[TECH REPORT] IoT 기술 활용한 VAR 시스템, 축구 역사를 바꾸다

[자료제공=Winbond] 지난해 FIFA 월드컵에서 IoT 기술이 적용된 비디오 보조 심판(Video Assistant Referees, VAR) 시스템이 주목을 끌었다. 경기 중 모호한 결정이 내려지는 경우, VAR 판독을 통해 분쟁을 해결했다. 크로아티아 선수가 공을 오프사이드로 보내거나 일본 선수가 공을 라인에 걸치는 경우 VAR은 중요한 역할을 했다.

수㎜ 차이로 경기의 승패가 갈리면서, VAR 시스템은 심판, 경기 관계자를 지원하는 신속하고 정확한 결정을 내리는 수단이 됐다. 분쟁 해결 및 스포츠 규칙 유지에 도움이 되면서 기술의 새로운 시대는 축구계를 폭풍으로 몰아넣었다. 일각에서는 축구 기술의 새로운 혁명이라고 주장한다.

다만 VAR의 결과를 얼마나 신뢰할 수 있는지에 대한 의문도 제기된다. 짧은 시간 내에 정확하고 신뢰성 높은 데이터를 도출할 수 있는지도 주목된다.

◆ 카타르 월드컵서 VAR 첫 페널티킥 판정

VAR 기술은 2018년 러시아 월드컵에서 처음 도입됐지만 주목된 것은 2022년 카타르 월드컵에서다. VAR 시스템을 통해 심판은 규칙 위반을 판별하고 경기장 내의 축구 선수의 정확한 위치와 움직임을 매우 높은 정확도로 판단할 수 있다. 일례로 지난해 에콰도르가 개최국 카타르를 상대로 얻은 페널티킥은 VAR 시스템을 활용한 첫 결과다.

◆ VAR 시스템 핵심 기술, UWB‧IMU

VAR 시스템이 수행하는 빠른 의사 결정은 필드에 장착된 12개의 추적 카메라와 볼에 내장된 칩에 의존해서다. 칩에는 초광대역 센서(UWB)와 관성 측정 장치(IMU) 등 두 개의 독립적인 센서가 동시에 작동한다.

UWB는 정확한 포지셔닝 데이터를 수신해 베이스 스테이션으로 다시 중계하고 IMU는 공의 속도, 방향에 대한 데이터를 감지한다. 데이터는 초당 500회 비디오 운영실로 전송된다.

VAR 기술 시스템은 본질적으로 IoT 솔루션이다. 프런트 엔드 데이터 수집에서 UWB 기지국과의 통신 및 백엔드 데이터 분석에 이르기까지 모션센서, 위치, 통신 및 에지 컴퓨팅을 효과적으로 통합한다.

축구 데이터의 실시간 분석을 위해서는 에지 컴퓨팅이 필요하다. UWB 기지국이 축구 데이터를 수신하면 필드 근처에 장착된 에지 컴퓨팅 프로세서가 거의 동시에 속도, 동작 및 거리를 계산하고 12개의 추적 카메라를 사용해 축구 선수의 움직임을 인식한다.

◆ 엣지 컴퓨팅, 다양한 영역 활용 확대

축구장 외에도 엣지 컴퓨팅은 지능형 가구, 산업 제어 및 필수적인 역할을 하는 자율 주행 차량과 같은 더 많은 영역에서 활용되고 있다.

새로운 응용 분야가 개발됨에 따라 캐리어 장비의 내부 스토리지와 수행하는 작업에 대한 요구가 더욱 까다로워졌다. OS 절약에서 데이터 버퍼링, 사진 및 비디오의 임시 저장, 부분 네트워크 버퍼링 계산에 이르기까지 기능은 점점 더 복잡해지고 있으며 더 빠른 읽기 속도와 더 많은 저장 공간이 필요하다.

IoT 시대에 접어들면서 키워드와 사진을 인식하기 위해 내부 메모리에 대용량 데이터 스토리지를 갖춘 AI 및 기계 학습 모델이 필요한 에지 터미널에 많은 운영 작업이 수행된다. 애플리케이션 시나리오는 시간 지연과 관련해 상대적으로 높은 요구 사항을 가지고 있으며 데이터는 에지 컴퓨팅 프로세서를 통과해야 한다. 내부 스토리지는 최첨단 컴퓨팅에서 결정적인 요소라고 할 수 있다.

◆ 엣지 컴퓨팅에 필요한 내부 스토리지

캐리어 장비의 경우, 정밀 데이터 수집, 에너지 효율성 및 최대 배터리 수명이 필요한 다양한 애플리케이션 시나리오를 원활하게 작동할 수 있는 장치가 있다.

스마트 밴드 애플리케이션의 경우 HYPERRAM을 고려할 수 있다. TWS 이어폰 및 전력 소비와 크기 요구가 더 많은 응용 제품인 HYPERRAM은 초저전력, 간단한 설계, 작은 크기로 설계에 이점을 제공한다.

HYPERRAM은 대기 시 70uW의 전력을 소비하지만 대기 상태일 때 하이브리드 절전모드에서는 35uW만 소비해 전력소비를 최소화한다. 31개의 신호 핀이 장착 된 pSRAM에 비교하면 HYPERRAM에는 13개의 신호 핀 만 있으므로 설계 및 생산 프로세스가 크게 단순화된다. 패키지는 호스트 컨트롤러에 대해 더 적은 핀 수와 인터페이스를 제공해 보드의 공간을 줄일 수 있다.

더 높은 실시간 데이터 전송 기능, 저장 용량, 데이터 대역폭 및 안정성이 필요한 애플리케이션의 경우 DRAM이 더 적합하다.

예를 들어, 밀리초마다 지연이 발생하면 자동차를 운전할 때 심각한 결과를 초래할 수 있다. 메모리에는 실시간 데이터 전송 및 처리를 지원하기에 충분한 데이터 대역폭과 저장 용량이 있어야 한다.

Winbond는 저전력 소비에 민감한 응용 제품에 적합한 LPDDR, LPDDR2, LPDDR3 및 LPDDR4를 포함한 일련의 DRAM 제품을 제공한다. 최근 Winbond는 2~4Gb의 용량을 가진 LPDDR4/4X를 출시했다.

최신 LPDDR4/4X 모델은 크기가 7.5×10mm2에 불과한 소형 100BGA 패키지 채택했으며, 탄소감소에 도움이 되는 JEDEC JED209-4 표준 준수한다. 4267Mbps의 데이터 전송이 가능하고 작은 패키지로 높은 데이터 처리량을 달성하는 응용 프로그램에 적합하다.

Winbond는 “작은 센서가 축구의 공정성과 정확성을 어떻게 변화시키는지는 기본 기술을 지원하는 칩에 직접적으로 기인한다”며 “엣지 IoT로 밀접하게 연결된 세상이 구현됨에 따라 내부 메모리의 중요성은 더욱 강조될 것”이라고 말했다.