계장기술(PROCON)

기획특집 스마트 제조 혁신을 위한 개방형 클라우드 플랫폼

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 1,117회 작성일 21-04-14 15:57

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기술은 끊임없이 발전하고, 발전하는 기술은 사회를 변화시켜왔다. 그리고 변화된 사회는 새로운 기술에 대한 수요를 만들고, 그 수요는 다시 기술 발전으로 이어진다. 이러한 기술과 사회의 공진현상은 인류와 문명 진화의 근간이 되는 DNA이다. 농업기술의 발전은 수렵 사회를 농업사회로 이끌었고, 공업·철도 등 산업 기술의 발달은 산업사회를, 그리고 1970대에 접어들면서 시작된 컴퓨터와 인터넷의 확산은 정보화 사회를 촉발하였다. 이제 컴퓨터와 인터넷의 사용이 사회 전반에 폭넓게 사용되는 현대는 이러한 첨단 IT 기술이 각 산업과 사회에 활용되는 수준을 넘어서, 이를 통해서 산업과 사회가 근본적으로 뿌리째 변화하는 소위 4차 산업혁명을 통한 진정한 지능화 사회로 진입하고 있다. 말 그대로 IT를 익혀서 사용하던 수준에서 소위 가지고 노는 혁신적 창조 시대로의 변화를 의미한다. 기술과 사회가 공진하는 순환 발전 과정에서 이러한 지능화 사회를 촉발하는 4차 산업혁명 기술의 발전은 역추적하면 결국 정보화 사회가 초래한 니즈(Needs)에서 비롯된다.

1970년대부터 시작된 정보화 사회가 30년 이상 이어지면서 새로운 에너지와 니즈가 촉발되기 시작하였다. 가장 큰 변화는 막대한 데이터의 축적이다. IT 전문 조사 기관인 IDC에 따르면, 2025년까지 전 세계 데이터 규모는 급성장하여 175제타바이트(ZB)에 달할 것이고, 연평균 61%의 성장이 예상된다고 한다. 또한 2018년 기준으로 일일 사용자별로 디지털 디바이스 등과의 상호작용(인터렉션) 횟수는 500회에서 600회 사이에 있으나, 2025년에는 5,000회에 달할 것으로 예상하고 있다. 다시 말해 10배 수준으로 디지털 기기와의 접촉이 높아진다는 뜻이다. 이러한 디지털 기기는 매 접촉마다 데이터를 생성하게 되어, 연간 데이터 축적량은 말 그대로 기하급수적으로 증가할 전망이다. 가끔 필자에게 데이터 관리를 위한 투자 방향에 대해 문의하는 기업이나 기관들이 있다. 필자는 이러한 데이터 증가량을 근거로 과거에 축적된 데이터보다 향후 축적될 데이터가 비교할 수 없을 만큼 많을 것이므로 특별한 사유 없고 한정된 자본이라면 새로운 데이터를 잘 축적하고 관리하여 활용하는데 투자할 것을 권장한다.
  
데이터의 축적을 가속화시키면서 지능화 사회를 앞당기고 있는 또 하나의 기술은 IoT(Internet of Things)이다. 각종 사물에 센서를 부착하고 인터넷 등 네트워크에 실시간으로 연결하여 데이터를 주고받는 기술을 말하는 IoT는 이제 자동차, 가전, 비행기, 공장시설, 도시 등 전 공간으로 확대되고 있다. 이러한 환경이 확대되면서 온도, 습도, 조도, 열, 초음파 센서부터 레이더, 영상 센서, 위치 센서, 모션 센서 등 사물과 주위 환경으로부터 모든 물리적 센서 정보가 초당 혹은 밀리세컨드 단위로 발생한다. 즉 엄청난 대량 데이터가 양산되는 동시에, 이러한 사물들과 인터넷을 통해 정보를 교환하는 트랜잭션이 대단위로 발생한다는 것을 의미한다.

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시시각각 발생하는 데이터가 네트워크를 타고 전송되면서, 네트워크 속도도 4차 산업혁명에 있어 매우 중요한 상황이 되었다. 좋은 소식은(네트워크 속도는) 이러한 트랜잭션을 수용할 수 있도록 빨라지고 있다. 1984년 1G(1세대) 시대를 지나, 2G, 3G 시대가 도래할 때까지 네트워크 속도는 이러한 막대한 트랜잭션을 수용할 만큼 충분히 빠르지 못했다. 2007년부터 시작되었던 3G 시대 네트워크는 영화 한편의 다운로드 시간이 약 19분 정도로 실시간 영상 전송에는 부족하였다. 그러나 2011년을 필두로 4G 시대가 시작되면서 다운로드 속도는 약 16초 가량으로 혁혁하게 감소하였고, 이는 실시간 온디맨드 영화 서비스가 가능해졌다는 것을 의미한다. 이제 5G 시대, 바야흐로 기가(GIGA) 속도의 시대가 도래하면서, 영화 한 편은 1초 이내에 다운로딩이 가능해졌다. 즉 사용자가 영화를 요청하는 순간 바로 영화가 상영되는 실시간 서비스 시대로 진입한 것이다. 자율 주행이나 스마트 제조와 같이 지연 시간 없는 실시간성이 매우 중요한 부문에서도 혁신이 일어날 수 있는 기술적 환경이 도래했다는 뜻이다.

모든 사물이 디바이스가 되어 막대한 정보를 양산하고, 그 양산된 대량의 정보가 충분히 빨라진 네트워크를 타고 전송되는 시대, 이제 우리는 이 시대에 필수적인 마지막 기술적 니즈를 도출할 수 있다. 과연 그 막대한 정보들은 시시각각 어디로 전송되어 저장되고, 처리되어 활용되어야 하는 것일까? 막대한 데이터들을 처리하려면 수없이 많은 서버 등 컴퓨팅 파워가 수반되고, 특히 빅데이터를 활용하여 학습을 하기 위해서는 기존의 서버들로는 불가능한 수위의 빠른 연산 능력과 병렬 처리 능력이 요구된다. 이러한 처리는 누가 어떻게 하는 것일까? 그리고 이런 학습이나 분석을 통해서 나온 지식을 실제 서비스로 구현하여 다시 사용자에게 서비스를 제공하거나 각종 산업 분야에서 활용할 시에는 노트북이나 PC, 스마트폰 뿐만 아니라, 자동자, 가전 등 각종 IoT 단말까지도 전달되어야 하는데, 이러한 수없이 많은 단말에 대한 접속과 이용성을 누가 안정적으로 보장하게 될까? 이러한 질문과 니즈를 충족하기 위하여 나온 기술적 대안이 바로 4차 산업혁명의 기반으로 불리우는 클라우드다.
클라우드에 저장되고 축적된 빅데이터는 스마트한 서비스를 만들어내기 위하여 클라우드의 막대한 연산 능력을 활용하고, 분석이나 인공지능(AI) 학습을 거친다. 이 분석과 학습 과정은 지능적 스마트 서비스를 꽃피우는 전처리 과정이다. 분야별로 잘 학습된 인공지능은 말 그대로 각 산업과 사회에서 지능화를 유발하고 있다.

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지능화 사회로 전이하는 과정에서 발전하고 있는 빅데이터, IoT, 인공지능, 클라우드 등의 발전은 이미 언급한 바와 같이 개별적이지 않다. 각 기술들은 깊숙이 상호 연관되어 있어, 한 쪽만을 분리하여 발전할 수 없는 필수불가결한 존재들이다. 구글은 빅데이터, 인공지능, IoT, 클라우드 관련 수많은 기술 기업들을 인수합병하였다. 우리 모두를 놀라게 했던 알파고를 만든 딥마인드도 2014년 구글이 약 4천억 원을 들여 인수합병한 기술 기업이다. 아마존, MS, 애플, 삼성 등도 마찬가지로 관련 기술 기업들을 인수합병하고 있다. 즉 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 글로벌 기업들은 인공지능, 빅데이터, IoT, 클라우드를 모두 보유하고자 안간힘을 쓰고 있다. 이제 하나의 전문 기술로는 승부를 볼 수 없는 시대가 도래하였다. 지능화 사회에서 도태되지 않기 위하여 각 기업들은 클라우드를 그릇으로 삼아 인공지능, 빅데이터, IoT 등 첨단 기술들을 융합하면서, 이를 기반으로 스마트 서비스를 제공하는 것에 사활을 걸고 있다. 클라우드 위에서 그간 각자 발전해온 각종 기술들과 서비스들이 만나고 합쳐서 신 서비스가 탄생하는 혁신 생태계가 만들어지고 있다. 그리고 눈앞의 미래 지능화 사회를 주도할 혁신 생태계를 선점하기 위해 글로벌 기업들은 치열하게 경쟁 중이다.
 
클라우드에서 펼쳐지는 혁신 생태계 경쟁을 좀 더 심도 있게 들여다 보면 클라우드 플랫폼 생태계 경쟁이라고 정의할 수 있다. 플랫폼은 인프라를 제어하면서 그 인프라 상에서 새로운 응용 SW나 서비스들이 개발되고 실행되고 관리되는 환경을 의미한다. 플랫폼이 제어하는 인프라가 무엇이냐에 따라서, 그것이 PC나 노트북인 경우 윈도우즈나 리눅스가 플랫폼으로 자리잡았고, 스마트폰인 경우 안드로이드나 iOS가 플랫폼으로 자리잡았다. 즉 이러한 플랫폼을 기반으로 PC용 혹은 모바일용 응용 SW나 서비스가 개발되고 실행되고 있다는 뜻이다. 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 우리는 새로운 클라우드 인프라 서비스(IaaS)를 맞이하였다. 클라우드 인프라 서비스는 컴퓨팅 파워나 저장 공간을 개별 기업이나 기관이 각각 구축하여 운영 관리하지 않고, 이들을 서비스 형태로 필요할 때마다 이용하는 것을 의미한다.

이러한 클라우드 인프라 서비스는 2008년경 개념이 정립된 후 급격히 전 세계로 확산되었는데, 때마침 도래한 온디맨드 서비스의 발전에 따라 빠르게 성장하는 넷플릭스나 에어비앤비 같은 서비스 기업들이 막대한 컴퓨팅 자원에 대한 초기 투자를 피하고, 효과적으로 빠르게 서비스를 제공할 수 있다는 클라우드 인프라 서비스의 장점이 크게 작용하였다.

이러한 장점은 선순환 효과를 낳아 더 많은 혁신 서비스 기업들의 클라우드 기반 창업을 촉진하였고, 더 많은 기업들이 클라우드를 이용할수록 이들을 지원하기 위한 클라우드 기술과 서비스가 더욱 발전하게 되었다. 이러한 발전을 통해 클라우드는 인프라를 제공하는 서비스 시대에서 나아가 플랫폼과 그 위에서 다양한 기술이나 응용까지 서비스로 제공하는 바야흐로 XaaS(Everything as a Service) 시대로 진입하게 되었다. 오늘날 클라우드로 제공되는 서비스는 인프라에서 인공지능까지 매우 다양하다. 아마존이나 MS 같은 글로벌 클라우드 벤더가 제공하는 클라우드 상에서는 만여 개 이상의 서비스들이 마켓을 통해 유통되고 있으며, 그 서비스들은 의료, 교육, 스마트 시티, 유통 등 다양한 산업 분야에서부터 인공위성 서비스까지 도메인 커버리지가 매우 다양하다. 그리고 스마트 제조는 클라우드 상에서 빠르게 혁신 중인 가장 대표적 분야이다. 

제조 부문은 4차 산업혁명 기술 발전을 통해 디지털 트랜스포메이션이 진행되면서, 제품 기획과 생산에서 유통, 관리의 생명주기 전반에 걸쳐 혁신이 일어나고 있다. 이러한 디지털 기반 혁신 과정에서 점점 더 많은 데이터가 발생함에 따라, 이러한 데이터를 분석하고 활용하여 얼마나 더 스마트하게 각 생명주기 단계를 지원하고, 전체 라이프라이클을 관리할 것인가는 미래의 제조 시장을 선도하는 핵심 경쟁력으로 자리잡았다. 스마트 제조 혁신은 제품의 기획 과정에서 빅데이터 분석을 통해 경쟁력 있는 제품 기획을 가능하게 하고, 의약품 개발 시 대단위 분석을 통해 최적의 약품 개발을 단시간 내에 가능하게 한다. 또한 제품의 생산 과정에서 제품 공정을 최적화하거나 제품의 불량을 찾아냄으로써 생산의 효율성을 높이고 비용 절감을 가능하게 한다. 특히 제품이 판매된 이후에도 실시간 사용자 환경에서 제품의 유지와 관리를 지속적으로 지원함으로써, 제품은 판매 이후에도 서비스로서 관리되는 제품 서비스(Product as a Service)는 오늘날 제품의 경쟁력을 결정하는 중요한 요소로 대두되었다. 제품 서비스는 말 그대로 제품과 서비스의 결합으로 제품이 판매된 후, 지속적 제품 자체 상태와 품질관리, 소모품 관리, 고장이나 오류 관리, 제품의 SW 등 업그레이드 관리, 제품 폐기나 보상 판매 관리 등 다양한 형태의 서비스를 제공한다. 이러한 혁신적 제조 비즈니스는 과거에 단순한 판매를 통해 소유권이 이전되는 경제활동 구조가 제품의 지속 관리를 의미하는 구독 모델 혹은 구독경제 모델로 변화하고 있다는 것을 의미한다.

제품의 서비스화를 대변하는 가장 대표적 사례 중 하나는 테슬라의 완전 자율주행 서비스(FSD : Full Self Driving)이다. 테슬라는 자동차를 판매하면서 추가적으로 F SD 서비스를 함께 판매하고 있는데, 초기에는 FSD를 한화로 약 900만 원에 판매하였으나, 이제  구독형 판매 모델로 전환되고 있다. 한화로 약 25만 원에서 30만 원 정도로 예상되는 월 이용료를 내면 지속적으로 FSD를 이용할 수 있다. 자율주행 서비스는 통신요금처럼 월 이용료를 내면서 이용하는 콘셉트로 발전 중이다. FSD 패키지에는 다양한 첨단 서비스들이 포함되어 있는데, 일례로 스마트 서먼 서비스는 자동차를 스마트폰을 통해 원격으로 호출하면 자동차가 차량 주인에게 스스로 운전하여 오는 서비스이다. 이의 반대 기능은 리버스 스마트 서먼 서비스인데, 말 그대로 자율주행 발렛파킹 기능이라고 할 수 있다. 이제 테슬라는 단순한 전기자동차를 생산하고 판매하는 자동차 제조사가 아닌 제품 서비스를 판매하는, 다시 말해 제품을 서비스로 판매하는 IT 플랫폼 기업으로 확장하고 있다. 제조와 서비스의 구분은 불분명해지고 있으며, 이러한 변화는 점점 가속화되어 제품의 서비스화에 성공하는 제조 기업이 미래의 경쟁력을 갖는 현상이 확연하게 나타나고 있다. 테슬라의 혁신 비즈니스 모델을 좀 더 들여다 보면 테슬라 역시 전 세계에 퍼져있는 테슬라 자동차로부터 센싱된 데이터들이 클라우드로 실시간 전송되고, 클라우드 위에서 인공지능이 데이터를 학습하면서 더욱 스마트한 자율주행 서비스 만들어 소비자에게 지속적으로 제공하는 4차 산업혁명 기술 융합의 정석을 따르고 있다.

이러한 관점에서 볼 때, 스마트 제조 혁신을 담는 그릇도 당연히 클라우드 혹은 클라우드 플랫폼이다. 클라우드 플랫폼은 제조 혁신을 위해 사용되는 다양한 기술과 서비스들을 담아 놓고, 이들을 융합하여 제조 서비스를 만들고 운영하도록 지원한다. 데이터를 저장, 관리, 분석, 학습하고 활용하는 환경이자 엔진인 클라우드 플랫폼은 스마트 제조 혁신의 탄탄한 기반이자 생태계 조성의 근간을 이룬다. 클라우드 플랫폼은 제조 분야로 빠르게 스며들어 새로운 변화를 주도하고 있으나 일각에서는 클라우드 플랫폼의 종속에 대한 우려도 커지고 있다. 특정 클라우드 기업이 제공하는 플랫폼에 종속되면 막대한 이전 비용과 시간이 소요된다는 점 때문에 사실상 타 기업의 플랫폼으로 이전하기가 어려워진다. IT와 제조 간의 경계가 불분명해지는 상황에서 경쟁사일지 모르는 특정 기업의 플랫폼에 종속되는 것도 제조업계에서는 불안 요소로 작용한다. 플랫폼에 종석되면 그 플랫폼에서 동작하는 응용 SW나 서비스만 이용이 가능하기 때문에 다양한 서비스를 활용하지 못하는 제약도 발생할 수 있다.

이러한 플랫폼 종속 문제를 해소하기 위하여 최근 오픈소스를 활용한 개방형 클라우드 플랫폼 생태계가 큰 화두를 불러일으키고 있다. 수요자의 종속 우려 해소와 하루가 다르게 진화하는 첨단 기술들을 대응하기 위하여 아마존, 구글, MS 등 글로벌 클라우드 기업들도 빠짐없이 참여하고 있는 것이 오픈소스 형태의 개방형 클라우드 플랫폼 생태계이다. 우리나라에서도(과학기술정보통신부의 연구개발 지원으로) 개방형 클라우드 플랫폼에 대한 연구가 2014년부터 진행되어 클라우드 플랫폼 ‘파스-타’가 개발되었고, 소스코드가 공개되었다. 오픈소스로 제공되는 클라우드 플랫폼 파스-타는 전 세계적으로 가장 많이 활용되는 오픈소스인 클라우드 파운드리(Cloud Foundry)와 쿠버네티스(Kubernetes)를 함께 도입하여 활용하고 있으며, 개발운영통합환경(DevOps), 오토 스케일링, 통합 모니터링 등 다양한 기능을 제공한다. 무엇보다 각 클라우드 기업들이 제공하는 다양한 클라우드 인프라 툴에 탑재가 가능하여 KT, 네이버, NHN 등 클라우드 제공 기업이 서로 달라도 파스-타 플랫폼을 공동으로 제공함으로써 상호 운영되고 호환되는 개방형 환경을 구현할 수 있다. 마치 안드로이드 플랫폼이 서로 다른 삼성이나 LG 스마트 폰에 탑재되면, 폰 제조사가 서로 달라도 플랫폼이 동일하므로 앱들이 호환될 수 있는 것과 같은 원리이다.   

중소기업벤처부에서 주관하는 AI 제조 플랫폼 KAMP도 클라우드를 기반으로 한 스마트 제조 생태계 조성을 목표로 하고 있으며, 특히 클라우드 플랫폼으로 ‘파스-타’를 도입하여 활용한다. 제조 강국으로 불리웠던 우리나라가 성큼 다가온 지능화 사회에서도 제조 산업이 발전하고 강화되려면, 무엇보다 미래지향적인 스마트 제조 생태계를 촉발하고 활성화하는 노력이 필요하다. 생태계를 촉발하는 가장 중요한 요건은 누구나 활용하고 참여할 수 있는 개방성 확보와 그 생태계 자체의 규모를 키우는 것이다. 4차 산업혁명과 디지털 트랜스포메이션의 시대, 파편화된 제조 생태계가 아니라 기업들이 함께 모여 참여하고 발전시키는 큰 생태계를 만들어 나가는 것에 우리 제조 산업의 미래가 달려 있다.


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