여, 획득한 데이터를 바탕으로 상황을 분석하고 예측적 또는 적응적 방식으로 의사결정을 수행하는 시스템을 의미한다. 주로 컴퓨터 시스템 또는 전자 시스템을 지칭하며, 정보통신기술의 발달과 함께 산업, 의료, 에너지, 교통 등 다양한 분야에서 활용되는 기술적 개념이다.
주요 특징
스마트 시스템은 일반적으로 다음과 같은 구성 요소를 포함한다.
- 감지 기능을 수행하는 센서(sensor)
- 정보를 명령·제어 장치로 전달하는 전송 요소
- 수집된 정보를 바탕으로 의사결정과 지시를 내리는 명령·제어 유닛
- 결정 사항과 지시를 전달하는 요소
- 필요한 동작을 수행하거나 촉발하는 액추에이터(actuator)
해당 시스템의 "지능성"은 일반적으로 폐루프 제어(closed loop control), 자원 관리, 네트워킹 능력에 기반한 자율적 운영에서 비롯되는 것으로 설명된다.
발전 단계
스마트 시스템은 마이크로시스템 기술에서 발전한 것으로, 소형 전기·기계·광학·유체 장치를 생물학, 화학, 나노과학, 인지과학 등 다른 학문 분야와 결합한 개념으로 간주된다. 관련 문헌에 따르면 스마트 시스템은 세 단계의 발전 세대로 구분된다.
- 1세대: 객체 인식 장치, 운전자 상태 모니터링, 최소 침습 수술용 다기능 기기 등
- 2세대: 인공 와우(달팽이관) 이식기, 인공 췌장 등 능동형 소형 인공 장기, 고급 에너지 관리 시스템, 환경 센서 네트워크 등
- 3세대: 기술적 "지능"과 인지 기능을 결합하여 가상 세계와 물리 세계 사이의 인터페이스를 제공하는 시스템
활용 분야
스마트 시스템은 자원 제한, 기후 변화, 인구 고령화, 세계화 등 환경적·사회적·경제적 과제에 대응하는 수단으로서 여러 분야에 적용되고 있다. 대표적인 활용 분야는 다음과 같다.
- 교통·자동차: 사전 충돌 방지 시스템, 운전자 보조 기능, 하이브리드 및 전기 구동 등 에너지 효율적 이동성 지원
- 의료: 인공 췌장, 인공 와우 등 소형 의료 기기, 실시간 모니터링과 진단 기능을 갖춘 삽입형 시스템, 랩온어칩(lab-on-a-chip) 장치 등
- 에너지: 에너지 관리 및 분배, 전기 구동의 스마트 제어, 스마트 물류
- 사물인터넷(IoT): 일상 사물에 지능 기능을 부여하여 스마트 객체(smart object)로 전환하는 데 기여
산업적 맥락
산업 현장에서 이종 기술과 구성 요소를 하나의 상호운용 가능한 시스템으로 결합하는 과정을 "스마트 시스템 통합(smart systems integration)"이라고 부른다. 이 용어는 서로 다른 기술, 부품 크기, 재료를 단일 시스템으로 통합해야 하는 산업적 요구와 기술적 과제를 반영한다. 이와 관련된 국제 협력 기구로 유럽 스마트 시스템 통합 기술 플랫폼(EPoSS)이 운영되고 있다.
참고 사항
스마트 시스템은 "지능형" 또는 "자동화된" 체계를 뜻하는 포괄적 개념으로, 스마트 팩토리, 스마트 시티, 스마트 홈 등 특정 분야의 구체적 응용 사례보다 상위의 일반적 개념에 해당한다. 다만 학술 문헌에서는 스마트 시스템의 정의가 분야에 따라 상이하여, 여러 도메인을 하나의 통일된 개념으로 포괄하는 일반론적 정의가 아직 확립되지 않았다는 지적도 존재한다.
