[포럼] 엣지컴퓨팅은 패자부활전이다

유승화 아주대 명예교수

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  • 입력: 2019-09-09 18:25
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[포럼] 엣지컴퓨팅은 패자부활전이다
유승화 아주대 명예교수
4차 산업과 관련된 자율주행차, 사물인터넷(IoT), 스마트홈, 스마트팩토리 등 다양한 분야들이 주목 받으면서 이러한 서비스들을 지원할 수 있는 클라우드 컴퓨팅(Cloud computing)이 매우 중요해졌다. 현재 스마트 기기나 IoT 장치에서 발생하는 데이터는 클라우드 컴퓨팅 기술을 거쳐 중앙 서버에서 데이터 저장 및 처리 작업이 진행된다. 현재 아마존,구글, MS 등 글로벌 기업들이 대규모 데이터센터 구축으로 클라우드 서비스 시장을 주도하고 있다. 그러나 5G 시대가 본격적으로 오면 데이터 트래픽이 폭발적으로 증가해 클라우드 컴퓨팅 기술로 대응하기에는 역부족이다. IoT 장치가 대규모로 확산되고 실용화됨에 따라 실시간으로 막대한 양의 데이터를 저장하고 효율적으로 전송하고 처리할 수 있는 능력이 필수적이다. 또한 IoT 장치에서 처리가 필요한 막대한 데이터는 긴급성, 정확성과 보안성을 유지해야 하는 경우 현재의 클라우드 컴퓨팅 기술만으로는 한계가 있다.

한편 이러한 클라우드 컴퓨팅의 한계를 극복할 수 있는 대체기술로 엣지 컴퓨팅(Edge computing)이 주목받고 있다. 엣지 컴퓨팅은 클라우드 컴퓨팅과 정반대 방식의 개념이다. 클라우드 컴퓨팅이 사용자 기기의 통제가 중앙에서 이뤄지는 방식이라면, 엣지 컴퓨팅은 사용자 기기에서 직접 컴퓨팅이 이뤄지는 기술이다. 데이터가 수집되는 엣지에서 데이터를 즉시 분석하고 현장에 적용하기 때문에 즉시성과 안정성이 제공되는 컴퓨팅 기술이다.

클라우드 컴퓨팅에 비해 지연시간이 짧고 해킹 가능성이 낮으며, 광범위한 이동성이 장점이다. 엣지 컴퓨팅은 IoT 사물에서 직접 데이터 처리가 가능하므로 클라우드 컴퓨팅에 비해 연산능력이 떨어지지만, 응답속도가 빠르고 광대역 통신도 불필요하다. 따라서 지연 없이 상황에 신속하게 대응할 수 있는 기술을 제공함으로 빠른 응답속도가 요구되는 환경에 효과적이다.

실제로 안정성을 요구하는 자율주행차, 항공엔진, 드론 등은 순간적인 네트워크 지연이나 전송오류가 치명적인 사고로 이어질 수 있기 때문에 짧은 지연시간이 중요한 요구사항이다. 이에 따라 엣지 컴퓨팅은 자율주행차, 증강현실, 가상현실, IoT, 스마트헬스, 스마트팩토리, 스마트시티 등 차세대 기술을 지원하는 것이 가능하다. 스마트팩토리의 경우 엣지 컴퓨팅은 각 생산 설비 및 기계 단에서 데이터를 분석해 불량 공정의 해소 및 비용 절감이 가능하다. GE의 프리딕스(Predix)는 대표적인 산업용 엣지 컴퓨팅 플랫폼이며 기계학습 엔진과 이벤트 처리 기능을 제공해 엣지에서 시간적 지연 없이 데이터를 분석할 수 있도록 지원해 제조, 의료, 에너지 등 다양한 산업에 확산 적용되고 있다. 스마트카에서는 차량에 부착된 센서에서 실시간으로 데이터를 수집해 차간거리 유지나 주변 도로 상황, 차량 흐름 등을 파악하고, 주행 중 돌발 상황이 발생 했을 때 신속하게 대처헤 사고를 피할 수 있다.

증강현실, 가상현실, 생체인식 등 최근 각광 받고 있는 기술들은 엔드포인트에서 대용량 데이터가 발생하기 때문에 클라우드 컴퓨팅만으로는 즉시성 문제가 발생할 수 있다. 중앙 데이터센터는 엣지 컴퓨팅으로 줄어든 데이터만 송신하면 되기 때문에 네트워크 및 스토리지 자원 비용도 절감할 수 있다. 또한 엣지 컴퓨팅이 도입되면 데이터의 부하가 대폭 감소한다. 예를 들면 비디오 센서에서 보내는 자료가 충분해 화질이 개선되어 기존 대역폭에서 발생했던 문제들을 크게 줄일 수 있다. 최근 일본 기업들은 적극적으로 엣지 컴퓨팅을 산업에 도입하고 있다. 빅데이터와 클라우드 등 IT 분야에서 미국과 독일 등에 뒤진 상태에서 일본은 로봇을 앞세운 제조 분야에 집중하고 있다. 대표적으로 도시바, 미쓰비시, 후지쯔 등은 엣지 컴퓨팅을 활용한 다양한 솔루션을 마련하고 있다. 최근 도요타는 인텔, 에릭슨, NTT 등과 오토모티브 엣지 컴퓨팅 컨소시엄을 출범시켰다. 차량에서 발생하는 데이터를 클라우드 환경에서 처리하는 대신 엣지 컴퓨팅을 활용해 새로운 서비스를 지원하는 것이 목적이다.

엣지 컴퓨팅은 클라우드 컴퓨팅과 개념적으로 구분되지만 앞으로 경쟁 관계가 아닌 공존 관계로 발전할 것이다. 엣지와 클라우드간 협업이 이뤄질 때 엣지는 데이터를 최적화하는 게이트웨이 역할을 하며, 이를 기반으로 작업과 관련된 조치를 즉시 취할 수 있게 된다. 이러한 엣지-투-클라우드 컴퓨팅은 많은 양의 데이터를 보다 효율적이고 신속하며 안전하게 분석하고 이를 적용할 수 있기 때문에 다양한 분야에서 급속도로 주목받고 있다. 예를 들면, 교통신호시스템은 엣지 컴퓨팅 기반의 기기에서 정보를 처리해 클라우드로 데이터를 전송하는 엣지-투-클라우드 컴퓨팅을 활용하고 있다.

이로 인해 교통 관련 애플리케이션들은 해당 위치에서 데이터를 수집하고 데이터 변화에 대응할 뿐 아니라 현재의 위치에서 의미 있는 분석을 수행한다. 데이터를 엣지에서 클라우드로 보낼 때 프라이버시 정책을 강화시킬 수 있다. 또한 DDos 공격 등의 웹서비스 공격 등으로 클라우드를 사용할 수 없을 때에도 엣지 컴퓨팅에서는 서비스를 할 수 있는 등 보안성이 향상되는 효과도 있다. 한편 빅데이터를 수집해 머신러닝을 통해 알고리즘을 구축하는 것은 클라우드 컴퓨팅 기술로 가능하다. 클라우드 컴퓨팅은 머신러닝을 통해 직관적이고 합리적인 알고리즘을 만들어내 산업설비에 대해 점검하고 예측하고, 혁신적인 비즈니스 모델을 구현하는 필수적인 컴퓨팅 기술이다. 다만 즉시성과 안정성을 담보할 수 있는 엣지 컴퓨팅은 특정한 분야의 특정한 기능을 즉각적이고 안정적으로 수행하게 하는 데에 적합한 방법이다. 향후 IoT 시대가 빠르게 확산됨에 따라, 엣지-투-클라우드 컴퓨팅을 목적에 많게 합리적으로 잘 활용하는지 여부가 중요한 성공 요인이 될 것으로 예상된다.



엣지-투-클라우드 컴퓨팅은 네트워크 불안정과 지연, 프라이버시 침해 등의 문제를 해결할 수 있는 신속성과 안전성 등을 제공한다. 클라우드 컴퓨팅 시장에서 아마존, 구글, MS 등 글로벌 기업에 주도권을 내주었지만 국내 기업들도 우리의 장점을 살려 엣지-투-클라우드 컴퓨팅 시장에 선도적으로 진출해 컴퓨팅 시장의 주도권을 가져와야 한다.

그러기 위해서는 첫째, 5G 네트워크를 기반으로 초분산 엣지-투-클라우드 컴퓨팅 인프라를 구축해야 한다. IoT 데이터의 전달, 저장, 처리를 최적화하는 네트워크를 이용해 다양한 솔루션을 마련해야 한다. 둘째, 엣지-투-클라우드 컴퓨팅을 효율적으로 수행할 수 있는 시스템반도체 칩 개발이다. 즉 서버의 과부하를 획기적으로 경감할 수 있고, 사물이 지능을 갖고 스스로 학습하고 처리할 수 있게 하는 AI 프로세서 개발이 필요하다. 우리의 장점인 세계 최초의 5G 네트워크 인프라와 반도체 기술을 이용해 엣지-투-클라우드 컴퓨팅을 선도할 수 있는 새로운 기회를 살릴 수 있는 국가적·중장기적인 전략이 필요하다.

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