2019.09.16

기고 | 5G, 스마트 팩토리를 뒷받침할 소프트웨어 정의 디지털 인프라

레오나드 리 | CIO
5G가 등장했다. 이 차세대 모바일 네트워크 기술이 산업에 끼칠 영향에 대한 관심이 증가하고 있다. 통신사 및 산업용 OT(Operational Technology) 기업들은 5G 기술이 미래의 제조, 공급망, 공장에 제공할 수 있는 사용례와 잠재적인 가치를 탐구하고 있다. 스마트 공장에 있어서 5G는 어떤 의미를 가지며 사이버-물리 시스템으로써 운영 및 발전할 수 있는 방안은 어떤 것이 있을까?

5G는 스마트 공장의 필수적인 구성 요소가 될 것으로 예상된다. 스마트 공장이란 무엇일까?  쉽게 말해서 디지털 혁신 공장 또는 물류창고에 대한 미래지향적인 개념이다. 이것은 인더스트리 4.0인 4차 산업혁명의 제조 플랫폼을 구성하는 가상화된 커넥티드 자산, 사람, 공정으로 구성된 사이버-물리 생태계이다.

ITU 5G 사용례는 새로운 무선 애플리케이션이 실현됨으로써 스마트 공장에 혁신적인 연결성 및 통신 역량이 구축될 미래를 보여주고 있다. 

- URLLC(Ultra-Reliable Low Latency Communications)
- eMBB(Enhanced Mobile Broadband)
- mMTC(Massive Machine Type Communications)

5G에 대한 기대치 중 하나는 스마트 공장의 현장에 새로운 수준의 유연성을 제공하여 점차 많은 수의 이동식 자율 로봇과 자동차가 제조 환경에서 인간과 안전하게 공존하고 작동할 수 있을 것이라는 점이다. 

또한 5G는 장비와 도구의 손쉬운 재배치를 가능하게 하여 신속하게 역동적인 생산 라인 재구성을 가능하게 하며 현장에서 자산 및 인력 전반에 걸쳐 산업용 무선 연결성을 유지할 수 있을 것이다. 예상되는 결과는 오늘날의 정적인 생산 모델이 매우 역동적인 소프트웨어 정의 생산 모델로 바뀔 것이라는 점이다.

5G는 단순한 차세대 모바일 네트워크 그 이상
ITU 5G 사용례는 스마트 공장을 위한 새로운 애플리케이션의 혁신적인 가능성을 보여준다. 그러나 5G는 그 이상이다. 또한 단순한 모바일 통신 기술의 발전 수준을 넘어선다. 5G는 라디오와 코어 네트워크부터 클라우드까지 점차 소프트웨어 정의화 및 초융합화 되고 있는 무선 통신의 혁명으로 보는 것이 타당하다. 

모바일 네트워크 인프라의 가상화는, 네트워크 기능을 더욱 모듈적이며 개별 워크로드에 적합한 서비스로 변환하는 새로운 가능성을 열어낸다. 3GPP 5G 표준의 릴리즈15를 통해 코어 네트워크를 위한 단독형 (SA) 5G-NR (5G-New Radio)가 도입되면서 혁신적인 5G 기능(E2E네트워크 슬라이싱)이 기능해졌다. 라디오부터 코어 네트워크까지 모바일 네트워크 인프라 전체를 공통 네트워크에서의 다양한 서비스 레벨 요건을 충족하기 위한 전용 네트워크 서비스를 제공하기 위한 새로운 방식으로 역동적으로 구성 및 배치할 수 있다.

또한 5G가 모바일 네트워크와 컴퓨팅, 그리고 스토리지와 MEC(Multi-Access Edge Computing)의 초융합을 유도하면서 무선 네트워크 엣지 그리고 AR 글래스나 IoT 게이트웨이 등의 종점 장치에서 AI와 디지털 콘텐츠 렌더링 등의 역동적인 컴퓨팅 워크로드 배포 및 인스턴스 생성(instantiation )이 가능해졌다. 스마트 공장의 디지털 인프라는 빠르게 변화하는 생산 필요를 충족하기 위해 지능적으로 적용할 수 있는 새로운 분산형 컴퓨팅 아키텍처 및 배치를 이용할 수 있다. 예를 들어, 머신러닝(ML) 추론은 이제 네트워크 엣지 또는 종점 장치에서 가장 기술적, 경제적으로 적합한 곳에 배치할 수 있다.

5G, 소프트웨어 정의 스마트 공장의 필수적인 조력자 겸 사이버-물리 인프라
5G는 스마트 공장 분야에 한 차원 높은 운영 적응성 및 민첩성을 유도할 새로운 모바일 무선 가능성을 실현하는데 도움이 될 수 있는 완벽한 시점에 등장했다. 

통신사들이 운영하는 공공 모바일 네트워크 환경에서의 5G는 잘 알려져 있다. 그러나 3GPP 5G 표준의 릴리즈 16에는 인가, 비인가, 공유 주파수를 사용하는 사설 네트워크에 대한 지원이 포함된다. 이게 중요한 이유는 무엇일까? 이를 통해 제조사들이 통신사용 통신 인프라, 기술, 서비스를 통해 사설 운영 또는 관리형 산업용 네트워크를 강화할 수 있는 5G 기술들이 실현될 것이기 때문이다.

통신사용 네트워크는 기본적으로 스마트 공장에 높은 신뢰성(99.999% 가용성)을 제공하지만 5G-NR을 통한 CoMP(Coordinated Multipoint)의 적용으로 공간적으로 다양한 스몰 셀 배치를 통해 현장에서 99.9999% 신뢰성(가용성)으로 제공되는 매우 낮은 지연 속도의 무선 연결성(밀리 초 등)의 결합을 실현할 수 있다. 

3GPP 5G 표준의 릴리즈 16을 통해 TSN(Time Sensitive Network) 지원이 도입되면서 스마트 공장의 5G 네트워크는 현재 현장에서 장비를 연결하기 위해 사용하는 유선 IE(Industrial Ethernet)에 버금가는 성능, 신뢰성, 결정적인 무선 네트워크 통신을 제공할 것이다. 

올해 하노버 메스에서의 5G 시연에서도 보았듯이 무선 산업은 이미 이를 실현할 수 있는 상당한 수준으로 발전했다.

현재 공장 환경에서는 이질적이며 복잡한 환경이고 상당한 기술 상호운용성 문제로 인해 운영 유연성, 민첩상, 확장 가능성이 저해되고 있다. 5G는 스마트 공장이 최고로 발전할 수 있는 확장성이 있는 연결성 서비스 버스로써 5G 네트워크 인프라가 적합할 수 있도록 표준 기반 기술 및 디지털 역량을 제공한다. 5G는 와이파이 공존, 이더넷 지원을 통한 유무선 융합, 다중 액세스 세션 연속성 등의 광범위한 상호운용성 기능을 지원할 것이다. 또한 5G는 저전력 스마트 공장 애플리케이션을 위해 NB-IoT와 LTE-M 등의 다양한 IoT 통신 및 액세스 프로토콜을 지원할 것이다.

스마트 공장이 무선 및 모바일화 되면서, 또 현장과 공정이 무선을 통해 소프트웨어 정의되고 연결되면서 사이버 보안이 점차 우려되고 있다. 5G는 커넥티드 스마트 공장 환경을 강화하고 보호하기 위해 탄탄한 기존 및 신규 보안 및 신뢰 기술 포트폴리오를 제공한다. eSIM(embedded Subscriber Identity Module)과 소프트SIM 등의 통신사 기술을 통해 셀룰러 네트워크에서 신뢰할 수 있는 훨씬 광범위한 산업용 IoT의 제공, 관리, 모니터링이 가능해지고 있다. 

또한 블록체인 기술에 기반한 이중 신뢰점 프레임워크가 등장하면서 5G 스마트 공장 네트워크에서 장치를 위한 추가적인 보안 뿐 아니라 장치에서 데이터와 애플리케이션 등의 디지털 자산에 대한 신뢰할 수 있는 액세스를 제공할 것이다.

비즈니스 및 기술 리더들에 끼치는 영향
기업의 현업 및 기술 리더들은 스마트 공장 및 스마트 물류창고가 사이버-물리 시스템이라는 점을 인지해야 한다. 또 스마트 공장의 역동적이며 재구성 가능한 현장 및 생산 라인에 대한 비전을 실현하기 위해서는 무선 연결성이 요구된다는 점을 수용해야 한다. 아울러 이를 위해서는 신뢰할 수 있고 상호운용 가능하며 확장 가능하고 민첩하며 소프트웨어 업그레이드가 가능한 통신사용 디지털 인프라가 필요하다는 사실을 수용해야 한다. 오늘날 제조기업들에게는 공장 및 물류창고에 지속적인 통신산업 혁신의 물결을 가져올 5G 파도를 탈 수 있는 기회가 열리고 있다.

* 레오나드 리는 크로스 도메인 ICT 기술 연구 및 자문 기업인 넥스트 커브(next Curve)의 창업자이자 매니징 디렉터다. ciokr@idg.co.kr
 



2019.09.16

기고 | 5G, 스마트 팩토리를 뒷받침할 소프트웨어 정의 디지털 인프라

레오나드 리 | CIO
5G가 등장했다. 이 차세대 모바일 네트워크 기술이 산업에 끼칠 영향에 대한 관심이 증가하고 있다. 통신사 및 산업용 OT(Operational Technology) 기업들은 5G 기술이 미래의 제조, 공급망, 공장에 제공할 수 있는 사용례와 잠재적인 가치를 탐구하고 있다. 스마트 공장에 있어서 5G는 어떤 의미를 가지며 사이버-물리 시스템으로써 운영 및 발전할 수 있는 방안은 어떤 것이 있을까?

5G는 스마트 공장의 필수적인 구성 요소가 될 것으로 예상된다. 스마트 공장이란 무엇일까?  쉽게 말해서 디지털 혁신 공장 또는 물류창고에 대한 미래지향적인 개념이다. 이것은 인더스트리 4.0인 4차 산업혁명의 제조 플랫폼을 구성하는 가상화된 커넥티드 자산, 사람, 공정으로 구성된 사이버-물리 생태계이다.

ITU 5G 사용례는 새로운 무선 애플리케이션이 실현됨으로써 스마트 공장에 혁신적인 연결성 및 통신 역량이 구축될 미래를 보여주고 있다. 

- URLLC(Ultra-Reliable Low Latency Communications)
- eMBB(Enhanced Mobile Broadband)
- mMTC(Massive Machine Type Communications)

5G에 대한 기대치 중 하나는 스마트 공장의 현장에 새로운 수준의 유연성을 제공하여 점차 많은 수의 이동식 자율 로봇과 자동차가 제조 환경에서 인간과 안전하게 공존하고 작동할 수 있을 것이라는 점이다. 

또한 5G는 장비와 도구의 손쉬운 재배치를 가능하게 하여 신속하게 역동적인 생산 라인 재구성을 가능하게 하며 현장에서 자산 및 인력 전반에 걸쳐 산업용 무선 연결성을 유지할 수 있을 것이다. 예상되는 결과는 오늘날의 정적인 생산 모델이 매우 역동적인 소프트웨어 정의 생산 모델로 바뀔 것이라는 점이다.

5G는 단순한 차세대 모바일 네트워크 그 이상
ITU 5G 사용례는 스마트 공장을 위한 새로운 애플리케이션의 혁신적인 가능성을 보여준다. 그러나 5G는 그 이상이다. 또한 단순한 모바일 통신 기술의 발전 수준을 넘어선다. 5G는 라디오와 코어 네트워크부터 클라우드까지 점차 소프트웨어 정의화 및 초융합화 되고 있는 무선 통신의 혁명으로 보는 것이 타당하다. 

모바일 네트워크 인프라의 가상화는, 네트워크 기능을 더욱 모듈적이며 개별 워크로드에 적합한 서비스로 변환하는 새로운 가능성을 열어낸다. 3GPP 5G 표준의 릴리즈15를 통해 코어 네트워크를 위한 단독형 (SA) 5G-NR (5G-New Radio)가 도입되면서 혁신적인 5G 기능(E2E네트워크 슬라이싱)이 기능해졌다. 라디오부터 코어 네트워크까지 모바일 네트워크 인프라 전체를 공통 네트워크에서의 다양한 서비스 레벨 요건을 충족하기 위한 전용 네트워크 서비스를 제공하기 위한 새로운 방식으로 역동적으로 구성 및 배치할 수 있다.

또한 5G가 모바일 네트워크와 컴퓨팅, 그리고 스토리지와 MEC(Multi-Access Edge Computing)의 초융합을 유도하면서 무선 네트워크 엣지 그리고 AR 글래스나 IoT 게이트웨이 등의 종점 장치에서 AI와 디지털 콘텐츠 렌더링 등의 역동적인 컴퓨팅 워크로드 배포 및 인스턴스 생성(instantiation )이 가능해졌다. 스마트 공장의 디지털 인프라는 빠르게 변화하는 생산 필요를 충족하기 위해 지능적으로 적용할 수 있는 새로운 분산형 컴퓨팅 아키텍처 및 배치를 이용할 수 있다. 예를 들어, 머신러닝(ML) 추론은 이제 네트워크 엣지 또는 종점 장치에서 가장 기술적, 경제적으로 적합한 곳에 배치할 수 있다.

5G, 소프트웨어 정의 스마트 공장의 필수적인 조력자 겸 사이버-물리 인프라
5G는 스마트 공장 분야에 한 차원 높은 운영 적응성 및 민첩성을 유도할 새로운 모바일 무선 가능성을 실현하는데 도움이 될 수 있는 완벽한 시점에 등장했다. 

통신사들이 운영하는 공공 모바일 네트워크 환경에서의 5G는 잘 알려져 있다. 그러나 3GPP 5G 표준의 릴리즈 16에는 인가, 비인가, 공유 주파수를 사용하는 사설 네트워크에 대한 지원이 포함된다. 이게 중요한 이유는 무엇일까? 이를 통해 제조사들이 통신사용 통신 인프라, 기술, 서비스를 통해 사설 운영 또는 관리형 산업용 네트워크를 강화할 수 있는 5G 기술들이 실현될 것이기 때문이다.

통신사용 네트워크는 기본적으로 스마트 공장에 높은 신뢰성(99.999% 가용성)을 제공하지만 5G-NR을 통한 CoMP(Coordinated Multipoint)의 적용으로 공간적으로 다양한 스몰 셀 배치를 통해 현장에서 99.9999% 신뢰성(가용성)으로 제공되는 매우 낮은 지연 속도의 무선 연결성(밀리 초 등)의 결합을 실현할 수 있다. 

3GPP 5G 표준의 릴리즈 16을 통해 TSN(Time Sensitive Network) 지원이 도입되면서 스마트 공장의 5G 네트워크는 현재 현장에서 장비를 연결하기 위해 사용하는 유선 IE(Industrial Ethernet)에 버금가는 성능, 신뢰성, 결정적인 무선 네트워크 통신을 제공할 것이다. 

올해 하노버 메스에서의 5G 시연에서도 보았듯이 무선 산업은 이미 이를 실현할 수 있는 상당한 수준으로 발전했다.

현재 공장 환경에서는 이질적이며 복잡한 환경이고 상당한 기술 상호운용성 문제로 인해 운영 유연성, 민첩상, 확장 가능성이 저해되고 있다. 5G는 스마트 공장이 최고로 발전할 수 있는 확장성이 있는 연결성 서비스 버스로써 5G 네트워크 인프라가 적합할 수 있도록 표준 기반 기술 및 디지털 역량을 제공한다. 5G는 와이파이 공존, 이더넷 지원을 통한 유무선 융합, 다중 액세스 세션 연속성 등의 광범위한 상호운용성 기능을 지원할 것이다. 또한 5G는 저전력 스마트 공장 애플리케이션을 위해 NB-IoT와 LTE-M 등의 다양한 IoT 통신 및 액세스 프로토콜을 지원할 것이다.

스마트 공장이 무선 및 모바일화 되면서, 또 현장과 공정이 무선을 통해 소프트웨어 정의되고 연결되면서 사이버 보안이 점차 우려되고 있다. 5G는 커넥티드 스마트 공장 환경을 강화하고 보호하기 위해 탄탄한 기존 및 신규 보안 및 신뢰 기술 포트폴리오를 제공한다. eSIM(embedded Subscriber Identity Module)과 소프트SIM 등의 통신사 기술을 통해 셀룰러 네트워크에서 신뢰할 수 있는 훨씬 광범위한 산업용 IoT의 제공, 관리, 모니터링이 가능해지고 있다. 

또한 블록체인 기술에 기반한 이중 신뢰점 프레임워크가 등장하면서 5G 스마트 공장 네트워크에서 장치를 위한 추가적인 보안 뿐 아니라 장치에서 데이터와 애플리케이션 등의 디지털 자산에 대한 신뢰할 수 있는 액세스를 제공할 것이다.

비즈니스 및 기술 리더들에 끼치는 영향
기업의 현업 및 기술 리더들은 스마트 공장 및 스마트 물류창고가 사이버-물리 시스템이라는 점을 인지해야 한다. 또 스마트 공장의 역동적이며 재구성 가능한 현장 및 생산 라인에 대한 비전을 실현하기 위해서는 무선 연결성이 요구된다는 점을 수용해야 한다. 아울러 이를 위해서는 신뢰할 수 있고 상호운용 가능하며 확장 가능하고 민첩하며 소프트웨어 업그레이드가 가능한 통신사용 디지털 인프라가 필요하다는 사실을 수용해야 한다. 오늘날 제조기업들에게는 공장 및 물류창고에 지속적인 통신산업 혁신의 물결을 가져올 5G 파도를 탈 수 있는 기회가 열리고 있다.

* 레오나드 리는 크로스 도메인 ICT 기술 연구 및 자문 기업인 넥스트 커브(next Curve)의 창업자이자 매니징 디렉터다. ciokr@idg.co.kr
 

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