기존의 자동화 공정에서 최신 스마트 제조로 성장하기 위해서 문제가 됐던 데이터 처리 속도, 취약한 보안, 급증하는 데이터 용량 등 기존 한계를 극복하기 위해서 5G 특화망, 엣지 컴퓨팅이 새로운 스마트 제조 혁신의 핵심 키워드로 부상하고 있다.

■ 5G 특화망 IoT 장비들의 제조 공정을 더 자동화된 운영환경으로 진화

최근 정부는 5세대 이동통신 특화망을 ‘이음5세대(5G)’라고 이름 짓고, 주파수 할당과 기간통신사업 등록을 마무리 한 바 있다. 또한 수요 공급기업간 간담회를 통해 확산에 적극적으로 나서고 있다.

이런 가운데 임혜숙 과기부 장관은 지난 3월1일 바르셀로나에서 열린 MWC에서 이음 5G 활성화를 언급하기도 했다.

5G 특화망은 특정지역에 한해 사용가능한 서비스 망으로 해당 지역에서 도입하고자 하는 서비스에 특화된 맞춤형 네크워크를 말한다.

과거의 스마트 팩토리 공정에서는 유선 기반으로 인해 필요한 곳에 사용하기 어렵고 수 ㎞의 케이블로 연결된 고정 위치들로 인해 생산기기 배치에 걸림돌이 돼 왔다.

또한 Wi-Fi로 연결된 경우 동작에 제약이 발생하고, 센서 수와 데이터의 양이 네트워크 수용한도를 초과하고, 비디오 애널리틱스 적용 시 과도한 지연 시간이 발생해 왔다.

노키아에 따르면 이러한 문제점을 5G 특화망을 사용시 현장 배치를 유연하게 조정가능하고, 로봇 등에서 위치 및 그리퍼 현황 정보 송수신이 용이하다. IoT 장치들은 다양한 센서들의 연결이 가능하고, 카메라로 조립과정을 녹화하며, 실시간 분석 및 운영자에게 태블릿, AR글래스로 송신하며, 품질보증이 가능하다.

이러한 5G 특화망은 IoT 장비들의 제조 공정을 더 자동화된 운영환경으로 진화시키고, 초고속, 초저지연 및 동시 다중 연결 등을 구현하며, 디지털트랜스포메이션을 가속화하고, 미래의 IoT 비전을 구현시킬 수 있다.

이에 세계적으로 노키아가 토요타, KUKA, 일본제철 등 수많은 기업들에 서비스를 공급하고 있고, 미국 농기계 기업 존 디어, 독일에서는 보쉬, 루프트한자 테크닉, 에어버스, 일본 후지쯔 등 다양한 기업들이 5G 특화망을 구축했다.

국내에서는 네이버 클라우드가 한국공항공사 등에 서비스를 공급하고 있고, LG CNS도 최근 이음5G 실증 사업을 성공적으로 마무리한 바 있다.

국내에서 삼성SDS, 카카오엔터프라이즈, 삼성전자, 퀄컴코리아 등이 도입 여부를 검토 중으로 알려졌다.

■ 엣지 컴퓨팅, 매우 빠른 속도의 응답을 요구하는 산업분야에서 급속 성장

네트워크 속도에서 5G 특화망이 있다면 데이터 처리 속도를 높이기 위해서 엣지 컴퓨팅이 스마트 제조의 핵심 키워드로 떠오르고 있다.

엣지 컴퓨팅은 장비 내에 자가진단이나 지능제어 기능들을 탑재해 운영하는 설비 지능화 요소와 상위 시스템 계층의 최적 운영 부분을 연계하기 위한 네트워크 엣지단에서의 컴퓨팅 기술이다.

작은 크기에 컴퓨터, 스토리지, 네트워크 연결을 포함하고 있으며, 로컬 기기로 데이터를 전송하는 IoT기기들에 의해서 작업을 수행한다.

스마트 제조 혁신으로 인해 데이터 생산 기기들이 증가함에 따라 처리해야할 데이터 양도 기하급수적으로 증가하며, 중앙에서 처리하는 시스템보단 분산 시스템에 대한 필요성이 커지고 있다.

엣지컴퓨팅은 IoT 사물에서 직접 데이터 처리가 가능하므로 클라우드 컴퓨팅보다 연산 능력이 떨어지지만, 응답속도가 빠르고 광대역 통신도 불필요하다.

또한 매우 빠른 속도의 응답을 요구하는 산업분야에서는 클라우드보단 엣지 컴퓨팅이 효율적이다.

또한 방대한 데이터를 저장하기 위한 저장소도 더 늘어나야 하고, 이를 처리하기 위한 연산성능도 더 높아져야 하는데 엣지컴퓨팅은 데이터에 대한 1차 전처리 이후 꼭 필요한 결괏값만 중앙의 클라우드로 전송할 수 있다.

이러한 장점으로 인해 스마트제조가 고도화될수록 제조 애플리케이션 시스템 구축 및 통합 활용의 필요성이 더욱 증가하고 있고, 시스템간 유연성, 지능성, 실시간성에 대한 요구도 증대하고 있다.

이에 공장에서 생산되는 데이터가 점점 기하급수적으로 늘어나 서버 부하가 염려되는 가운데 데이터를 빠르고 효율적으로 처리하는 엣지 컴퓨팅은 스마트제조에서 더욱 주목받을 전망이다.

엣지컴퓨팅을 활용하면 센서에서 발생하는 데이터를 중앙 데이터 센터까지 보내지 않아도 되며, 중앙 데이터센터에는 엣지컴퓨팅으로 줄어든 데이터만 송신하면 되기 때문에 네트워크 및 스토리지 자원 비용도 절감된다. 또한 엣지 컴퓨팅은 최신 사이버 보안 기능을 시스템에 내장해 전송단계에서의 데이터 보안 위협과 데이터 오염 위험을 감소시킨다.

또한 클라우드 컴퓨팅을 사용했을 때 서버가 마비되면 치명적인 타격을 입지만 엣지 컴퓨팅을 사용하면 자체적으로 컴퓨팅을 수행하기 때문에 효과적으로 장애에 대응이 가능하다.

GrandviewResearch의 2021년 보고서에 따르면 세계 엣지컴퓨팅 시장은 2019년 46억달러 규모에서 2025년 323억달러로 연평균 38.4% 성장할 것으로 전망되고 있다.

엣지 컴퓨팅은 2018년 가트너 선정 10대 전략기술 중 하나로 다양한 분야에서 응용되고 있고, 마이크로소프트, 델, 휴렛패커드 등이 수십억 달러를 투자하고 있다.

특히 미국, 독일 등이 엣지 컴퓨팅에서 한발 앞서 나가고 있는 상황에서 일본 도시바, 미쓰비시, 후지쯔 등은 엣지 컴퓨팅을 활용한 다양한 솔루션을 개발하는 등 엣지 컴퓨팅에 집중하고 있다.

국내에서는 SKT, KT, LG유플러스 등이 자율주행, 스마트팩토리 등 분야에서 시장 확대를 위해 독일, 미국 기업들과 협업하고 있다.

※ 한편 e4ds news에서는 오는 4월8일 코엑스D홀과 e4ds.com에서 온오프라인에서 동시로 디지털트윈을 위한 산업용 통신네트워크 구축이라는 주제로 ‘2022 IIoT 이노베이션 데이’를 개최합니다. 이번 세미나에서는 이순열 아이투 대표이사가 ‘산업 디지털 전환을 위한 산업 신뢰성(Trustworthiness) 확보의 중요성과 준비’를 발표할 예정입니다. 많은 참여 부탁드립니다. 참가 신청은 https://www.e4ds.com/seminar_introduce.asp?idx=129에서 할 수 있습니다.