※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1865호(2018. 9. 26. 발행)에 기고한 원고입니다.
▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.
애플 신제품 발표회, 주인공은 의료기기 탑재한 ‘애플워치4’.pdf
[ 요 약 ]
애플이 2018년 신제품으로 아이폰X의 업그레이드 모델, 중저가 아이폰 모델, 신형 애플워치를 공개하였음. 신형 아이폰XS의 핵심은 새로운 A12 프로세서의 강력한 신경 엔진이며, 이를 활용한 기능 강화로 비교우위를 확보한다는 애플의 전략을 보여주었음. 아이폰XR은 중저가 모델임에도 A12 프로세서를 탑재해 XS보다 더 큰 관심을 받았음. FDA 승인 심전도 기기를 내장한 애플워치4는 아이폰을 제치고 이번 발표회의 주인공이라는 평을 받았음
[ 본 문 ]
◾ 애플은 9월 12일 캘리포니아주 애플 파크에 있는 스티브 잡스 극장에서 아이폰 및 애플워치의 신제품 라인업을 공개했는데, 이번 발표의 핵심은 ‘신경 엔진의 강화’임
▸ 아이폰X 발표 이후 1년 만에 열린 이번 스페셜 이벤트에서는 X의 업그레이드 모델인 ‘XS’와 ‘XS 맥스(Max)'과 아이폰의 새로운 저가 모델인 ’XR', 그리고 애플워치 시리즈의 4번째 버전이 공개되었음
▸ 발표회에서 애플이 가장 강조한 것은 새로운 프로세서인 ‘A12 바이오닉(Bionic)’으로, 애플은 아이폰4에 탑재된 ‘A4’부터 프로세서를 자체 설계해 왔는데, A12는 스마트폰으로서는 처음으로 64 비트화하였고 성능과 전력 효율성에서 경쟁사와 차별화
▸ 이번 2018년 발표 모델에 공통적으로 채택된 A12 바이오닉은 스마트폰 프로세서로는 처음으로 7nm 공정에서 제조된 ARM 칩으로 트랜지스터 수는 A11의 43억 개에서 69억 개로 대폭 늘었음
▸ A12의 프로세서 코어는 A11과 마찬가지로 고성능 코어 2개와 고효율 코어 4개를 합한 헥사코어 구조이나, A11보다 고성능 코어는 최대 15% 빨라졌고 고효율 코어의 소비 전력은 최대 50% 감소했다고 함
▸ A12에서 애플이 가장 공을 들인 부분은 기계학습 전용 유닛인 ‘신경 엔진(Neural Engine)'인데, A11의 연산 능력이 초당 6천억 회인 것에 비해 A12는 5조 회이며, 이에 따라 애플의 기계학습 프레임워크인 ’코어 ML(Core ML)'의 작동이 최대 9배 향상
<자료> Apple
[그림 1] 초당 5조 회 연산이 가능한 A12 신경 엔진
◾ 애플의 최근 전략은 신경 엔진을 강화하고, 이를 활용해 아이폰의 기능상 비교 우위를 구현한다는 것인데, 아이폰XS 역시 이런 전략 하에 개발된 것으로 보임
▸ 아이폰XS의 카메라와 페이스 ID 처리 속도는 신경 엔진의 처리 능력을 잘 살려 구현한 것인데, 가령 촬영 셔터를 누를 때마다 1조 회의 기계학습 처리가 실행된다고 함
▸ 또한 카메라 센서는 2 배로 고속화하여 이미지 데이터를 빠르게 기계학습 처리에 돌릴 수 있도록 했고, 사진의 다양한 요소를 수치 모델화 하여 기계학습 처리를 할 수 있는 구조를 구현하였음
<자료> Apple
[그림 2] 사진당 1조 회의 연산 처리가 가능
▸ 후면 카메라에는 12M 픽셀 F1.8 광각 렌즈와 F2.4 망원 렌즈의 듀얼 렌즈, 전면 카메라에는 F2.2 광각 렌즈를 탑재했는데, A12에 탑재한 ISP(Image Signal Processor)와 신경 엔진을 연계해 촬영 후에도 피사계 심도(DoF, Depth of Field)를 조정할 수 있게 하였음
▸ 이는 카메라의 하드웨어와 소프트웨어를 맡은 각 팀이 신경 엔진의 활용을 전제로 치밀하게 개발을 진행해 왔음을 엿볼 수 있게 해주는 대목임
▸ 최근의 아이폰 진화를 보면 애플이 기계학습 처리에 사용되는 신경 엔진의 강화에 주력하고 카메라를 비롯한 각 기능이 이를 활용해 비교우위를 높이려 함을 추측할 수 있는데, 이번 신제품 발표 역시 동일한 전략이 곳곳에 녹아들었음을 보여주고 있음
▸ 이 밖에 방수·방진 성능도 강화되었는데, 아이폰X가 최대 수심 1미터에서 최대 30분간 견딜 수 있는 ‘IP67’임에 비해, 아이폰XS와 XS 맥스는 최대 수심 2미터에서 최대 30분간 견딜 수 있는 ‘IP68’ 기준을 만족하고 있음
[표 1] 2018년 9월 발표 애플 신제품 라인업의 주요 특징
신제품 | 주요 특징 및 기능 설명 |
아이폰 XS |
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아이폰 XS 맥스 |
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아이폰 XR |
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애플워치 시리즈 4 |
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<자료> IITP 정리 | |
◾ 아이폰XR은 그동안 초미의 관심사였던 ‘SE 2(두 번째 중저가 모델)'에 해당하는 신제품으로 액정 유기 EL 대신 LCD 디스플레이를 탑재해 가격을 낮춘 모델임
▸ XR의 디스플레이 크기는 6.1 인치, 해상도는 1792×828 (326ppi)이며, 본체 사이즈는 75.7 × 150.9 × 8.3mm로 아이폰X보다 한층 크며 무게도 194g으로 다소 무거운 편
▸ 방수·방진 성능은 IP67으로 아이폰X와 동일하고, 통신 기능은 4G LTE-A를 지원하며 듀얼 SIM(나노SIM와 eSIM)을 지원하고 있음
▸ 카메라는 후면 카메라에 12M 픽셀 F1.8 광각 카메라 1개만을 탑재하고 있으나, A12 바이오닉 프로세서를 탑재하고 있어 XS 모델과 마찬가지로 스마트 HDR, 심도 제어, 인물사진 모드를 지원하며, 전면 카메라에는 셀카에 유용한 트루뎁스(TrueDepth) 렌즈를 탑재
▸ 트루뎁스 카메라는 아이폰X에 처음으로 도입된 것으로 사용자의 얼굴에 3만 개 이상의 보이지 않는 도트를 투사하고 이를 분석하는 장치인데, 페이스 ID에도 사용되지만 이모지와 셀피 기능 등에서 더 큰 사용자 만족도를 이끌어 내고 있음
▸ 발표 현장 분위기는 XS가 ‘조금 아쉽다’라는 반응이었고, XR은 ‘기대 이상’이라는 반응이었는데, A12가 탑재되어 있어 아이폰XS와 상당히 유사한 경험을 할 수 있고, 트루뎁스가 탑재된 점, 6가지 다양한 컬러로 출시된다는 점 등이 호평을 받았음
<자료> Apple
[그림 3] 6가지 컬러로 출시되는 중저가 아이폰XR
◾ 이번 발표회에서 신형 아이폰들보다 더 큰 관심을 모은 것은 애플워치4였는데, 디자인을 처음으로 변경하였고, 심전도(ECG) 특정 기능과 넘어짐 감지 기능을 탑재하였음
▸ 애플워치는 네 번째 버전 만에 처음으로 디자인이 바뀌었는데, 현재의 외관 이미지는 유지하면서 화면 크기를 늘리는 쪽으로 방향을 잡았음
▸ 기존 가로세로 38mm 모델은 40mm로 35% 확대되었고, 42mm 모델은 44mm로 32% 확대되었는데, 디스플레이의 가장자리가 더 좁아졌기 때문에 실제로는 더 넓어진 셈이며, 42mm짜리 애플워치를 고려했던 사람이라면 신제품의 40mm 모델로도 충분
▸ 64 비트 듀얼코어 프로세서인 'S4 칩'을 탑재하여 처리 속도를 2배 증가시켰고, 뒷면에 블랙 세라믹을 배치해 전파를 쉽게 잡을 수 있도록 하였으며, 배터리는 1회 충전으로 최대 18시간 지속할 수 있게 하였음
▸ 화면이 넓어졌는데도 배터리 효율이 높아진 이유는 백플레인으로 ‘저온 폴리실리콘(LTPS TFT)’ 액정을 사용하는 대신, ‘저온 폴리옥사이드(LTPO) TFT'를 사용했기 때문
▸ 'LTPO' 기술은 기존 LTPS 기술보다 이론적으로 5~15% 배터리 수명을 늘릴 수 있는데, 애플은 2014년 LTPO 특허를 처음 신청했으며, 2015년과 2018년에도 신청한 바 있음
▸ 한편 케이스 측면에 있는 조작 노브인 ‘디지털 크라운’에는 촉각 피드백 기능을 탑재하여, 보다 정확한 조작이 가능해 진 것도 개선된 점
▸ 그러나 이런 하드웨어적 개선보다는 기능상의 개선이 더 큰 주목을 받았는데, 심전도(ECG)를 감지하는 전기 심박 센서와 다이내믹 레인지를 강화했고, 최대 32G의 중력 가속도를 측정할 수 있는 모션 센서를 이용한 ‘전복 감지’ 기능을 탑재하였음
<자료> Apple
[그림 4] 애플워치4에 추가된 심전도 측정 전기 심박 센서(上)와 사용자 동작 감지 센서(下)
◾ 소비자용 전자 제품에 ECG 측정 기능이 탑재된 것은 애플워치4가 처음이라고 하는데, 미 FDA(식품의약국)의 승인까지 마쳐 더욱 화제가 되었음
▸ ECG(Electrocardiography 심전도) 기기는 심장 박동을 전기 신호로 측정하는 것으로, 병원에서 심장 질환을 검사하기 위해 사용되는 것인데, 애플워치4에 탑재됨에 따라 아주 간단하게 측정할 수 있게 되었음
▸ 손가락을 디지털 크라운에 대면 'ECG 앱‘이 시작되고 30초 동안 심전도를 측정하게 되는데, 측정 결과 문제가 없으면 '굴리듬(Sinus Rhythm)’이라 표시되고, 부정맥의 일종인 심방의 불규칙한 떨림이 감지되면‘심방세동(Atrial Fibrillation)'이라 표시됨
▸ 심전도 측정 결과는 애플의 건강관리 앱인 ‘헬스(Health)’에 저장되는데, 검사 결과의 판정(Classifications)뿐만 아니라 심전도의 파형(Waveform)도 기록하며, 이용자는 측정 당시의 증상에 대해 입력할 수 있음
▸ 만일 이상이 발견되면 알람을 통해 즉시 의사의 진찰을 받도록 권고하는데, FDA의 승인을 거쳤기 때문에 의사의 진료 시에 ‘헬스’ 앱에 기록된 ECG 검사 결과를 제출할 수 있으며, 이는 치료 여부를 결정하는 데 도움을 줄 수 있음
▸ 한편 애플워치4의 심전도 측정 기능이 미 FDA의 승인을 얻긴 했지만, 이는 국가별로 인증을 받아야 하는 사안이므로, 측정 하드웨어는 애플워치4에 포함시키되 각 출시국 별로 허가를 받을 때까지는 기능을 비활성화 시킬 것으로 예상됨
<자료> Apple
[그림 5] 애플워치4의 심전도(ECG) 측정 기능 이용 방법
◾ 자세한 설명은 하지 않았지만 애플워치4의 심전도 측정 기능은 심박신호를 신경망으로 분석하는 것으로 추정되며, 이는 애플의 강화된 신경 엔진 활용과 궤를 같이 함
▸ 애플워치는 최초 버전부터 심박수를 측정하는 기능을 제공하고 있었지만 이번 시리즈 4에서는 ECG 측정을 위해 새로운 센서 하드웨어를 탑재하였음
▸ ECG 측정 센서는 두 개의 모듈(전극)로 구성되는데, 시계의 뒷면에 원형의 전극 하나를 추가하였고, 디지털 크라운도 하나의 전극으로 기능하고 있음
▸ 즉, 측정을 위해서는 원형 전극이 피부에 닿아 있어야 하고, 손가락으로 크라운을 만지고 있어야 하는 것이며, 이로써 심장을 포함하는 전기회로가 만들어지고 이 회로에서 심장 박동의 전기 신호를 측정하게 됨
▸ 심박수를 측정하는 센서도 새롭게 바뀌었는데, 이 센서는 녹색의 LED 빛을 피부에 조사하여 혈관의 신축성과 용적의 변화를 측정하고, 그 데이터를 분석하여 심박수를 파악하며 운동 시 심박수를 통해 칼로리 량을 산정하게 됨
▸ 이처럼 ECG를 측정하고 심장 박동에서 심방세동을 감지하는 알고리즘이 탑재되어 백그라운드에서 심장의 상태를 모니터링하게 되는데, 자세한 설명은 없지만 심박 신호를 신경망으로 분석헤 심방세동을 감지하는 것으로 추정됨
▸ 애플워치4의 ECG 측정 방법이 FDA의 승인을 받긴 했어도 병원에서 사용하는 전문 측정기보다는 판정의 정확도가 떨어질 것이나, 대신 애플워치4를 차고 있으면 수시로, 그리고 연속적으로 심장의 상태를 모니터링 할 수 있는 장점이 있음
◾ 사실 시장에는 이미 애플워치와 연계되는 ECG 모듈을 판매 중인 스타트업들이 여럿 있는데, 애플워치4는 이들의 기술을 흡수해 사용자 편의성을 보다 높인 것으로 볼 수 있음
▸ 스타트업 ‘얼라이브코어(AliveCor)’는 ‘카디아 밴드(Kardia Band)’라는 ECG 측정 모듈을 개발했는데, 애플워치를 찬 상태에서 이 모듈에 손가락을 대고 심전도를 측정하면 그 결과가 애플워치에 표시됨
▸ 카디아 밴드는 애플워치를 매개로 ECG를 측정할 수 있는 최초의 장치로 이 역시 FDA의 승인을 얻었으며 의료기기로 사용되고 있음
▸ 스타트업 ‘카디오그램(Cardiogram)’은 애플워치로 심장 질환을 감지하는 인공지능(AI)을 개발했는데, UCSF 대학과 공동연구를 통해 개발한 기술을 이용해 애플워치에서 수집 한 심박 데이터를 AI로 분석해 부정맥의 일종인 심방세동을 감지함
▸ 애플이 이번 발표회에서 자세한 설명을 하지 않았음에도 애플워치4에서 신경망을 통해 심방세동을 감지할 것이라고 추정하는 것은 카디오그램이 이미 동일한 방식이 실제 작동할 수 있음을 보여주었기 때문임
▸ 애플워치4에 새롭게 추가된 기능은 이미 애플에 앞서 스타트업들이 개발해 놓은 심장 질환 감지를 위한 고급 기술이며 애플이 그들의 기술을 차용한 것으로 볼 수도 있음
▸ 그러나 애플의 강점이 선진 기술을 소비자에게 편리한 방식으로 디자인하여 적절한 시점에 제공하는 것에 있다고 보면 애플은 그동안 해왔던 일을 한 것뿐이며, 실제로 소비자 입장에서는 측정 기능이 애플워치에 통합되는 것이 편의성 면에서 훨씬 나음
◾ 한편 애플워치4에 추가된 넘어짐 감지 기능 역시 건강관리와 관관된 것으로, 갑작스런 심장 통증에 의한 쓰러짐이나 노인들의 넘어짐을 감지하는 데 유용할 것으로 기대됨
▸ 애플워치 4에서 강화된 모션 센서를 활용한 이 ‘전복 감지’ 기능은 시계를 착용한 사용자의 낙하, 전도, 미끄러짐 등을 감지할 경우 긴급통화 화면을 자동으로 표시해 줌
▸ 만일 1분 동안 사용자가 긴급통화를 누르지도 않고‘괜찮다’는 표시도 하지 않는다면, 이용자가 혼수상태나 몸을 움직일 수 없는 위기 상태에 있다고 판단해 앱이 자동으로 ‘긴급 SOS' 전화를 발신함
▸ 긴급 SOS 전화는 911 센터 등으로 연결이 되는 것은 아니고, 미리 연락처를 등록해 둔 부모, 배우자, 자녀 등에게 발신이 됨
▸ 긴급 SOS 전화 기능은 스노보드 등을 타다 심하게 넘어진 때 구조를 요청하기 위해 사용될 수도 있을 것이고, 독거노인이 질환 혹은 미끄럼 등으로 넘어질 경우 도움을 요청하는 기능으로 사용될 수 있을 것임
<자료> Apple
[그림 6] 애플워치4의 긴급 SOS 발신 서비스
◾ 애플워치 4의 심박 센서와 심전도 및 전복 감지 기능은 애플의 다음 목표가 헬스케어 분야임을 시사하고 있다는 평이며, 혈당계 등이 차기에 추가될 것이란 전망이 나오고 있음
▸ 애플은 지금까지 피트니스 분야를 중심으로 스마트 워치의 용도를 개척해 왔고, 통화 기능 탑재로 커뮤니케이션 도구로도 사용할 수 있도록 했으며, 현재 세계에서 가장 매출이 높은 시계 브랜드로 발돋움하였음
▸ 즉 애플워치는, 커뮤니케이션, 운동, 헬스케어의 세 가지 핵심 기능을 가지고 있는 셈인데, 이번 애플워치4는 ECG 측정 기능을 탑재함으로써 헬스케어 관리 기능을 대폭적으로 향상시킨 것이라 요약할 수 있음
▸ 애플워치가 FDA 승인을 받았다고는 하지만 의료기기로 간주하는 것은 아직 시기상조이며 애플 역시 당장 그것을 바라는 것은 아닐 것이나, 애플워치가 바이오 센서로서 신체 정보를 모니터링 하는 의료기기로서 역할을 뚜렷이 했다는 점은 주목할 필요가 있음
▸ 이미 애플워치가 혈압과 혈당을 측정하는 기기를 탑재할 것이라는 소문이 오래 전부터 나돌았던 것을 상기하면, 일상생활 속에서 건강에 관한 정보를 프라이버시 침해 없이 수집하기 위한 애플의 도전은 앞으로 더욱 가속화될 것으로 보임
▸ 애플워치4를 통해 애플의 건강관리 플랫폼이 어떻게 설계되고 병원 등과 어떻게 연계될지 기대가 높아졌으며, 스마트 워치의 진화 방향에 대한 관심도 다시 고조되고 있음
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