Edge(엣지) 컴퓨팅의 개념과 사용 케이스

IoT 디바이스의 증가와 5G 기술의 도입으로 인해 엣지 컴퓨팅이 점차적으로 중요성을 더하고 있습니다. 이로 인해 컴퓨팅, 스토리지, 분석 등의 기능이 데이터가 생성되는 장소에 더 가깝게 이뤄지고 있습니다.

 

엣지 컴퓨팅은 수천 대에서 수만 대의 디바이스에서 데이터 처리와 전송 방식을 혁신적으로 변화시키고 있습니다. 특히 실시간 컴퓨팅을 필요로 하는 IoT, 인터넷 액세스 디바이스 및 다양한 새로운 애플리케이션의 급격한 증가가 이를 더욱 가속화하고 있습니다. 또한 5G와 같은 고속 네트워크 기술은 엣지 컴퓨팅 시스템에서 영상 처리 및 분석, 자율주행차, 인공지능, 로봇 등의 실시간 애플리케이션을 생성하고 지원하는 속도를 높이고 있습니다.

 

원래는 IoT로 인한 데이터 증가로 인한 장거리 데이터 이동 비용 문제를 해결하기 위해 고안된 엣지 컴퓨팅이었으나, 현재는 실시간 애플리케이션의 증가가 주요 동력이 되어 발전을 견인하고 있습니다.

 

 

엣지 컴퓨팅이란?

Gartner는 엣지 컴퓨팅을 "정보 처리가 엣지에 위치한 분산 컴퓨팅 토폴로지의 일부, 즉 객체와 사람이 정보를 생성하거나 소비하는 장소"라고 정의하고 있습니다. 이 정의는 엣지 컴퓨팅이 데이터 처리를 실제 데이터가 생성되는 장소에 가까이 배치하여 지연을 최소화하고 성능을 향상시키는 것을 강조하고 있습니다.

엣지 컴퓨팅은 정보 처리를 엣지(즉, 데이터가 생성되거나 사용되는 장소)에 위치시키는 분산 컴퓨팅 토폴로지의 일부입니다. 기존의 중앙 데이터 센터에 의존하는 것이 아니라 데이터가 수집되는 장치 근처에 컴퓨팅과 데이터 스토리지를 배치함으로써 원격 데이터 센터로의 데이터 전송 시간을 줄이고 실시간 데이터 처리를 가능하게 합니다. 이를 통해 애플리케이션 성능 저하 문제가 줄어들고, 기업은 현장에서 데이터 처리를 해결하고 중앙 데이터 센터 또는 클라우드로의 데이터 이동을 줄여 비용을 절감할 수 있습니다.   

엣지 컴퓨팅은 IoT 디바이스의 증가로부터 발전된 기술로, 인터넷에 접속하여 클라우드로부터 정보를 수신하거나 데이터를 클라우드로 전송하는 IoT 디바이스의 대량 증가로 인한 문제에 대응하기 위해 등장했습니다. 많은 IoT 디바이스가 운영 중에 방대한 양의 데이터를 생성하므로, 이를 효율적으로 처리하고 관리하기 위한 필요성이 대두되었습니다. 

 

예를 들어, 제조 공장 내의 디바이스나 원격지에서 라이브 영상을 송신하는 인터넷 접속 비디오 카메라와 같은 장치들이 있습니다. 한 디바이스가 데이터를 생성할 때는 비교적 쉽게 데이터를 전송할 수 있지만, 많은 디바이스가 동시에 데이터를 전송할 경우 문제가 발생할 수 있습니다.

 

수백 대에서 수천 대의 캠코더가 동시에 라이브 영상을 전송하면 지연 문제, 화질 저하, 대역폭 비용 증가와 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 엣지 컴퓨팅은 디바이스 간의 데이터 처리를 분산시켜 지연을 최소화하고 대역폭을 효율적으로 사용할 수 있도록 합니다.

 

엣지 컴퓨팅 하드웨어와 서비스는 시스템의 로컬 처리 및 저장소 역할을 수행하여 문제 해결 솔루션을 제공합니다. 예를 들어, 엣지 게이트웨이는 엣지 장치에서 데이터를 처리한 후 관련된 데이터만을 클라우드로 전송하여 대역폭 사용량을 줄일 수 있습니다. 또한, 실시간 응용 프로그램의 경우 데이터를 엣지 장치로 전송할 수도 있습니다. 엣지 장치에는 다양한 유형의 장치가 포함될 수 있으며, 엣지 컴퓨팅은 이러한 장치에서 생성된 데이터를 분석한 후 중앙 데이터 센터 또는 클라우드로 전송할 수 있습니다.

 

 

엣지 컴퓨팅의 사용 케이스

엣지 컴퓨팅은 다양한 산업 분야에서 다양한 사용 사례를 가지고 있습니다. 특히 제조 및 중장비 산업에서는 엣지 컴퓨팅이 많은 혁신을 가져오고 있습니다.

 

공장 내에서는 엣지 하드웨어를 사용하여 지연이 허용되지 않는 애플리케이션을 실행할 수 있습니다. 예를 들어, 중요한 제조 과정에서는 실시간으로 데이터를 분석하고 중요한 결정을 내리는 것이 필요합니다. 이러한 경우에는 엣지 컴퓨팅을 사용하여 데이터 처리를 공장 내부에 위치시켜 지연을 최소화하고 실시간으로 반응할 수 있습니다. 또한, 엣지 컴퓨팅은 제조 공정에서 발생하는 데이터를 현장에서 처리하여 예측 유지 보수와 같은 작업을 수행할 수 있도록 합니다.

 

농업 분야에서도 엣지 컴퓨팅을 활용할 수 있습니다. 토양 센서, 온도 센서, 콤바인, 트랙터 등 다양한 연결 기기에서 생성되는 데이터를 수집하고 분석하여 작물 생산성을 향상시키거나 자원을 효율적으로 관리하는 등의 목적으로 활용할 수 있습니다. 엣지 컴퓨팅을 통해 농업 분야에서도 실시간 데이터 분석과 의사 결정이 가능해지며, 이는 농작업의 효율성과 생산성을 높일 수 있습니다.

 

환경에 따라 필요한 엣지 컴퓨팅 하드웨어와 통신 링크는 크게 달라질 수 있습니다. 업계 사용자는 내구성이 뛰어난 엣지 노드와 전용 통신 링크를 필요로 할 수 있습니다. 가혹한 공장 설비 환경에서 작동하며 안정성과 낮은 대기 시간을 중시하여 목표를 달성하기 위해 프라이빗 5G, 전용 Wi-Fi 네트워크 또는 유선 네트워크와 같은 전용 통신 링크를 사용할 수 있습니다.

 

농업 분야에서는 외부 환경에 대응하기 위해 고내구성 엣지 장치가 필요할 수 있습니다. 그러나 접속 설정은 크게 다를 수 있습니다. 저레이턴시는 농업 분야에서 무거운 기기의 움직임을 조정하는 데 필요할 수 있으며, LP-WAN 접속과 Sigfox와 같은 저전력 네트워크가 데이터 요구 사항에 적합한 선택일 수 있습니다.

 

그 외의 사용 사례에는 전혀 다른 과제가 포함됩니다. 유통업체는 통합 매장 관리 애플리케이션을 위해 엣지 노드를 사용하여 매장 내 정보 처리 센터를 구축할 수 있습니다. POS 데이터와 타겟 프로모션을 연결하고 매장 내 이동 경로를 추적하는 등의 기능을 제공할 수 있습니다. 이러한 환경에서는 모든 장치가 내부 Wi-Fi, Bluetooth 또는 기타 저전력 연결에 연결되어 트래픽을 추적하고 프로모션 서비스를 제공합니다. 이와 같은 환경에서는 Wi-Fi가 POS 및 자체 계산에 사용되는 더 복잡한 형식으로 구성될 수 있습니다.

 

 

엣지 장비

엣지 컴퓨팅의 물리 아키텍처는 다양한 구성요소로 구성될 수 있지만, 기본적인 개념은 클라이언트 디바이스를 가까운 엣지 모듈에 연결하여 보다 민첩한 처리와 부드러운 동작을 구현하는 것입니다. 엣지 컴퓨팅에서는 다양한 용어가 사용되며, 이는 구성된 시스템의 특성에 따라 다를 수 있습니다. 일반적으로 엣지 모듈 대신에 엣지 서버나 엣지 게이트웨이 등의 용어가 사용될 수 있습니다.

 

엣지 서버는 엣지 컴퓨팅 환경에서 클라이언트 디바이스와 네트워크 간의 인터페이스 역할을 수행하는 서버입니다. 클라이언트 디바이스가 생성한 데이터를 수집하고 처리한 후, 필요한 경우 클라우드로 데이터를 전송하거나 응답을 생성하여 클라이언트에게 전달합니다.

 

엣지 게이트웨이는 엣지 네트워크와 중앙 네트워크 간의 다리 역할을 수행하는 장치입니다. 엣지 디바이스들이 생성하는 데이터를 수집하고, 필요한 전처리를 수행하여 중앙 데이터 센터 또는 클라우드로 전송하기 전에 로컬에서 저장하거나 분석합니다. 엣지 게이트웨이는 네트워크 트래픽을 관리하고 보안을 유지하는 역할도 수행할 수 있습니다.

 

이러한 엣지 서버와 엣지 게이트웨이는 엣지 컴퓨팅 시스템의 핵심 구성 요소로서, 클라이언트 디바이스와 중앙 데이터 센터 또는 클라우드 간의 효율적인 데이터 흐름을 가능하게 합니다. 이를 통해 민첩한 처리와 부드러운 동작을 실현할 수 있습니다.

 

엣지(Edge) 컴퓨팅의 개념과 사용 케이스

 

 

엣지 컴퓨팅의 이점을 소개

많은 기업들이 엣지 컴퓨팅을 구축함으로써 한 번의 비용 절감 뿐만 아니라 다양한 이점을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 많은 기업이 클라우드를 도입하고 있지만 예상보다 높은 대역폭 비용으로 인해 비용을 절감할 수 있는 대체 수단을 찾고 있습니다. 엣지 컴퓨팅은 이러한 문제를 해결할 수 있는 해결책으로 간주됩니다.

 

엣지 컴퓨팅의 가장 큰 장점 중 하나는 데이터 처리와 저장이 더 신속하고 효율적으로 이루어지며, 실시간 애플리케이션을 더 효율적으로 실행할 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 이전에는 스마트폰이 얼굴 인식을 위해 클라우드 기반 서비스를 통해 얼굴을 스캔하고 처리하는 데 많은 시간이 소요되었습니다. 그러나 엣지 컴퓨팅을 사용하면 얼굴 인식 알고리즘을 로컬 엣지 서버나 게이트웨이에서 실행하거나 고성능 스마트폰에서 실행할 수 있습니다. 이를 통해 처리 시간을 줄이고 실시간 반응성을 향상시킬 수 있습니다.

 

또한, AR/VR, 자율주행차, 스마트시티, 빌딩 오토메이션 시스템과 같은 응용 프로그램에서는 빠른 처리와 대응이 필요합니다. 엣지 컴퓨팅은 이러한 분야에서 더 나은 성능을 제공하여 혁신을 촉진할 수 있습니다. 따라서 많은 기업이 엣지 컴퓨팅을 도입하여 비용을 절감하고 더 빠르고 효율적인 서비스를 제공하려는 노력을 기울이고 있습니다.

 

쿠바 스트라스키 IDC 리서치 디렉터의 발언은 엣지 컴퓨팅의 중요성과 전망을 강조하고 있습니다. 엣지 컴퓨팅은 글로벌 엣지 인프라스트럭처에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. 특히, 리모트 오피스 브랜치 오피스(ROBO)와 같은 분산된 환경에서 엣지 컴퓨팅은 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

 

이러한 변화는 IT 시대의 발전으로부터 온 것으로, 연결성이 향상되면서 핵심 애플리케이션에서 엣지 액세스가 개선되고 새로운 IoT 및 비즈니스 유스 케이스가 등장하고 있습니다. 이에 따라 엣지 인프라스트럭처는 서버 및 스토리지 시장에서 주요한 성장 동력으로 부상하고 있습니다.

 

엔비디아와 같은 기업들은 엣지 처리 능력을 강화하기 위해 노력하고 있습니다. 이는 현재 시장에서 인공지능 기능이 내장된 새로운 시스템 모듈을 만들어내는 결과로 나타납니다. 예를 들어, 엔비디아의 Jetson Xavier NX 모듈은 매우 작은 크기에도 불구하고 실제로 많은 처리 성능을 제공하여 드론, 로봇, 의료기기 등의 장치에 내장될 수 있습니다. 이러한 AI 알고리즘은 많은 처리 성능을 필요로 하며, 대부분 클라우드 서비스를 통해 실행되었습니다. 그러나 엣지 컴퓨팅을 통해 AI 칩셋을 사용하면 실시간 응답을 개선할 수 있습니다.

 

이러한 추세는 엣지 컴퓨팅이 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대되며, 엣지 컴퓨팅 기술의 발전은 미래의 혁신과 성장을 이끌어낼 것으로 예상됩니다.

 

프라이버시와 보안

보안은 엣지 컴퓨팅에서 중요한 고려 사항 중 하나입니다. 중앙 데이터 센터나 클라우드와 달리 엣지 환경에서는 다양한 장치에서 데이터가 처리되기 때문에 보안 문제가 더 복잡해질 수 있습니다. 특히 IoT 디바이스의 증가로 인해 IT 부서는 잠재적인 보안 문제를 파악하고 시스템이 충분히 보호받을 수 있도록 해야 합니다.

 

보안을 강화하기 위한 몇 가지 중요한 조치에는 다음과 같은 것들이 있습니다:

1. 데이터 암호화: 엣지에서 생성되는 데이터는 암호화되어야 합니다. 이를 통해 데이터가 유출되더라도 외부에서 읽을 수 없도록 보호됩니다.
2. 액세스 컨트롤: 엣지 장치에 대한 액세스를 제한하고, 필요한 권한을 가진 사용자만 해당 데이터에 접근할 수 있도록 합니다.
3. VPN 터널링: 가상 사설망(VPN)을 사용하여 엣지 장치와 중앙 데이터 센터 또는 클라우드 간의 통신을 안전하게 보호합니다.

또한, 엣지 장치의 안정성은 처리 성능, 전기적 연결, 네트워크 연결 등의 요구 사항에 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 단일 노드가 작동을 멈추더라도 데이터가 올바르게 전달되고 처리될 수 있도록 중복성과 페일오버 관리가 필수적입니다. 이를 통해 시스템의 안정성과 신뢰성을 유지할 수 있습니다.