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[슈퍼마이크로] 지능형 세계의 연결, 슈퍼마이크로 IoT/임베디드 솔루션

작성일 : 2017.08.28 조회수 : 4407

안녕하세요! 디에스앤지입니다 J

   ‘지능정보사회’라 불리는 4차 산업혁명 시대에서 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 빅데이터, 클라우드는 핵심 기술로 꼽힙니다. 오늘은 4차 산업혁명이 가져올 변화 가운데 우리 실생활과 가장 밀접하게 연관되어 있으며, 다양한 산업 분야에서 광범위하게 활용 가능한 사물인터넷(IoT)과 이를 지원하는 다양한 슈퍼마이크로의 IoT/임베디드 시스템에 대해 알아보는 시간을 가지겠습니다.

 

 

[사물인터넷(IoT) 배경]

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먼저, 사물인터넷 (IoT: Internet of Things)은 인터넷을 기반으로 주변 사물들이 유/무선 네트워크로 연결되어 정보를 생성, 수집, 공유, 활용하는 지능형 기술 및 서비스를 말합니다. 연결된 디바이스들로 더욱 큰 컴퓨팅 능력을 통합하며, 데이터 분석을 통해 의미 있는 정보를 추출하는 것을 궁극적인 목적입니다. 즉, 사물에 센서를 부착해 실시간으로 데이터를 인터넷으로 주고받아 이를 활용하는 기술이나 환경을 의미합니다. 센서 디바이스를 활용하여 다양한 정보들을 광범위하게 감지하고 분석함으로써 정보에 대한 신뢰도를 높일 수 있습니다. IoT 시장은 모바일, 홈, 산업의 경계 없이 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 추출된 데이터들의 저장 및 처리를 위해 네트워크 인프라를 통해 데이터 센터와 연결됩니다.

이러한 IoT / 모빌리티(Mobility) 시장은 디바이스, 워크로드 그리고 데이터의 폭증과 함께 확대되고 있습니다. 즉, 서로서로 연결된 디바이스가 급격히 확산되어 더 많은 데이터를 생성하고, 이를 처리하기 위해 더 많은 워크로드가 발생하고 있습니다. 실제로 McKinsey의 연구 결과에 따르면, 2019년에는 약 107.5억 개의 M2M(Machine-to-Machine) 장비들이 서로 연결될 것이라고 합니다. 이처럼 기하급수적으로 확장되는 IoT 분야를 원활하게 뒷받침해주기 위해서는 그에 걸 맞는 하드웨어와 솔루션이 필요합니다.

 

이제 분야별로 다양한 IoT 활용사례들을 통해 IoT에 대해 더욱 자세히 살펴보도록 하겠습니다.

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[사물인터넷(IoT) 활용사례]

1) 스마트 시티 (AoT 프로젝트)

스마트 시티란 첨단 IT 기술을 이용해 주요 도시의 공공기능을 네트워크로 연결한 최첨단 도시를 의미합니다. 미국 일리노이주 시카고시는 사물인터넷을 활용한 스마트 시티의 모범 사례로 손꼽히는 도시입니다. 시 당국은 시카고대의 연구원들과 협업하여 도시 내 주요 지역 곳곳에 음향 센서와 저해상도 적외선 카메라 등 다양한 IoT 센서를 설치해, 실시간으로 소음 및 온도/습도는 물론 대기중의 오염물질까지 측정하는 ‘AoT(Array of Things) 프로젝트’를 진행 중입니다. 이렇게 수집된 데이터는 시에서 운영하는 오픈 데이터 포털 사이트를 통해 공유합니다. 뿐만 아니라, 시/정부 관계자, 연구원, 소프트웨어 개발자 등 지역사회와 이익 단체들이 도시 내 개선이 필요한 도전 과제들을 연구 및 해결하는데 도움을 주고 있습니다. 시카고시는 2018년 말까지 500여개의 센서를 거리 곳곳에 설치 완료할 예정이라고 밝혔습니다.

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​▲ AoT 아키텍처 (출처: http://arrayofthings.github.io/)

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    AoT 프로젝트에 대해 더 자세히 설명하자면, 예를 들어, 추운 겨울에 당신이 걸어가고 있는데 가로등이 보도 앞쪽에 있는 빙판을 조심하라고 알려준다면 어떨까요? 혹은 늦은 밤에 집으로 돌아가려고 할 때, 앱을 통해 El 지하철 역까지 가는 경로 중 가장 사람이 많이 다니는 길을 확인할 수 있다면 어떨까요? 혹은 도시 별이 아닌 매 블록 마다 대기 상태가 좋은지 나쁜지를 알 수 있다면 어떨까요? 이렇듯 AoT(Array of Things)는 도시 감지(sensing) 프로젝트로, 상호작용하는 네트워크, 모듈 형 센서 박스를 시카고에 설치해 연구 및 공공 사용을 위해 도시 환경, 인프라, 그리고 활동에 대한 실시간 데이터를 수집합니다. AoT는 기후, 대기질 및 소음과 같은 시카고의 거주 환경에 영향을 미치는 요인들을 측정해, 본질적으로는 도시의 "피트니스 트래커(건강상태 추적기)"로서 역할을 수행합니다.

 

 



   스마트시티는 IoT를 활용한 새로운 도시 개발의 비전입니다. 슈퍼마이크로 5018A-TN4는 저전력 휴대성에 초점을 둔 인텔® 아톰 프로세서를 지원하여, 공간 효율적인 작은 사이즈 및 낮은 전력 소비가 특징입니다. 신속한 구축 및 배포가 가능하며, 게이트웨이 및 보안에 최적화돼 있습니다.

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<▲ SYS-5018A-TN4>

*Source: Supermicro Reseller Site

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2) 의학 분야 (NUVANT)

사물인터넷(IoT)은 의학 분야에도 반영됩니다. 특히, 모빌리티(휴대성)를 활용해 언제든지 몸에 지니고 다니며 건강상태를 확인할 수 있는 헬스케어 웨어러블이 주목 받고 있습니다. 이 중 하나인 뉴밴트(NUVANT)는 미국의 벤처기업인 코벤티스(Corventis)사에서 개발한 심장박동 모니터링 장치입니다. 가슴에 붙이는 일회용 필름인 픽스(PiiX)에 센서가 달려있어 환자의 심장 부근에 붙이기만 하면 체온, 심장박동, 호흡, 체액, 신체 움직임과 같은 생체 신호 데이터를 수집 가능합니다. 수집된 데이터는 관제센터로 전송되어 해당 전문가가 임상보고서를 작성하며, 이를 바탕으로 환자의 심장 이상 여부를 판단하고 이상이 발견될 경우 환자에게 가장 적합한 의료진을 연결해줍니다. 이 같은 실시간 모니터링으로 즉각적인 대응이 가능해 심장마비로 갑작스럽게 사망하는 비율을 감소시킬 수 있습니다. 뉴밴트(NUVANT)는 2010년 미국 FDA의 공식 승인을 받아 심장 질환을 가진 환자를 대상으로 활용되고 있습니다.

 
▲ 뉴밴트(NUVANT) 작동 프로세스 (출처: www.corventis.com)



   이러한 신체부착형 헬스케어 웨어러블은 향후 원격의료 시장에서 주요하게 활용될 가능성이 커 국내에서도 관심이 높습니다. 국내 KEIT 연구원에 따르면 현재는 단순히 신체활동 모니터링 용도로 많이 사용되고 있지만, 일반인뿐만 아니라 환자들을 대상으로 하는 검사나 진단, 치료영역까지 확대될 필요가 있다고 합니다. 특히, 헬스케어 웨어러블은 다량으로 생성되는 생체정보에 대해 빅데이터와 인공지능 기술들을 결합해 사용자 건강상태 진단 뿐 아니라 예측까지도 가능한 진정한 의미의 헬스케어 서비스를 제공하는 방향으로 나아갈 것으로 기대됩니다.

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   슈퍼마이크로는 인텔 AVX 기술과 높은 메모리 용량을 갖춘 인텔® 제온® 듀얼 프로세서를 제공합니다. 1018R-WR은 의학 어플리케이션에 최적화 된 WIO/GPU 서버입니다. Short-Depth 구조를 통해 공간 및 비용 효율성을 자랑합니다. 뿐만 아니라 고성능 싱글 프로세서 지원 및 쿨링에 최적화된 설계로 안정성 또한 극대화시켰습니다.

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<▲ SYS-1018R-WR>

*Source: Supermicro Reseller Site

 

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3) 보안&감시 (Domain Awareness System)

 2012년 미국 뉴욕 경찰청은 안전한 도시를 위해 마이크로소프트(Microsoft)와 전략적 협업 관계를 맺고 실시간 범죄 감지 시스템인 DAS(Domain Awareness System)를 공동 개발 및 구축했습니다. DAS는 빅데이터 및 IoT 기술을 활용하여 범죄를 막겠다는 구상에서 나온 것입니다. 뉴욕 시에 설치된 약 3,000여대의 CCTV, 다리·터널·순찰차 등에 설치된 2,600개의 자동차 번호판 인식기, 911 신고전화, 방사능 감지기, 차량 정보 데이터베이스 등을 종합 분석하여 범죄 가능성을 예측할 수 있으며, 또한, 범죄 발생과 동시에 실시간으로 용의자나 차량을 추적할 수 있습니다. 이 때, 관련 범죄 정보를 분석하며, 도시 전역의 실시간 영상을 통해 차량의 위치를 파악하고, 경찰, 소방서 등 관련 기관에 정보를 제공하여 연계를 통한 추적 시스템을 지원합니다.

 

 

▲ DAS(Domain Awareness System) 작동 프로세스 (출처: http://news.chosun.com/site/data/html_dir/2012/08/10/2012081000252.html)

 

DAS 시스템은 2012년 8월 첫 시연되었는데, 이를 통해 구체적인 내용을 알 수 있습니다. 시연 내용은 다음과 같습니다. 우선, 시민이 뉴욕 911 긴급 전화로 "누군가가 맨해튼 유니언스퀘어 근처에 밀봉된 위스키 상자를 놓고 갔는데 폭발물이 든 것 같다"라는 폭발물 의심 신고를 합니다. 그러면 신고 전화가 접수되면서, 음성으로 접수된 신고 내용은 곧장 경찰 상황실 모니터에 활자로 표기되는 동시에 상자의 위치가 표시된 지도가 화면에 나타납니다. 경찰관이 지도 위에서 해당 지점을 클릭하면, 반경 150미터 이내에 있던 모든 CCTV 카메라에 신고 직전 30초간 촬영된 내용이 한꺼번에 나타납니다. 이 중 한 화면에 누군가 차를 세운 뒤 문제의 상자를 놓고 가는 장면이 남아 있는 걸 발견하고 화면에 나타난 차량번호를 확인해 입력하면 시내 전역의 차량 번호판 인식기 기록을 바탕으로, 해당 차량이 이동한 과거와 현재의 경로가 모두 표시됩니다. 그리고 나서 즉각 가장 가까운 경찰 순찰차에 체포 명령이 떨어집니다.

 

▲ DAS(Domain Awareness System) 시연 모습

(출처: http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=2851182&cid=56756&categoryId=56756)

 

 

   슈퍼마이크로 서버는 IP 카메라, 스토리지, HD 비디오 처리 및 분석과 비디오 감시를 통합 가능합니다. 1018D-FRN8T는 보안 및 감시에 최적화된 설계로 공간 효율적인 디자인과 저전력 네트워킹 시스템을 구현할 수 있도록 도와줍니다. 특히, 인텔® 제온® D-1587 프로세서 기반 시스템-온-칩(SoC)으로 하이퍼스케일 데이터센터에 최적화된 저전력 네트워킹 시스템입니다.

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<▲ SYS-1018D-FRN8T>

*Source: Supermicro Reseller Site​

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[슈퍼마이크로의 사물인터넷(IoT) 및 임베디드]

슈퍼마이크로는 스마트 팩토리, 현장 시각화, 유통/POS/KIOSK 등의 분야를 타깃으로 합니다.

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1) 스마트 팩토리

 

<▲ 슈퍼마이크로가 제안하는 스마트 팩토리 솔루션>

*Source: Supermicro Reseller Site

 

스마트 팩토리의 경우, 슈퍼마이크로는 경제성과 효율성을 고려해 저전력 Atom 프로세서를 기반으로 한 IoT/임베디드 솔루션을 제안합니다. 우선, 머신 컨트롤러(SYS-E100-9AP-IA)가 생산 프로필과 고장 감지 기능을 기반으로 공장의 생산을 예측하고 관리합니다. 이 때 생성되는 모든 데이터는 엣지 게이트웨이(SYS-E100-9AP)가 수집합니다. 즉, 엣지 게이트웨이는 장치 및 설비에 연결되어, 공장 내 각 기계들이 작동하며 발생하는 데이터와 센서를 통해 수집된 데이터를 모으고 이를 현장에서 분석하는 역할을 합니다. 그렇기 때문에 안정적으로 데이터를 필터링 하고 전송하는 데 제격인 Intel Atom 프로세서 기반 SYS-E100-9AP가 사용됩니다. 다음으로, 수집된 데이터는 데이터 센터에서 처리하고 저장합니다. 이 때, 데이터 센터에서는 중앙화 되어있는 프라이빗 클라우드 스토리지가 포괄적으로 운영됩니다. 작은 폼-팩터의 NAS 스토리지(SYS-5029A-2TN4)를 사용하여, 데이터를 보다 안전하게 분산 보관할 수 있는 동시에 공간의 효율성을 극대화할 수 있습니다. 이렇게 저장된 데이터는 향후 생산 라인의 컨트롤 장비에 반영되어, 더 효과적인 생산 및 예측을 가능하게 합니다.

 

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2) 현장 시각화


<▲ 슈퍼마이크로가 제안하는 현장 시각화 솔루션>

*Source: Supermicro Reseller Site

 

 

경기장에서 실시간 생중계를 해야 하는 스포츠와 같이 현장에서 바로 시각화 작업을 하는 경우에, 슈퍼마이크로는 고성능의 Intel Xeon 및 Xeon-D 기반 솔루션을 추천합니다. 일반적으로, 경기장에서는 실시간으로 영상 작업이 필요한 곳이 방송 센터에서 보안용 CCTV까지 다양합니다. 경기장 방송 센터에서는 중계 및 해설과 함께 다양한 콘텐츠의 영상을 스트리밍 하는데, 이를 위해 빠른 트랜스코딩이 필수적입니다. 이러한 비디오 트랜스코딩 용 서버로는 Intel Xeon 프로세서를 기반으로 한 SYS-5019S-TN4가 주로 사용됩니다. 또한, 심판이 정확한 판정을 내리기 위한 비디오 판독용 미디어 서버(SYS-1019S-MP) 역시 Xeon 프로세서를 기반으로 합니다. 미디어 서버는 정확성이 가장 중요하기 때문에, 높은 화질과 우수한 콘트래스트(대조) 그리고 매끄러운 트랜지션이 필요합니다. 이처럼 빠른 처리와 높은 해상도가 필요한 환경에는, Intel Xeon 서버 중에서도 Iris Pro 그래픽이 내장된 Skylake-H 프로세서 기반 솔루션이 제안됩니다.

반면, 지나간 경기 영상을 보관하는 리플레이 센터, 또는 경기장 내 CCTV 용으로는 다른 임베디드 용 프로세서에 비해 성능은 높으면서도 비교적 경제적인 Xeon-D 기반 서버가 사용됩니다. 리플레이 센터에서는 지난 경기의 녹화본을 저장해 두고 이를 여러 사람들이 편집하는 등의 역할을 하기에, 컴팩트 사이즈의 저장용 DVR 서버(SYS-5028D-TN4T)를 이용해 공간 효율적인 클라우드와 가상화 어플라이언스를 구축합니다. 마지막으로, 경기장 내 보안을 담당하는 엣지 게이트웨이(SYS-E300-8D)는 다수의 CCTV를 네트워크 인터페이스로 연결하여, 통제 및 관리합니다. 여러 대의 CCTV와 연결되어 여기서 나오는 데이터를 처리하기 때문에 저전력과 고성능을 필요로 합니다.

 

 

 

3) 유통, POS, KIOSK

 

 

<▲ 슈퍼마이크로가 제안하는 유통 / POS / KIOSK 솔루션>

*Source: Supermicro Reseller Site

 

 

유통업계에는 제품을 광고하고 이벤트를 알리는 등의 역할을 하는 디지털 사이니지와, 물건 계산 시 사용되는 POS 기기를 비롯하여 다양한 IoT/임베디드 솔루션이 적용됩니다. 슈퍼마이크로는 인텔의 IoT 솔루션 파트너로서, 유통 산업에 있어 인텔에서 제공하는 각종 센서와 이를 저장하고 분석할 클라우드를 연결하는 게이트웨이 시스템을 제공합니다. 아래 이미지에서 볼 수 있듯이, 우선, 인텔에서 제공하는 RFID를 비롯한 각종 센서를 매장 곳곳에 설치합니다. 이러한 센서는 블루투스, 와이파이, CCTV와 같은 여러 센서들로 확장 가능하며, 이 경우 훨씬 더 다양하고 많은 데이터를 수집할 수 있게 해줍니다. 슈퍼마이크로가 제안하는 게이트웨이 서버(SYS-5018D-FN8T)는 고성능 Xeon D 프로세서를 기반으로 하여, 실시간으로 데이터를 분석 가능합니다. 게이트웨이 서버는 센서를 통해 수집된 이벤트 및 위치 데이터를 일차적으로 분석하는 역할을 합니다. 이후, 게이트웨이를 통해 모든 데이터는 데이터 센터에 구축된 클라우드로 전송 및 저장됩니다.

클라우드에서는 더욱 깊이 있는 인사이트를 추출하기 위해, 모든 정형 및 비정형 데이터가 포함된 "빅 데이터"를 기반으로 분석에 들어갑니다. 이 때 사용되는 분석 툴에는 Hadoop, Spark 등 DS&G의 파트너 사인 호튼웍스가 제공하는 솔루션들이 포함됩니다. 이러한 빅 데이터 분석을 바탕으로, 여러 분야에서 더욱 정확한 의사 결정을 내릴 수 있습니다. 예를 들어, 특정 물건은 계절이나 요일 등 환경에 따라 판매량이 달라지므로 이 같은 판매량에 영향을 미치는 요인을 분석하여 물건의 보충 시기를 적절하게 조정할 수 있습니다. 게다가, 고객들이 구매하는 패턴과 그 특성을 파악해, 각 도시 별 매장마다 새로운 물건을 구비해둘 수도 있습니다.

 

<▲ 유통산업 내 컴팩트 임베디드 시스템 활용 구성안>

*Source: Supermicro Reseller Site

 

 

이외에도 유통매장이나 ATM이 있는 곳에는 보안을 위해 여러 대의 CCTV를 설치하고 이를 실시간으로 확인해야 합니다. 슈퍼마이크로는 이러한 보안 감시 시스템을 위해 네트워크 비디오 리코더 서버(SYS-E200-9B 또는 SYS-E200-9AP)를 제공합니다. 비디오 매니지먼트 소프트웨어가 탑재된 컴팩트 사이즈의 서버를 통해, 녹화되는 화면과 함께 연결된 카메라들과 그 녹화 상태를 계속해서 모니터링할 수 있습니다.

 

종합하자면, IoT 솔루션은 엣지에 있는 디바이스와 이를 통해 생성된 다양한 데이터를 저장하고 처리하는 클라우드를 연결하는 데 사용되는 다양한 솔루션을 의미합니다. 슈퍼마이크로는 각 센서를 포함한 여러 가지 디바이스와 이를 하나로 묶어 서버와 연결해 주는 ‘IoT 게이트웨이’, 그리고 이러한 게이트웨이를 통해 수집된 데이터를 엣지에서 실시간에 가깝게 처리하는 ‘엣지 컴퓨팅’ 솔루션을 제공합니다.

 

 

마지막으로, 슈퍼마이크로 IoT/임베디드 용 하드웨어는 폼 팩터 혹은 지원 프로세서에 따라 다음과 같이 구분됩니다.

 

1) 폼 팩터 별 시스템 분류

기본적으로 IoT/임베디드를 위해 설계된 하드웨어들은 가능한 작고, 공간 효율적인 폼 팩터를 자랑합니다. 슈퍼마이크로의 IoT/임베디드 제품은 산업 표준을 기반으로 한 인클로저 폼 팩터로 팬리스(Fanless) 시스템부터 컴팩트 서버, 미니-타워, IPC, 1U 스토리지까지 완전한 라인업을 보유하고 있습니다.

 

<▲ 폼 팩터 별로 분류한 슈퍼마이크로 IoT/임베디드 하드웨어>

*Source: Supermicro Reseller Site

 

 

2) 프로세스 별 시스템 분류

슈퍼마이크로 IoT/임베디드 시스템은 지원하는 프로세서에 따라 성능과 전력효율성 그리고 최적화된 사용 분야가 달라지는데, 현재 출시된 시스템은 크게 4가지 유형의 프로세서를 지원합니다: 1) Atom (Apollo Lake), 2) Atom (Denverton), 3) Xeon (Skylake H), 4) Xeon D (Broadwell DE). Xeon D와 Atom Denverton 기반 시스템은 그 성능을 엣지 네트워크 컴퓨팅까지 확장 가능합니다. Atom Apollo Lake는 특유의 저전력으로 팬리스 설계가 가능하며, Xeon (Skylake- H) 기반 프로세서는 내장된 Iris Pro 그래픽을 통해 컴팩트 사이즈에도 불구하고 트랜스코딩 작업이 가능합니다.

 

<▲ 프로세서 별로 분류한 슈퍼마이크로 IoT/임베디드 하드웨어>

*Source: Supermicro Reseller Site

 

앞서 소개한 사례들과 같이, IoT는 이미 많은 산업분야에서 유용한 정보를 제공하고 있습니다. 다양한 IoT 센서를 통해 수집된 데이터는 유의미한 인사이트를 도출하고 이를 바탕으로 사업에 주요한 의사결정을 내리는 데 사용됩니다. 이를 위해 데이터 처리, 분석 등 다양한 추가 프로세스가 필연적입니다. 호튼웍스(Hortonworks)는 북미 최고의 빅 데이터 / 하둡 솔루션 기업으로, 이러한 빅 데이터를 위한 최적화된 HDP 및 HDF 솔루션을 제공합니다. 보관 데이터를 위한 HDP와 실시간 데이터를 위한 HDF를 기반으로, 실시간 스트리밍 데이터와 보관 데이터 모두를 엔드-투-엔드로 활용할 수 있는 역량을 제공합니다. 호튼웍스의 빅데이터 솔루션으로 데이터 어플리케이션에 가치를 더하시기 바랍니다.


▲ 호튼웍스가 제공하는 커넥티드 데이터 플랫폼 (Connected Data Platform)

*source: Hortonworks Website

 

 

 

슈퍼마이크로 IoT/임베디드 시스템 및 호튼웍스 빅데이터 솔루션에 관심있으신 분은

고객센터로 연락 주시면 디에스앤지의 하드웨어 및 솔루션 전문가를 통해 상담 가능합니다!



 

SUPERMICRO Embedded/IoT Solutions.pdf
 


 
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