Chapter    2-1
엣지 컴퓨팅을 활용한
차량용 클라우드 솔루션

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김주환  |  인하대학교 산학협력단 연구원


I. 결과물 개요

개발목표시기 2021. 7. 기술성숙도
(TRL) 		개발 전 개발 후
TRL 22 TRL 6
결과물 형태 SW-Platform,
Patent, Service		 검증방법 자체 검증 및 3자 검증
Keywords 엣지 클라우드, 분산 기계학습, Key Value 스토어, 커넥티드카, 산업용 사물인터넷(IIoT), Edge Cloud, Distributed Machine Learning, Key Value Store, Connected Car, Industrial Internet of Things(IoT)
외부기술요소 Google Kubernetes, Linux Docker를 사용한 오픈소스 활용한 컨테이너 환경 조성 권리성 SW-IP


*  본 내용은 김주환 연구원(☎ 032-860-7838, kjh93@iesl.inha.ac.kr)에게 문의하시기 바랍니다.

**  본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

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정보통신기획평가원은 현재 개발 진행 및 완료 예정인 ICT R&D 성과 결과물을 과제 종료 이전에 공개하는 “ICT R&D 사업화를 위한 기술예고”를 2014년부터 실시하고 있는 바, 본 칼럼에서는 이를 통해 공개한 결과물의 기술이전, 사업화 등 기술 활용도 제고를 위해 매주 1~2건의 관련 기술을 소개함

 


II. 기술의 개념 및 내용

커넥티드카 환경에서 사용하는 클라우드 시스템 및 애플리케이션 구성 방식 및 이의 구현

 

본 기술 개발은 엣지 서버 내부에서 활용되는 트래픽 문제 해결을 위해 다음과 같은 다양한 기술을 포함함
- (세계 최초) 모바일 엣지 클라우드 성능 향상을 위한 Key-Value Store에서 LSM tree 방식을 이용한 내장형 메모리 할당 모듈(LSM tree based Memory Allocator)



[그림 1] 전체 솔루션 구현도





[그림 2] 내장형 Key-Value 데이터 기반 저장장치





[그림 3] 엣지 서버의 기본 구성 1개의 구조(테스트 버전)



- 엣지 서버 간에 효율적인 서버 협업을 도와주는 서비스 라우팅(Service Routing)
- (세계 최고 수준) 엣지 서버를 구성하는 기기에서 생기는 모바일 트래픽 폭증 문제를 해결할 수 있는 캐싱/오프로딩(caching/offloading)
- 코어 클라우드 서버에서 서비스되는 통합 신경망 모델과 엣지 서버의 경량화 경망 모델 간의 상호 연동 방식

개발된 엣지 클라우드를 이용한 유효자원의 극대화를 통해 기술적인 효율성과 수익 구조면에서 차별성과 경쟁력을 가질 수 있음

 

본 연구 개발의 결과물인 엣지 클라우드 플랫폼을 드론과 같은 커넥티드 기기 환경에 적용하거나 스마트 팩토리를 위한 산업용 사물인터넷(IIoT) 환경에서 공장 내 모니터링과 사고예측을 위한 복잡한 연산 수행을 부하 분산 처리하는 데에 활용할 수 있음

 

추가적으로 엣지 클라우드에서 사용되는 기술인 캐싱/오프로딩, 서비스 마이그레이션에 의한 서버 장애 요인의 방지 및 예방을 통해 안정적인 서비스 지원을 구현할 수 있으며, 이동체 및 추후 커넥티드카에서 필요한 빠른 서비스 지원에 도움을 줌

 

기존에는 코어 클라우드 제품이 대부분의 시장을 점유하고 있었으나, 자율주행차, 드론, 산업용 사물인터넷(IIoT)이 활성화되면서 엣지 클라우드 제품이 이를 체하여 수요가 급증할 것으로 예상됨

 


 


III. 국내외 기술 동향 및 경쟁력

1. 기술의 특성 및 성능

현재 중심적으로 개발 중인 특성 및 기능
- 공공망 장애 시 커넥티드카의 안정성과 사용성을 높이는 클라우드 멀티레벨에서의 IoT 데이터 복구와 엣지 단말간 서비스 이동 기능
- 커넥티드카의 활용성과 처리능력을 강화하는 엣지 단말에서의 읽기/쓰기 향상을 위한 스토리지 관리 기능
- 커넥티드카의 주행과 서비스 응답 시간의 성능을 높이기 위한 클라우드 컨테이너 기반 서비스와 엣지 레벨에서 구현되는 협력 기계학습 기능

2. 경쟁기술/대체기술 동향 및 현황

현재 국내에서는 엣지 컴퓨팅이 기업 주도로 연구 개발이 이루어지고 있으며, 오픈소스 프로젝트와 연계해서 그 영역이 확대되는 중인데, 이에 대응하는 유사한 기술로 커넥티드카 내부의 모바일 기기를 활용한 엣지 컴퓨팅 기술이 있음

3. 우수성 및 차별성

경쟁기술 본 기술의 우수성/차별성
커넥티드카 내부의 모바일 기기를 활용한 엣지 컴퓨팅 기술 경쟁 기술과 비교하여, 본 개발 기술은 모바일보다 더 고성능의 중간 단말을 사용하여 더 빠른 응답시간을 목표로 하고 있으며, 또한 현재 모바일 환경에서는 기계학습을 위한 개발 도구 및 확장에 어려움이 있기 때문에 클라우드 서비스에 중요한 확장성 및 독립성을 만족시키기 위한 컨테이너 환경구성에 초점을 둠


4. 표준화 및 특허

본 기술/제품과 직접적으로 관련 있는 국내 표준화 현황
- 한국정보통신기술협회(Telecommunications Technology Association: TTA)는 표준화 전략맵에 클라우드 컴퓨팅 분야를 2009년부터 국내 표준화 대상으로 선정하고 2010년 PG420(클라우드 컴퓨팅 프로젝트)을 신설하여 클라우드 컴퓨팅 표준 개발에 착수함
- 주요 활동 영역으로는 클라우드 컴퓨팅 정의, 용어, 프레임워크 개발, 클라우드 컴퓨팅 관리(과금, SLA, QoS), 클라우드 컴퓨팅 보안, 클라우드 컴퓨팅 상호운용성(데이터포맷, API), 클라우드 컴퓨팅 라이선스 정책 등이 있음

 

본 기술/제품과 직접적으로 관련 있는 국외 표준화 현황
- 2016년 3월 ISO/IEC 산하의 SC38 WG3(클라우드 컴퓨팅 그룹)에서 개발 중인 표준은 Cloud SLA(ISO/IEC 19086-1~4), 클라우드 컴퓨팅 상호운용성 및 호환성(ISO/IEC 19941), 클라우드 데이터 플로우(ISO/IEC 19944)로 조사됨
- ITU-T FG-ML5G는 5G 등 클라우드 환경에서의 머신러닝, ITU-T SG13은 엣지 클라우드 컴퓨팅이 가능한 차세대 네트워크, ETSI ENI는 지능형 망, IETF/IRTF T2TRG는 사물인터넷을 위한 엣지 컴퓨팅 표준화를 각각 주도하고 있음

 


IV. 국내외 시장 동향 및 전망

1. 국내외 시장 동향

(IoT 클라우드 컴퓨팅 분야) 네이버비즈니스플랫폼(NBP), 대우조선해양, 인텔코리아 등 3사는 공동으로 기존 장비 중심 제어와 관제에서 벗어나 클라우드, 사물인터넷(IoT) 등의 기술과 연계하여 실시간으로 데이터를 수집하고, 축적된 데이터 분석으로 사전 정비까지 구현할 수 있는 선박 관리 플랫폼(클라우드 기반의 스마트쉽 4.0 서비스 인프라)을1) 개발 중
(엣지 컴퓨팅 분야) 국내에서는 현재 정부주도의 기술로드맵을 통해서 2020년 이후 엣지 컴퓨팅 관련 3가지 핵심 요소기술(고효율/고성능 엣지 컴퓨팅 플랫폼, 최적 작업 수행을 위한 상황, 흐름 인지 및 활용 기술, 안정/신뢰성 있는 인터페이스 기술) 개발을 목표로 하고 있음

  1) 비즈니스코리아, “NBP-대우조선해양-인텔, 클라우드 기반 스마트쉽 서비스 인프라 만든다”, 2018. 5.



2. 국외 시장 동향

(지능형 클라우드 플랫폼 분야) 토요타, 인텔, 에릭슨 등이 엣지 컴퓨팅 컨소시엄을 출범하였으며, MS, 아마존, HP는 IoT를 위한 엣지 클라우드 서버 및 소프트웨어(예; 아마존 알렉사)를 공개하여 모바일 엣지 컴퓨팅 환경 구축에 박차를 가하고 있음
(엣지 컴퓨팅 분야) 리눅스재단이 주도하고 AMD, 캐노니컬, 델, 리나로, 넷파운드리, VM웨어 등이 참여하는 엣지X 파운드리는 산업용 사물인터넷(IoT) 엣지 컴퓨팅에 대한 공통 오픈 프레임워크를 구축하며 상호운용 구성요소 관련 생태계를 조성하여 마켓플레이스를 통합하고 엔터프라이즈와 확장이 용이한 산업용 IoT 솔루션을 개발 중임
(지능형 사물플랫폼 분야) 아마존 웹서비스(Amazon Web Service: AWS)는 디바이스가 데이터 처리 작업을 수행할 수 있도록 하는 AWS 람다 함수를 내장한 소프트웨어 모듈인 그린그래스(Greengrass)를 통해 커넥티드 디바이스에 대해 로컬 메시지와 트리거, 보안, 데이터 싱크, 머신 러닝 인터페이스를 지원함

3. 제품화 및 활용 분야

활용 분야(제품/서비스) 제품 및 활용 분야 세부내용
스마트 팩토리를 위한 엣지 컴퓨팅 솔루션 공장 내 기계학습 및 데이터 전처리를 활용한 스마트 모니터링
Cloud-to-Car 기업을 위한 클라우드 솔루션 적용 커넥티드카 내의 스트리밍 및 저지연 서비스 애플리케이션 지원

 


V. 기대효과

1. 기술도입으로 인한 경제적 효과

개발된 엣지 클라우드가 기존 코어 클라우드보다 커넥티드카 환경에 더 적합하므로 향후 국내외 클라우드 시장점유율을 높이는데 기여할 것임

2. 기술사업화로 인한 파급효과

본 기술의 개발을 통해 커넥티드카 내의 인식/판단/제어 요구에 대해 개선된 실시간 처리가 가능해지므로 커넥티드카가 제공하는 서비스의 폭이 넓어질 것으로 예상됨
해외의 Google, Amazon, Intel, Nokia, Toyota 등이 선도하고 있는 엣지 클라우드 기술을 국산화하여 기술 경쟁력을 향상시키고, 기술이전을 통해 국내 중소기업의 엣지 클라우드 기술 확보에 기여할 것으로 기대됨



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