IoT 요구 사항을 충족하도록 진화하는 에지 컴퓨팅 하드웨어

June 10, 2024

Alan Yoon

에지는 점점 더 스마트해지고 있습니다. 수년간 중앙 집중형 클라우드 컴퓨팅 인스턴스에서 데이터를 통합해 왔지만, 사물 인터넷(IoT)이 더욱 지능화함에 따라 에지에서 처리되는 작업들이 점점 많아지고 있습니다.

IoT 초창기는 분산형 데이터센터와 디바이스를 넘어선 에지 컴퓨팅의 토대가 마련된 시기였습니다. 단순하게 센서를 이용해 데이터를 수집해서 클라우드로 전달하는 것 이상의 기능을 수행할 수 있게 된 것이죠. 그러다 IoT 기술이 점점 더 발전하면서 에지의 기능과 성능이 향상되어, 이제 에지 디바이스는 비정기적이고 사이즈가 작은 데이터 패킷을 수신은 거의 하지 않고 주로 송신만 하던 것 이상의 기능을 수행할 수 있게 되었습니다.

그랜드 뷰 리서치(Grand View Research)에 따르면 전 세계 에지 데이터센터 시장 규모 ¹는 2022년 93억 6천만 달러에서 2023 ~ 2030년까지 18.4%의 연평균 성장률(CAGR)을 기록할 것으로 예상됩니다. 이러한 수요를 주도하는 것은 네트워크 데이터 트래픽을 증가시키는 IoT, 인공지능(AI), 빅데이터, 클라우드, 스트리밍 서비스, 5G의 광범위한 도입입니다.

이제 에지는 다양한 IoT 장치, 분산형 데이터센터, 무선 기지국으로 구성됩니다. 통신 표준은 AI 추론 및 머신러닝(ML)을 비롯한 보다 필수적인 컴퓨팅 및 압축 작업을 에지에서 수행할 수 있도록 지속적으로 업데이트되고 있습니다.

_{[마우저 일렉트로닉스] IoT 요구 사항을 충족하도록 진화하는 에지 컴퓨팅 하드웨어 (출처: photon_photo- stock.adobe.com)}

IoT의 폭발적 성장에 기여하는 스마트한 에지 디바이스

IoT가 데이터 스트림을 쏟아내는 무선 센서 노드의 단순한 집합을 넘어서는 수준으로 진화함에 따라 IoT 애플리케이션을 설치 또는 운영하기가 점점 더 어려워지고 있습니다. IoT 디바이스 수가 폭발적으로 성장하고 기능들도 급속히 진화하면서 상당한 물류 문제가 발생하고 있습니다.

하지만 오늘날의 스마트한 에지 디바이스와 분산형 데이터센터는 현장에서 제 역할을 충분히 할 수 있을 만큼 더 잘 준비되어 있습니다. 이러한 에지 데이터센터는 네트워크로 연결된 수많은 IoT 기기들의 초기 시운전을 위한 로컬 호스트 역할을 하고, 이후에는 무선 업데이트를 관리합니다. 이제 에지 디바이스는 클라우드 연결이 중단되거나 지연되더라도 가동을 이어갈 수 있도록 클라우드 기반 서비스의 로컬 버전을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 지연 시간이 짧은 피드백 루프를 지원하는 데 필수적인 로컬 프로세싱을 계속 수행할 수 있습니다.

에지 디바이스의 증가는 보안과 관련하여 두 가지 상반된 효과를 불러왔습니다. 우선 공격자 측면에서 보면 악의적인 공격자가 중앙 클라우드 데이터센터에 액세스할 수 있는 공격 표면이 넓어졌습니다. 반대로 기업 입장에서 보면, 오늘날의 에지 컴퓨팅 시스템의 스마트함을 활용하여 IoT 보안을 강화할 수 있게 됐습니다.

사업 전개, 유지 관리, 지속적인 운영을 담당하는 중간 에지 장치는 비용 효율적으로 설계된 IoT 기기에 대한 보안성을 처리할 수 있습니다. 또한 개발자는 이러한 에지 장치를 통해 개인정보 보호 기본 설정과 같은 개념과 데이터 최소화 같은 개인정보 보호 기술을 활성화함으로써 개인정보 보호 요구 사항을 보다 효과적으로 처리할 수 있습니다.

상세 데이터를 클라우드로 보내는 것과 관련하여 점점 더 많은 제약 조건들이 생겨남에 따라 IoT 솔루션은 익명화된 머신 러닝 및 고급 패턴 매칭과 같은 데이터 집약적인 알고리즘을 에지로 가져와야 합니다.

새로운 활용 사례와 함께 진화하는 에지 컴퓨팅 하드웨어

초기의 IoT 디바이스는 온보드 프로세싱, 메모리, 스토리지가 거의 없이 기본적으로 연결성만 갖춘 센서였습니다. 하지만 스마트 에지가 등장하면서 애플리케이션 프로세서와 마이크로컨트롤러(MCU)로 가득 찬 소형 폼 팩터에 훨씬 더 많은 통신 및 컴퓨팅 성능이 탑재되기 시작했습니다. 이러한 디바이스는 더 복잡한 분석 및 AI 워크로드를 실행함과 동시에, 보안과 개인정보 보호를 개선할 수 있는 정교한 알고리즘을 실행하는 데 필요한 더 뛰어난 성능과 특수 처리 기능을 제공합니다. 클라우드 IoT 인프라의 중개자 역할을 할 때는 MCU나 CPU와 같은 더 강력한 컴퓨팅 리소스가 필요하며, 이미지 및 비디오 기반 머신러닝 시스템은 GPU에 의존합니다.

비록 에지 디바이스에서 더 많은 작업을 수행하더라도, 중앙 클라우드 데이터센터와 이 데이터센터에서 관리하는 수많은 IoT 디바이스에 대한 보안 연결이 필요합니다. 5G, 와이파이6e, 그리고 궁극적으로 6G를 포함한 최신의 무선 표준들 모두 스마트 에지의 통신 백본의 일부이며, 5G와 와이파이는 이제 사실상 상호 연결 고성능 IoT 배포를 위한 표준이 되었습니다.

자동화 기술을 활용하는 오늘날의 스마트 팩토리는 AI와 머신러닝을 사용하여 엔드투엔드 컴퓨터 비전으로 데이터를 분석하고, 프로세스를 개선하고, 장비의 고장을 사전에 예측하고 있습니다. ML 모델을 실행하는 IoT 에지 디바이스는 수집된 이미지를 기반으로 실행 가능한 결과를 계산 및 추론하고, 추가적인 처리가 필요할 경우 중앙 클라우드 데이터센터로 전송할 수 있습니다. 학습이 한 곳에서 이루어지면 이는 다른 공장과 공유가 가능합니다.

창고 시스템은 재고 추적 목적으로 고급 IoT를 사용하며, 에지 컴퓨팅은 주문을 처리하는 완전 자율 모바일 로봇(autonomous mobile robotic, AMR) 시스템을 지원하는 분산형 센서를 관리하는 데에도 중요한 역할을 합니다.

의료 분야에서도 IoT 도입이 활발하게 이루어지고 있습니다. 예컨대 혈압 측정 커프나 혈당 모니터와 같은 디바이스를 사용한 원격 환자 모니터링뿐만 아니라 병원 전체에 분산된 커넥티드 의료 장비의 실시간 모니터링 및 관리 등에 첨단 에지 컴퓨팅이 활용되고 있습니다.

더 스마트하고 안전한 에지 구현

IoT 배포는 매년 증가하고 있습니다. 다양한 산업 분야의 광범위한 활용 사례에서 다양성과 기능을 안전하게 지원하기 위해, 에지는 더욱 스마트해질 필요가 있습니다. IoT 배포가 더 빠른 프로세서, AI, 머신러닝을 활용하여 클라우드 데이터센터로부터 독립된 에지에서 보안이나 개인정보 보호에 영향을 주지 않으면서 더 많은 작업을 수행함에 따라 디바이스의 기능과 성능은 지금보다 더 지속적으로 발전하고 진화해야 합니다.

출처

^1.Edge Data Center Market Size, Share & Trends Analysis Report By Component (Solution, Service), By Facility Size (Small & Medium, Large), By End-use (BFSI, Government), By Region, And Segment Forecasts, 2023 - 2030. Accessed August 11, 2023. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/edge-data-center-market-report.