특정 산업 분야와 업무 처리 과정은 매우 중요하기 때문에 클라우드 컴퓨팅에만 의존할 경우 시스템 전반의 생산성과 효율성이 저하될 수 있습니다. 이때 포그 컴퓨팅이 대안으로 떠오릅니다.
기술 환경은 빠르게 변화하며, 새로운 IT 기술들이 시장을 선도하고 있습니다. Gartner Hype Cycle 2022에 따르면, 현재 많은 컴퓨팅 및 스토리지 관련 기술들이 단기간에 큰 주목을 받고 있습니다.
예를 들어, 컴퓨팅 스토리지, 산업 클라우드 플랫폼, 사이버 보안 메시 아키텍처 등이 있습니다. 산업 클라우드 운영에서 주목받는 새로운 기술 중 하나가 바로 포그 컴퓨팅입니다. 포그 컴퓨팅은 초고속 에지 컴퓨팅과 중간 속도의 클라우드 컴퓨팅 사이에서 가교 역할을 수행합니다.
만약 여러분의 사업이 높은 수준의 보안을 유지하면서 신속하게 처리해야 하는 중요한 업무를 다룬다면, 에지 컴퓨팅을 선택할 수 있습니다. 그러나 만약 에지 컴퓨팅 하드웨어가 현장에서 생성되는 방대한 양의 데이터를 처리하기에 충분하지 않다면 어떻게 해야 할까요? 이때 포그 네트워킹이 해답이 될 수 있습니다.
만약 여러분이 포그 컴퓨팅에 대한 기초적인 이해를 다지고, 비즈니스 또는 전문 역량 강화를 위한 고품질의 학습 자료를 찾고 있다면, 계속해서 읽어보시기 바랍니다.
포그 컴퓨팅이란 무엇인가?
포그 컴퓨팅은 장치 또는 데이터 발생 지점과 중앙 데이터 센터, 또는 제3자 클라우드 컴퓨팅 인프라 사이에서 컴퓨팅 리소스가 위치하는 분산형 네트워크 형태의 컴퓨팅 인프라 또는 데이터 처리 방식을 의미합니다.
시스코는 2012년에 데이터 처리 속도가 더욱 빨라야 하거나, 그렇지 않을 경우 처리 속도가 느려지거나 오류가 발생할 수 있는 기기 또는 애플리케이션에 더 가까이 위치하는 클라우드 컴퓨팅의 대안을 정의하기 위해 ‘포그 컴퓨팅’이라는 용어를 처음 사용했습니다.
2015년 후반에는 인텔, 마이크로소프트, 델 테크놀로지스, ARM 홀딩스, 그리고 시스코 시스템즈와 같은 주요 하드웨어 및 소프트웨어 개발 기업들이 포그 컴퓨팅의 성장을 촉진하기 위해 OpenFog 컨소시엄을 결성했습니다.
현재 포그 컴퓨팅은 클라우드 네트워크의 최전선에서 고속 데이터 처리가 필요한 산업 분야에서 널리 사용되는 기술입니다. 다음과 같이 여러 동의어도 존재합니다.
- 안개 네트워킹
- 포깅
포그 네트워킹은 에지 컴퓨팅과 클라우드 컴퓨팅 사이의 연결 다리 역할을 합니다. 대역폭 비용을 줄이고 처리 속도를 높이기 위해, IoT 기반 제조 공정, 홈 오토메이션, 보안 시스템과 같은 분야에서는 ‘포깅’이라고 불리는 추가적인 컴퓨팅 성능 계층을 활용할 수 있습니다.
이 컴퓨팅 계층은 스토리지, 처리 기능 및 분석 애플리케이션을 포함합니다. 미리 설정된 지침에 따라 데이터는 운영 환경에서 데이터를 수집하는 IoT 장치나 센서에 더 가까운 포그 컴퓨팅 인프라로 직접 이동합니다.
이는 에지 컴퓨팅 시스템이 저장되는 장소입니다. 따라서 에지 컴퓨팅과 포그 컴퓨팅은 서로 더 가깝게 위치하고, 클라우드 컴퓨팅은 이들보다 훨씬 멀리 떨어져 있다고 생각할 수 있습니다.
에지 컴퓨팅이 데이터를 처리할 수 없는 경우, 수집된 데이터는 포그 네트워킹 시스템으로 전달됩니다. 여기서 데이터가 처리되고 IoT 시스템에 대한 몇 가지 지침이 결정됩니다. 이후 처리된 데이터는 저장 목적으로 클라우드에 저장됩니다.
포그 컴퓨팅은 어떻게 작동하는가?
포그 네트워킹 프레임워크는 산업 응용 분야에 따라 다양한 하드웨어 구성 요소와 소프트웨어 기능으로 구성됩니다.
여기에는 현장의 지능형 기계와 데이터 소스에서 데이터를 수집하는 컴퓨팅 게이트웨이가 포함됩니다. 또한 포그 네트워크는 네트워크 내의 디지털 자산을 연결하는 스위치 및 라우터와 같은 다양한 데이터 수집 지점에서 데이터를 받을 수 있습니다.
포그 컴퓨팅 시스템의 작동 원리는 주로 IoT 환경에서 IoT 또는 센서 장치와 데이터를 주고받는 것을 의미합니다. 포깅 과정에서 데이터 전송이 수행되는 방식은 다음과 같습니다.
- 자동화 컨트롤러는 네트워크로 연결된 IoT 장치, 센서 및 기타 지능형 기기의 신호 판독값을 모니터링합니다.
- 자동화 컨트롤러는 IoT 장비를 자동화하는 프로그래밍된 앱 또는 알고리즘을 실행합니다.
- 이 미리 구성된 프로그램은 표준 OPC Foundation 서버를 사용하여 포그 네트워킹 파이프라인의 다음 장치로 데이터를 전송합니다. OPC Foundation은 OLEPC(Object Linking and Embedding for Process Control) 또는 OPC(Open Platform Communications)라고도 합니다.
- 이 프로그램은 다른 게이트웨이도 사용할 수 있습니다.
- 기계는 이 데이터를 HTTPS 또는 MQTT(MQ Telemetry Transport)와 같은 다양한 인터넷 통신 표준에서 이해할 수 있는 데이터 프로토콜로 변환합니다.
- 이제 인터넷 또는 인트라넷 네트워크는 분석을 위해 변환된 데이터를 클라우드 최전선에 위치한 하나 이상의 포그 노드로 쉽게 보낼 수 있습니다.
- 포그 노드는 환경 신호를 분석하여 연결된 IoT 장치에 즉시 지시를 내립니다.
- 이후 포그 노드는 감사, 분석 및 보관을 위해 원격 클라우드 서버에 데이터를 저장합니다.
이제 포그 컴퓨팅과 에지 컴퓨팅의 주요 차이점을 간략하게 살펴보겠습니다.
포그 컴퓨팅 vs. 에지 컴퓨팅
에지 네트워킹과 포그 네트워킹의 핵심 차이점은 컴퓨팅 성능이 위치하는 지점입니다.
에지 컴퓨팅에서는 계산 및 의사 결정 능력이 IoT 장치 자체에 내장될 수 있습니다. 예를 들어, LAN(Local Area Network)과 클라우드 스토리지에 연결된 얼굴 인식 기능을 갖춘 스마트 보안 카메라를 생각해 볼 수 있습니다.
때로는 액추에이터, 온도 센서, 유체 센서, 모션 센서와 같은 여러 개의 소규모 IoT 장치가 에지 컴퓨팅 허브에 연결되어 에지 컴퓨팅 네트워크를 구성할 수도 있습니다.
반대로, 포그 컴퓨팅은 포그 노드 또는 포깅 허브를 사용하여 LAN에 지능 또는 컴퓨팅 성능을 배치합니다. 이 허브는 IoT 장치 및 프로세스에서 실제 신호를 수집한 다음 연결된 지능형 기기에 작업을 지시합니다. 포그 노드는 또한 실시간 의사 결정에 중요하지 않은 심층 분석을 위해 데이터를 중앙 클라우드 서버로 전송하는 역할도 담당합니다.
그러나 일부 IoT 전문가들은 포깅이 에지 컴퓨팅의 시스코 표준에 불과하다고 생각합니다.
포그 컴퓨팅 vs. 클라우드 컴퓨팅
포그 컴퓨팅과 클라우드 컴퓨팅이 매우 유사하다고 생각할 수도 있지만, 두 기술 간의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다.
클라우드 컴퓨팅은 모든 컴퓨팅 및 스토리지 요구 사항을 위한 중앙 집중식 허브를 제공합니다. 이는 네트워크를 다소 수동적으로 만듭니다. 반면에 포그 네트워킹은 클라우드에도 연결된 네트워크의 최전선에 지능을 제공합니다.
이러한 에지 인텔리전스는 클라우드 컴퓨팅 및 인터넷 리소스의 부담을 줄입니다.
포그 컴퓨팅의 구성 요소
각 IoT 회사는 포그 네트워킹 시스템을 설정하는 데 서로 다른 방법을 사용합니다. 따라서 포그 네트워킹 생태계에는 다양한 아키텍처가 존재합니다. 그러나 다음은 모든 표준 포깅 아키텍처에서 공통적으로 발견되는 구성 요소입니다.
#1. 가상 및 물리적 노드
이들은 스마트폰, 생산 라인의 다양한 센서, 스마트 스피커, 스마트 조명 등과 같이 데이터를 생성하고 명령을 실행하는 최종 사용자 장치를 의미합니다.
#2. 포그 장치 또는 노드
이들은 일반적으로 포그 서버, 포그 게이트웨이 및 포그 장치로 구성됩니다. 포그 장치는 데이터를 저장하고, 포그 게이트웨이는 여러 포그 장치의 데이터를 분석합니다. 마지막으로 포그 게이트웨이는 데이터 라우팅 및 재라우팅을 처리합니다.
#3. 모니터링 서비스
이러한 API는 포그 노드와 IoT 장치가 중단 없이 항상 통신할 수 있도록 보장합니다.
#4. 데이터 처리 프로그램
이러한 프로그램은 포그 서버에서 실행되어 데이터를 필터링, 처리, 정리, 재구성하고 최종적으로 클라우드에 저장합니다.
#5. 자원 관리 시스템
이 시스템은 부하 분산 장치와 같이 작동하며 모든 포그 노드의 활용률을 감독합니다.
#6. 보안 앱 및 도구
안전한 포그 컴퓨팅을 위해서는 전송 중 및 미사용 데이터 암호화가 항상 필요합니다. 이러한 구성 요소는 디지털 데이터의 강력한 암호화를 보장합니다.
#7. GUI, 소프트웨어 및 앱
이들은 인간 사용자 또는 공장 운영자가 전체 시스템을 제어하는 데 사용하는 앱 및 도구입니다.
포그 컴퓨팅이 필요한 이유와 시기는 언제인가?
포그 컴퓨팅을 통해 IoT 기반 기업은 운영 규모를 확장할 수 있습니다. 클라우드 컴퓨팅은 트래픽이나 사용자 수가 증가할 때 성능 저하를 겪을 수 있기 때문에, 항상 클라우드 컴퓨팅에만 의존할 수는 없습니다.
클라우드 컴퓨팅은 저렴한 컴퓨팅 능력, 프로그래밍 플랫폼 및 대용량 스토리지의 좋은 소스입니다. 그러나 매우 높은 수준의 정확성과 속도가 필요한 프로세스의 경우, 클라우드나 가상화에만 의존할 수는 없습니다.
IoT 시스템 기반 공장이나 스마트 시티에서 사실상 제로에 가까운 대기 시간을 달성하려면 IoT 환경의 규모에 따라 하나 이상의 포그 네트워킹 시스템을 설정해야 합니다.
포깅을 구현해야 하는 다른 주요 이유는 다음과 같습니다.
- IoT 시스템은 너무 많은 데이터를 수집하고 있으며, 이 모든 데이터를 실제로 필요로 하지는 않습니다. 따라서 포깅은 데이터 필터링에 도움이 될 수 있습니다.
- 네트워크로 연결된 IIoT 장비는 이상을 감지한 후 1밀리초 이내에 반응해야 합니다. 이러한 속도는 에지 또는 포그 컴퓨팅을 통해서만 달성할 수 있습니다.
다음으로 포그 컴퓨팅의 장점을 살펴보겠습니다.
포그 컴퓨팅의 장점
스마트 시티, 가정 및 산업 자동화 분야에서 포그 네트워킹이 가진 잠재력을 아래에서 확인해 보십시오.
대기 시간 최소화
대기 시간이 비즈니스에 매우 중요한 요소라면, 포그 컴퓨팅이 이상적인 선택이 될 수 있습니다. 포그 컴퓨팅은 데이터 소스에 가까운 지점에서 데이터 분석을 수행합니다. 따라서 기업은 다른 기술에 비해 대기 시간을 최소화할 수 있습니다.
특히 매초가 중요한 제조 및 에너지 산업과 같은 분야에서 포그 네트워킹은 더 빠른 경고를 제공하여 시간 손실을 줄일 수 있습니다.
낮은 대역폭 사용률
포그 컴퓨팅에서는 데이터 분석을 위해 데이터를 클라우드 서버로 이동할 필요가 없습니다. 따라서 광범위한 네트워크 대역폭이 필요하지 않으며, 인터넷 의존도를 줄일 뿐만 아니라 비용도 절감할 수 있습니다.
연결된 장치는 분석을 위해 계속해서 데이터를 생성하지만, 대부분의 작업은 가장 가까운 위치에서 수행됩니다. 결과적으로 대부분의 데이터 전송이 불필요해집니다.
개인 정보 보호
현재 사회에서 데이터 개인 정보 보호는 매우 중요한 문제이지만, 포그 컴퓨팅은 이 문제를 효과적으로 처리합니다. 기업이 일정 수준의 개인 정보 보호를 적용해야 할 때마다 포그 네트워킹을 사용할 수 있습니다.
모든 중요한 데이터는 IT 팀이 장치를 주의 깊게 감독하고 지원하므로 로컬에서 분석됩니다. 더 높은 수준의 분석이 필요한 데이터 하위 집합만 클라우드 서버로 전송됩니다.
이러한 이유로 포그 컴퓨팅으로 처리되는 데이터는 개인 정보 침해로부터 비교적 안전합니다.
비용 절감
비용은 모든 종류의 조직에서 항상 주요 관심사입니다. 포깅을 선택하면 회사의 전체 비용을 절감할 수 있습니다. 이러한 유형의 컴퓨팅에는 네트워크 대역폭이 덜 필요하므로 운영 비용이 크게 절감됩니다.
보안 극대화
IoT에서 생성된 모든 데이터는 무단 액세스 및 사이버 범죄로부터 보호되어야 합니다. 포그 컴퓨팅에서 포그 노드는 기업이 IT 환경의 나머지 부분에 대해 가지고 있는 것과 동일한 제어 및 정책을 사용하여 모니터링하고 보호할 수 있습니다. 결과적으로 데이터는 전송 중이거나 저장된 상태로 안전하게 유지됩니다.
신뢰성 향상
대부분의 경우 IoT 장치는 열악한 환경 조건에서 작동해야 합니다. 포그 네트워킹은 이러한 환경에서도 데이터의 신뢰성을 향상시키면서 클라우드로의 데이터 전송 필요성을 줄일 수 있습니다.
실시간 분석
포그 컴퓨팅을 사용하는 회사는 실시간으로 데이터 분석에 액세스할 수도 있습니다. 이러한 기능을 활용하여 경쟁사보다 우위를 확보할 수 있습니다.
제조 및 금융 회사와 같은 곳에서는 분석 데이터를 사용하여 즉각적인 의사 결정을 내려야 합니다. 실시간 데이터의 빠른 전송을 통해 포깅의 이점을 누릴 수 있습니다.
학습 자료
#1. 포그 컴퓨팅: 개념, 프레임워크 및 응용
기초 수준부터 고급 수준까지 포깅에 대해 학습할 수 있는 교재 스타일의 책을 찾고 계십니까? 아마존의 CRC Press에서 제공하는 이 포그 컴퓨팅 관련 서적을 한번 살펴보시기 바랍니다.
이 양장본 서적의 주요 특징은 다음과 같습니다.
- 포그 컴퓨팅 소개 및 기초
- 포그 컴퓨팅 아키텍처
- IoT 분야에서의 포그 컴퓨팅 평가
- 포그 컴퓨팅의 머신러닝
- 포그 컴퓨팅의 정보 보안
- 포그 컴퓨팅 시뮬레이션 앱 및 도구
- 다양한 실제 포그 컴퓨팅 응용
#2. 포그 컴퓨팅 및 사물 인터넷
포그 컴퓨팅 및 사물 인터넷 관련 최신 회의 자료입니다. IT 업계의 새로운 주제를 다루고 있습니다.
이 컴퓨팅 컨퍼런스 요약 서적은 아마존에서 양장본 및 페이퍼백 버전으로 구매할 수 있습니다.
마무리
사물 인터넷과 산업 사물 인터넷은 급속도로 성장하고 있습니다. Statista에 따르면 2019년에는 86억 개의 활성 IoT 및 IIoT 장치가 있었으며, 이 수치는 2023년에는 151억 4천만 개로 증가했습니다. 같은 통계 분석 회사에서 실시한 세밀한 예측에 따르면 전 세계적으로 2030년까지 약 294억 2천만 개의 활성 IoT 장치가 존재할 것이라고 합니다.
가정, 스마트 시티 지자체 및 산업 분야에서 이처럼 엄청난 수의 IoT 장치를 클라우드 컴퓨팅 인프라에서만 운영하려고 한다면 페타바이트급의 인터넷 대역폭이 필요할 것입니다.
더욱이 일부 중요한 IoT 프로세스가 클라우드에만 의존한다면 처리 속도 향상을 기대하기 어렵다는 점은 말할 필요도 없습니다. 포그 컴퓨팅은 클라우드와 에지 사이의 합리적인 대안이며, 포그 컴퓨팅을 배우고 숙달한다면 비즈니스 기회 또는 고액 연봉의 전문직을 탐색할 수 있습니다.