에지 컴퓨팅을 통해 더욱 배가되는 IIoT의 잠재력
산업용 사물 인터넷(IIoT)이 계속 발전하고 확장됨에 따라 데이터센터와 클라우드에서 수집, 구성, 분석되는 데이터의 양도 계속 증가하고 있습니다. 전 세계적으로 공유되는 데이터의 총량은 향후 3년 내에 두 배 이상 증가할 것으로 예상됩니다1. 이처럼 많은 데이터를 처리하려면 상당한 대역폭과 처리 능력이 필요하며, 이는 연산 정체와 속도 저하를 초래할 수 있습니다.
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'에지 컴퓨팅'은 스마트 기기나 네트워크 게이트웨이 노드에서 간단한 작업을 수행하여 중앙 처리 시스템의 부담을 덜어줌으로써 지연 시간을 줄이고 더 복잡한 연산을 위한 귀중한 대역폭을 확보하는 것을 목표로 합니다.
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에지 컴퓨팅을 통해 더욱 배가되는 IIoT의 잠재력 (출처: Ar_TH - stock.adobe.com)
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현재 에지 컴퓨팅은 다음과 같은 다양한 활용 사례와 산업 분야에서 활용되고 있습니다:
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▶ 헬스케어 - 실시간 의사 결정과 조정을 위해 지연 시간을 단축해야 하는 수술용 로봇이나, 심장/혈압 모니터와 같은 스마트 의료용 웨어러블 기기
▶ 소매 및 제조 - RFID 추적기와 스마트 센서를 활용한 재고 및 공급망 관리
▶ 미디어 – 콘텐츠 조정을 향상하기 위한 실시간 비디오 분석, 지연 시간을 줄임으로써 게임 기능 개선, 더 빠른 접속을 위해 에지에 보다 가깝게 콘텐츠 캐싱
▶ 교통 - 자율주행 기능을 갖춘 자율주행 차량은 에지 컴퓨팅을 활용하여 교통 및 기상 조건에 최대한 빠르고 효율적으로 대응
▶ 농업 - 농부들은 농작물에 스마트 센서를 설치하여 수분과 영양 수준을 모니터링하고 기상 조건으로 인해 조기 수확이 필요한 시기를 예측
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로직과 데이터 스토리지를 에지로 옮기면 개인정보 보호 문제가 발생할 수 있으므로 무선으로 연결된 디바이스 네트워크는 에지에서 송수신되는 데이터를 안전하게 보호할 수 있는 강력한 암호화가 필요합니다. 하지만 에지 컴퓨팅은 애초에 클라우드로 전송되는 데이터의 양을 줄이기 때문에 데이터 손실이나 도난의 위험을 줄일 수도 있습니다. 에지 컴퓨팅의 가장 큰 장점은 책임이 분산된다는 점입니다. 즉, 일손이 많아지면 일을 나눌 수가 있는 원리입니다. 지연 시간을 줄이고 대역폭을 늘리면 특정 애플리케이션에서 중요한 요소인 응답 및 전송 시간이 빨라질 수 있습니다.
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IIoT 에지의 조건은 스마트 기기와 인텔리전트 게이트웨이 및 노드에는 까다로울 수 있습니다.
센서와 액추에이터는 극심한 열, 다양한 습도, 강하고 간헐적인 진동, 전자기 간섭(EMI)에 노출되어 기기를 손상시키고 데이터 전송에 악영향을 미칠 수 있습니다. 특정 산업 또는 제조 환경에 사용되는 에지 스마트 기기는 산업용 로봇이나 중장비의 예방 정비 개선을 위한 음향 및 온도 센서처럼 열악한 물리적 환경에서도 견고하고 안정적으로 동작할 수 있어야 합니다.
많은 IIoT 애플리케이션들이 물리적 공간을 중요시하고 프로세서를 장착한 에지 기기의 크기가 기본형 기기의 크기보다 더 클 수 있기 때문에, 크기와 폼 팩터는 중요한 요소가 될 수 있습니다.
경우에 따라, 엔지니어와 시설 관리자는 더 많은 처리 기능을 갖춘 대형 게이트웨이가 좋을지, 아니면 클라우드에서 데이터 전송 및 처리에 더 많은 부담을 주는 소형 기기가 좋을지, 상대적인 장단점을 저울질해야 할 수도 있습니다.
애플리케이션의 요구 사항을 충족하는 데 필요한 컴퓨팅 성능의 양과 데이터센터의 부담이 점점 더 커짐에 따라 권한을 어떻게 배분할 것인지도 중요하게 고려해야 할 요소 중 하나입니다. 컴퓨팅 밀도는 높아지지만, 이로 인해 심각한 지연 시간 문제가 발생할 수 있기 때문입니다.
데이터 스토리지의 권한을 에지 디바이스로 옮기면 데이터센터와 주고받는 전송 대역폭을 확보하고 전반적인 시스템 응답 시간을 개선할 수 있습니다.
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솔루션
TE 커넥티비티(TE Connectivity)는 에지 컴퓨팅 애플리케이션을 최적화하는 데 도움이 되는 다양한 제품 솔루션을 제공합니다. 전 세계 모든 인터넷 연결의 절반가량은 통신의 다른 한 쪽 끝에 사람이 없는, 즉 기계와 기계 간에 이루어집니다. 이러한 연결을 최대한 견고하고 안전하며 신뢰할 수 있게 만드는 것은 안전하고 효율적인 통신 및 작동, 특히 열악한 조건에서 유지되어야 하는 연결을 보장하는 데 있어 가장 중요합니다. TE의 16GT/s 0.5mm 자유 높이 스태킹 COM(computer-on-module) 커넥터는 최대 16GT/s의 전송 속도를 지원하며 신호 무결성을 개선하는 새로운 접점 설계가 특징입니다. 이 커넥터의 수직 결합 구성 덕분에, 설계자는 작업 중인 물리적 공간 제약에 맞게 설계를 조정할 수 있습니다. TE의 COM 커넥터는 항공 우주 설계부터 의료 장비, 산업 기계, COM 모듈 등에 이르기까지 모든 분야에 사용됩니다.
TE의 16GT/s 0.5mm 자유 높이 스태킹 COM 커넥터
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이와 마찬가지로, TE의 ICCON 슬림형 전력 핀 및 소켓은 설계의 확장성을 지원하며, 물리적 공간을 절약할 수 있도록 작고 눈에 잘 띄지 않는 폼 팩터로 제공됩니다. 접점당 35A의 전류 용량을 제공하는 ICCON 전력 핀은 스위치, 서버 또는 데이터 저장 장치에 최적화된 솔루션입니다. 핀과 소켓 자체는 도구 없이 쉽게 설치 및 제거할 수 있으며, 핀-인- 페이스트(pin-in-paste) 리플로우 공정에 적용할 수 있습니다.
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IIoT가 지속적으로 성장하고 발전하려면, 개발자가 다양한 활용 사례와 애플리케이션에서 지연 시간을 줄이고 대역폭 사용량을 줄이기 위해 가능한 모든 조치들을 취할 수 있어야 할 것입니다. 중앙 처리 시스템에서 에지 디바이스로 컴퓨팅 부담을 일부 이전하면 이러한 목표를 달성할 수 있지만, 새로운 잠재적 문제가 발생할 수 있습니다. 특히 프로세서를 내장한 COM 또는 에지 디바이스의 경우, 극심한 열이나 진동과 같은 열악한 환경 조건에서의 안정성이 가장 중요합니다. 네트워크 보안 또한 주요 관심사이며, 특히 여러 무선 프로토콜이 함께 사용되는 경우라면 강력한 암호화와 네트워크 보안도 필수입니다. 이러한 요소들을 종합적으로 고려할 때, 에지 컴퓨팅은 IIoT의 운영 잠재력을 실현하는 비결이 될 수 있습니다. 데이터센터의 규모가 커지고 밀도가 높아짐에 따라 에지에서 데이터를 처리하는 것이 네트워크의 원활한 운영을 위한 해답이 될 수 있습니다.
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출처
1. Rydning, John. “Worldwide IDC Global DataSphere Forecast, 2022–2026: Enterprise Organizations Driving Most of the Data Growth.” IDC, May 2022. https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=US49018922#:~:text=%22The%20Global%20DataSphere%20is%20expected,vice%20president%2C%20IDC’s%20Global%20DataSphere.