엣지 및 클라우드 컴퓨팅 패러다임은
현재와 미래의 비즈니스 요구 사항을 해결하는 데
도움을 주는 상호 보완적인 기술이다.

인더스트리 4.0, DX 및
IX에 대한 대응

인더스트리 4.0(Industry 4.0)으로 인해 디지털 트랜스포메이션(DX)의 역할이 커졌다. 4차 산업혁명의 개념과 혼용되는 인더스트리 4.0은 더 높은 수준의 자동화, 산업 사물인터넷(IIoT)을 통한 물리적 세계와 디지털 세계의 통합, 스마트 제조, 폐쇄 루프형 제어 시스템 및 제품 맞춤화를 그 특징으로 한다. 한마디로 인더스트리 4.0은 산업, 그리고 그 산업과 관련된 생산 공정에 대한 디지털 트랜스포메이션을 의미한다.

디지털 트랜스포메이션 이니셔티브를 도입하여 운영을 개선하고, 고객을 지원하며, 변화하는 비즈니스 환경에 대응하고 있는 조직들은 산업 데이터를 어떻게 활용하느냐에 성패 여부가 달려 있다는 것을 깨닫고 있다. 디지털 솔루션을 활용해 이산, 공정 및 배치 제조, 인프라 운영을 개선하는 선제적 접근 방식을 의미하는 인더스트리얼 트랜스포메이션(IX)은 디지털 트랜스포메이션 프로그램의 가장 큰 하위 집합으로써 중요한 역할을 수행한다.

산업 조직은 일반적으로 분산된 방식으로 운영되며, 전 세계적으로 여러 곳의 공장을 운영하는 경우도 있다. 중간 규모의 제조 기업은 종종 여러 제조 모델을 보유하고, 수백 가지 유형의 장비와 다양한 공급업체를 사용하며, 여러 다른 문화 또는 국적 출신의 직원들을 두고 있다. 따라서 IX는 복잡한 네트워크 전반에 솔루션을 구현하고, 각 공장의 고유한 특징을 수용하기 위해 필요에 따라 솔루션을 수정하는 역할을 한다.

IX과 기술 정보 및 운영 정보(IT/OT)의 통합이라는 보다 광범위한 목표를 달성하기 위해 노력하는 조직은 보편적인 기술 패러다임, 즉 성숙도 수준이 높은 클라우드 컴퓨팅과 성숙도 수준은 낮지만, 많은 잠재력이 있는 엣지 컴퓨팅을 사용하는 방법을 바꿔야 한다. CIO, GMS 및 IT/OT 관리자가 이러한 목표를 달성하기 위해 고려해야 할 몇 가지 사항을 자세히 살펴보겠다.
 

클라우드 컴퓨팅 패러다임

클라우드 컴퓨팅 패러다임은 온프레미스 구현 모델에서 진화했다. 클라우드 컴퓨팅을 사용하면 인터넷 연결을 통해 공장, 장비, 기계, 차량, 컨트롤러 등에서 생성되는 방대한 산업 데이터를 IT/OT 애플리케이션으로 전송할 수 있지만, 인프라 세부 정보는 최종 사용자에게 표시되지 않는다.

이러한 접근 방식 때문에 클라우드 컴퓨팅은 확장성, 비용 효율성, 간단함 같은 많은 이점을 제공한다. 필요에 따라 클라우드 서비스를 증가할 수 있으며, 많은 투자를 하지 않고도 운영 유연성을 확보할 수 있다. 소프트웨어 및 백엔드 인프라 관리를 클라우드 서비스 공급업체에 맡길 수 있으므로 인력과 인프라에 대한 투자를 줄일 수 있다. 또한 하드웨어의 복잡성을 추상화하고, 필요에 따라 추가적인 컴퓨팅 리소스를 쉽게 요청할 수 있다.

클라우드 서비스의 문제는 항상 인터넷에 연결되어 있어야 한다는 것이며, 네트워크 연결이 없거나 안정적이지 못한 업계에는 적합하지 않을 수도 있다. 또한 클라우드 컴퓨팅은 연산과 저장이 이뤄지는 서버로 많은 양의 데이터를 전송해야 하기 때문에 대역폭 소모가 많다. 산업 환경과 같이 방대한 정보가 생성되는 경우에는 비용이 많이 들 수 있다. 왕복 네트워크 지연으로 인해 애플리케이션 응답 시간이 몇 초에서 몇 분 정도 걸릴 수 있으며, 이는 실시간에 가까운 응답 시간이나 의사결정이 필요한 활용 사례에서 문제가 될 수 있다. 따라서 클라우드 컴퓨팅이 모든 인더스트리얼 트랜스포메이션 활용 사례에 대한 유일한 해답은 아니다.
  

엣지 컴퓨팅

엣지 컴퓨팅 패러다임이 이 부분에서 도움을 준다. 컴퓨팅 리소스를 네트워크의 ‘코어’에서 멀리 떨어진 대규모 클라우드 데이터센터가 아니라 사용자나 장치와 가까운 네트워크 ‘엣지’에 배치하는 경우가 늘어나고 있다. 엣지 접근 방식은 데이터를 이동할 필요 없이 소스에서 가까운 곳에서 처리하여 지연 시간을 줄여주고, 더 많은 데이터를 처리한다.

따라서 엣지 컴퓨팅 모델은 시간에 민감하고, 데이터 집약적인 애플리케이션에 유용하다. 이러한 사례는 데이터가 생성되는 소스에 가까이 위치한 리소스를 컴퓨팅함으로써 실시간에 가까운 성능을 제공할 수 있다. 또한 더 많은 데이터를 로컬에서 처리하고, 클라우드로 전송되는 데이터의 양과 빈도를 조절하여 네트워크 백홀의 과부하를 방지한다. 데이터를 로컬에 보관하면 보안, 개인정보 보호 및 데이터 주권도 향상된다.

유명한 애널리스트 기업 IDC는 최고 경영진의 주목을 받고 있는 엣지 솔루션의 강력한 성장세를 전망한다. IDC 설문조사에 따르면, IT 사업부 의사 결정권자의 73%가 엣지를 전략적 투자로 보고 있다. 이러한 조직들은 생산성을 높이고 보안을 개선하며, 정보에 입각한 의사결정을 보다 빠르고 신속하게 내릴 수 있는 방법의 하나로 엣지를 주목하고 있다. IDC는 또한 2023년까지 기업 인프라가 아닌 엣지에 새로운 엔터프라이즈 IT 인프라의 50% 이상이 구현되고, 2024년까지 엣지에 구현되는 애플리케이션 수가 800% 증가할 것으로 내다보고 있다.

지속적으로 진화하며 더 많은 관심을 끌고 있는 엣지 컴퓨팅 패러다임은 이산 및 연속 프로세스 애플리케이션에서 디지털 에코시스템에 영향을 미치고 있으며, 제조 조직이 생산 중심의 성과에 집중할 수 있는 역량을 제공하고 있다. 또 기업은 HMI/SCADA, 기계 분석 및 자산 성능 같은 분야에서 공장의 안정성과 전체 장비 효율성을 개선하는 방법으로 자산, 기계 및 생산라인에서 엣지 컴퓨팅을 활용하고 있다.
 

클라우드 vs 엣지 컴퓨팅

이제 무엇이 필요할까? 인더스트리얼 트랜스포메이션 이니셔티브에 가장 적합한 컴퓨팅 패러다임은 무엇일까?

가장 가능성이 높은 산업 시나리오는 OT 애플리케이션을 엣지에 두고 다른 클라우드 또는 온프레미스 워크로드와 통신하고 상호작용하는 것이다. 이는 Automation World에서 실시한 설문 조사에서 밝혀진 사실이다. 대부분의 제조업체들은 하나의 컴퓨팅 패러다임을 선택하는 것이 아니라 중도적인 방식을 따르고 있다. 대신 고유한 비즈니스 활용 사례에 맞게 다양한 클라우드 및 엣지 기술을 배포하고 있으며, 궁극적으로 패러다임들을 보완적으로 활용하고 있다. 실무자들의 경험에 따르면, 중요한 것은 두 가지 패러다임을 모두 포함하도록 설계된 아키텍처와 전략을 수립하는 것이다.

전체 시스템의 이점을 최대한 활용할 수 있도록 두 패러다임을 모두 수용하는 시스템 설계자는 조직에 가치를 창출해주고, 클라우드로 이동한 데이터가 언젠가는 온프레미스에서 활용될 수 있도록 아키텍처에 유연성을 구축할 수 있다. 미래의 비즈니스 요구 사항에 맞춰 원활하게 상호 운용할 수 있도록, 전체 아키텍처에는 엣지 및 클라우드 아키텍처가 포함되어 있어야 한다.

 
결 론

엣지-투-클라우드 배포 방식이 점점 더 보편화됨에 따라, 산업 조직은 데이터와 애플리케이션을 어디에 구현할지가 아니라 기본적인 비즈니스 요구 사항을 충족하는 데 집중해야 한다. 인더스트리얼 트랜스포메이션(IX) 리더는 비용, 보안, 지연 시간 및 안정적인 인터넷 연결과 관련된 요구 사항들을 고려한 후, 엣지와 클라우드 중 하나를 선택해야 한다.

요약하면, 엣지와 클라우드 컴퓨팅은 서로 경쟁하는 기술이 아니라 각기 다른 요구 사항을 해결해준다. 클라우드 컴퓨팅은 확장이 가능하며, 확장 가능한 온디맨드형 애플리케이션에 적합하다. 엣지 컴퓨팅은 많은 데이터를 생성하는 실시간 응답 애플리케이션에 적합하다. 즉, 클라우드와 엣지 컴퓨팅은 각자 맞는 사용 사례가 있기 때문에 각 애플리케이션을 기반으로 선택해야 한다.

본고는 로크웰 오토메이션이 발행하는 Automation Today 75호(TECHNOLOGY WATCH) : 클라우드 기술 구현의 내용이다.

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클라우드 기반 제조에 대한
에이드리언 지에코(Adrian Giecco)와의 Q&A

로크웰 오토메이션의 아시아태평양 지역 소프트웨어 및 컨트롤 담당 디렉터인
에이드리언 지에코(Adrian Giecco)가 제조 분야의 클라우드 기술과 관련해
자주 묻는 질문에 답했다.
 

1. 산업 자동화와 클라우드의 관계라는 측면에서
디지털 트랜스포메이션을 어떻게 정의할 수 있나?
산업 자동화 분야에서, 클라우드, 인공지능, 사물인터넷(IoT) 같은 기술은 디지털 트랜스포메이션의 핵심 원동력이다. 디지털 트랜스포메이션은 제조 기업이 그러한 디지털 기술을 통합하여 공장과 공급망 전반에서 생산 워크플로우와 장비 자동화를 성장 및 발전시키는 프로세스를 의미한다.
구체적으로, 네 가지 측면에서 살펴볼 수 있다.
•분석을 활용해 생산을 최적화하고, 실행 가능한 인사이트로 작업자에게 역량 부여
•생산 워크플로우를 디지털화하여 민첩성, 품질 및 가시성 개선
•디지털 엔지니어링을 통해 보다 안전하고 협업이 가능하며, 비용 효율적인 가상 환경에서 더 많은 작업 수행
•사람, 시스템, 기계 및 공급망 연결
간단히 말해, 디지털 트랜스포메이션은 생산성을 향상시키고, 제품 출시 기간을 단축하며, 제조 기업의 지속가능성 목표를 달성하는 데 도움이 된다. 클라우드는 디지털 트랜스포메이션을 이끄는 핵심 기술 중 하나다.
 
2. 지난 5년 동안 제조 분야에서 클라우드 기반 애플리케이션의
성장을 견인한 주요 비즈니스 동인은 무엇인가?
팬데믹으로 디지털 트랜스포메이션의 필요성이 커지면서 제조 분야에서 클라우드의 도입이 가속화되었다. 먼저 클라우드는 정보기술(IT)의 관점에서 간소화할 수 있는 기회를 제공한다. 클라우드 기반 애플리케이션은 IT 장비와 관리 환경을 오프 프레미스(Off-premise)로 이전할 수 있기 때문에 기존 자산을 관리하느라 어려움을 겪는 IT 팀의 업무 부담을 경감하고, 초기 자본 지출을 줄일 수 있다.
또한 애플리케이션을 클라우드로 이전하면 오늘날 제조업체와 생산업체가 필요로 하는 속도와 민첩성을 확보할 수 있다. 프로젝트 구현 일정을 최대 90%까지 단축할 수 있다. 대규모 생산 관리 시스템(MES)을 클라우드에 구현하는 것은 이에 상응하는 온프레미스 구현보다 3-6개월 더 빠르게 가능하다. 이는 현재의 비즈니스 환경에서 상당히 긴 기간인 3-6개월을 경쟁업체보다 앞설 수 있다는 것을 의미한다. 또한 솔루션을 확장하거나 다른 시설로 확장할 때가 되면 클라우드는 원활하게 확장이 가능하다.
점점 더 많은 제조 기업들이 클라우드로 전환하는 또 다른 이유는 가시성과 협업이 향상된다는 것이다. 클라우드는 모든 제조 현장 상위 계층에 위치하는 위치하는 IT 계층으로, 모든 생산 공정을 보다 쉽게 감독할 수 있도록 만들어 준다. 따라서 협업, 원격 전문 지식에 대한 액세스, 시설 간 벤치마킹이 향상된다. 전기자동차(EV) 플랫폼 공급업체인 REE 오토모티브(REE Automotive)가 전 세계 여러 공장에서 운영을 확장하면서 디지털 백본으로 플렉스(Plex) MES를 선택한 주된 이유도 생산 운영에 대한 더 높은 수준의 가시성이 필요했기 때문이다.
 
3. 클라우드 제조 애플리케이션의 안정성, 속도 및
보안의 측면에서 지난 몇 년 동안 어떤 변화가 있었나?
세 가지 영역에서 엄청난 개선이 이루어졌고, 앞으로도 지속적으로 개선될 것이다.
• 안정성 : 클라우드 솔루션 공급업체들은 높은 수준의 안정성을 제공하기 위해 인프라와 이중화에 상당한 투자를 했다. 클라우드 플랫폼은 제조 애플리케이션에서 흔히 발생하는 대규모 워크로드와 예측 불가능한 트래픽 패턴을 처리하도록 설계되었다. 대부분의 서비스형 소프트웨어(SaaS) 제공업체는 보통 99.5% 이상의 애플리케이션 가용성을 보장하는 서비스 수준 계약(SLA)을 제공하며, 이는 다운타임을 최소화해야 하는 미션 크리티컬 애플리케이션에 매우 중요하다. 로크웰 오토메이션은 이 영역에 집중하고 있으며, 플렉스 같은 당사 플랫폼이 2018년에서 2022년 사이에 99.994% 이상의 가용성을 제공했다는 사실을 자랑스럽게 생각한다. 일부 지역의 또 다른 관심사는 인터넷 액세스의 안정성이다. 자동 페일오버(장애 조치)를 하도록 구성된 여러 유형의 액세스(예 : 서로 다른 두 유선 ISP 및 5G 연결)를 통해 이를 완화할 수 있다.
• 속 도 : 네트워크 인프라와 트래픽 관리가 발전하면서 지연 시간과 처리 시간이 단축되고, 왕복 시간도 단축되었다. 소프트웨어 정의 WAN(SDWAN) 기술 솔루션을 활용하면 여러 ISP 간의 로드 밸런싱을 통해 트래픽을 최적화하고, 우선순위를 지정할 수 있다. 또한 지연 시간이 짧아야 하는 애플리케이션 요구 사항을 충족하기 위해, 많은 클라우드 솔루션에는 로컬 버퍼링과 컴퓨팅을 제공하는 엣지 구성 요소가 통합되었다.
• 보 안 : ‘있으면 좋은 것’으로 생각되었던 보안은 이제 ‘반드시 있어야 하는 것’이 되었다. 기업들은 보안을 더욱 심각하게 생각하고 있으며, 대부분의 이사회는 보안을 의제에 포함시키고 있다. 그리고 클라우드 솔루션 공급업체들은 개인정보 보호 및 보안과 관련된 문제를 해결하기 위해 보안과 규정 준수에 투자를 많이 했다. 안정적인 클라우드 기반이나 서비스형 소프트웨어(SaaS) 솔루션을 사용함으로써, 제조 기업은 암호화된 데이터 스토리지, 멀티팩터 인증, 자동 소프트웨어 업데이트 등 공급업체의 전문성과 리소스를 활용하여 시스템과 시스템에 저장된 데이터의 보안을 강화할 수 있다. SaaS 공급업체는 일반적으로 시스템을 보호하고, ISO/IEC 27001 및 SOC 2 같은 보안 표준을 준수하는 데 상당한 리소스를 투자한다. 이는 공격에 더 취약할 수 있는 온프레미스 솔루션에 비해 높은 수준의 보안을 제공할 수 있다. 클라우드로 이동하면 온프레미스 소프트웨어처럼 업그레이드가 몇 년마다 이뤄지는 것이 아니라, 버전이라는 개념 없이 한 해에 여러 차례 계속 업데이트되기 때문에 지속적으로 혁신이 일어난다. 이를 통해 최종 사용자는 사용량에 기반해 반복 작업에서 새로운 기능과 간소화된 기능을 활용할 수 있다.
 
4. 온프레미스 환경만 사용하는 기업이 클라우드로 전환하기 위해
필요한 프레임워크나 단계는 무엇인가? 전적으로 클라우드를
사용해야 할까, 아니면 하이브리드 방식으로 가야 할까?
새로 시작하는 프로젝트와 기존 프로젝트는 접근 방식이 다르다. 일반적으로 새로 시작하는 공장이라면 마이그레이션할 기존 인프라가 없기 때문에 클라우드로 이동하는 프로세스가 좀 더 간단하다. 그러나 기존 공장의 경우, 새로운 클라우드 기반 인프라와 통합해 활용할 수 있는 기존 설비된 하드웨어와 소프트웨어를 보유하고 있는 경우가 있다.
기존 공장의 경우, 총 소유 비용(TCO)이 확실하지 않기 때문에 새로 또는 최근에 현대화된 애플리케이션을 클라우드로 마이그레이션하고 싶지 않을 수 있다. 하지만 가치를 더해주는 새로운 애플리케이션을 추가하거나, 기존 애플리케이션을 현대화할 수 있는 기회도 있다. 픽스(Fiix)처럼 클라우드 기반의 전산화된 유지 관리 시스템(CMMS)은 몇 분 내에 가동하고 실행할 수 있다. 예를 들어, 클라우드에서 실행되는 AI 지원 기능을 활용할 수 있다.
하지만 이를 대규모로 실행하는 가장 좋은 방법은 전체 수명 주기와 생산 시스템에서 기존 애플리케이션들을 매핑하고, 플렉스(Plex) 스마트 매뉴팩처링 플랫폼처럼 여러 애플리케이션들을 통합할 수 있는 플랫폼을 평가하는 것이다.
하나의 플랫폼으로는 모든 것을 수행할 수는 없어 여러 플랫폼이나 애플리케이션을 사용하게 될 가능성이 높기 때문에 통합이 중요하다. 이러한 관점에서, 통합을 간소화해주는 포괄적인 API를 제공하는 애플리케이션과 플랫폼을 찾는 것이 중요하다.
반면, 일부 애플리케이션과 데이터를 온프레미스로 유지하면서 다른 애플리케이션과 데이터를 클라우드로 이동해야 하는 경우에는 하이브리드 접근 방식이 더 적합할 수 있다. 이는 클라우드로 마이그레이션할 수 없는 레거시 시스템이 있거나, 규제나 규정을 준수하기 위해 데이터를 특정 위치에 저장해야 하는 경우에 발생할 수 있다.
 
5. 로크웰 오토메이션은 클라우드 기술을 비즈니스의 일부로
포함시키고자 하는 제조 기업을 어떻게 지원하고 있나?
로크웰 오토메이션은 커넥티드 엔터프라이즈(Connected EnterpriseⓇ) 생산 시스템의 설계, 운영 및 유지 관리 등 수명 주기 전반에서 클라우드 네이티브 역량을 제공하는 에코시스템을 구축해, 고객이 디지털 트랜스포메이션 여정의 어느 단계에 있든지 지원할 수 있다.
로크웰 오토메이션은 중요한 자체 개발과 기술 파트너십 활용은 물론 FactoryTalkⓇ Hub™의 소프트웨어 제품군을 보완하는 플렉스(Plex)와 픽스(FiixⓇ)를 인수함으로써 이를 가능하게 만들고 있다. 마이크로소프트(Microsoft)와의 파트너십을 통해, 로크웰 오토메이션은 애저(Azure) 퍼블릭 클라우드 플랫폼과 같이 세계적으로 인정받는 클라우드 플랫폼에 구축된 신뢰할 수 있는 산업 관련 솔루션을 제공할 수 있게 되었다.
모든 기업이 모든 애플리케이션에 클라우드 기술을 활용하는 것은 아니다. 대부분의 경우, 그 시점에서 비즈니스에 무엇이 필요하냐에 기반해 온프레미스와 클라우드 모두에서 애플리케이션들을 유지하고 관리한다.
클라우드는 제조업체와 생산업체들에게 언제 어디서나 소프트웨어에 액세스할 수 있는 역량은 물론, 초기 IT 하드웨어 도입 비용 없이 IT 관리 간소화, 보안 태세 개선, 버전 없는 소프트웨어를 통한 지속적인 혁신 등의 다양한 이점을 제공한다. 얻을 수 있는 혜택이 너무 많기 때문에, 클라우드를 운영 환경에 도입하는 것을 강력히 추천하고 싶다.

본고는 로크웰 오토메이션이 발행하는 Automation Today 75호(MANAGEMENT PERSPECTIVES) : 클라우드 기술 구현의 내용이다.​