IoT와 산업 분야에 특화된 IIoT의 성장에 대한 수많은 글들이 쏟아지고 있다. IIoT는 특히 4차 산업혁명이라고 불리는 새로운 트렌드를 이끌어 나갈 핵심 요소로 주목받고 있다. 소위 말하는 인더스트리 4.0은 비전을 통해 수많은 약속을 하고 있다. 이는 이전의 산업혁명과 정보혁명의 심리스한 융합을 의미한다. 인더스트리 4.0은 인터넷을 통해 IT 기술을 OT(Operational Technology)에 결합시킴으로써 지금까지 경험하지 못했던 효율성을 제공한다. 간단히 말해 개인화된 맞춤형 제품을 대량 생산을 통해 만들어진 제품과 동일한 가격으로 소비자에게 전달할 수 있는 시대가 다가오고 있는 것이다. 물론 인터넷의 힘을 가져오는 것에 있어서 해결해야 할 문제가 없는 것은 아니다. 인터넷과 관련된 다양한 부작용, 예를 들면 봇넷이나 랜섬웨어, 암호화폐 채굴 멀웨어, DoS 공격 등이 앞에서 설명한 긍정적인 측면들과 함께 존재하고 있다.
4차 산업혁명이 제시하고 있는 비전을 달성하기 위해서는 아직 많은 해결 과제가 남아있다는 것은 의심의 여지가 없다. 적층제조 장비, 인공지능 기반 로봇, 디지털 트윈, IIoT 등은 여전히 개발 초기에 머무르고 있는 기술이지만, 대량생산을 통한 비용으로 주문형 맞춤 제품을 제공할 수 있는 새로운 세계로 우리를 인도하고 있다. 그렇다면, 남아있는 장애물은 무엇이고, 이를 해결하기 위한 방법은 무엇이 있는지 알아보자.
4차 산업혁명의 근간을 이루고 있는 부분은 완벽한 커뮤니케이션이다. 원활한 커뮤니케이션을 통해 고객과 비즈니스 시스템, 제조장비 사이에서 데이터를 간편하게 주고받을 수 있다. 오늘날의 인터넷은 프론트 엔드 부분에서 고객과 공급자, 내부 비즈니스 시스템 간의 격차를 줄이는 데 도움을 주고 있지만, 많은 조직들은 보이지 않은 부분에서도 이같은 진전을 이루기 위해 많은 노력을 기울이고 있다. 특히 향후 엄청난 규모의 IoT 엔드포인트가 사용될 것이기 때문에, 비용이나 인프라 측면에서 유선 네트워킹의 적용은 거의 불가능한 상황이다. 하지만 무선 네트워킹 또한 공장과 같은 대규모 생산 시설 등의 넓은 공간에서 높은 효율성을 제공하기는 하지만, 생산 시설을 위한 설비로써의 신뢰성 측면에서는 의문이 남는 상황이다.
무선 메시 네트워킹은 적어도 이론적으로는 넓은 영역의 네트워킹 환경에서 발생하는 문제를 해결하기 위한 방법을 제시하고 있다. 지금까지 구현된 대부분의 멀티홉 메시 네트워크는 긴 대기 시간과 낮은 속도라는 문제를 해결하지 못했었다. 특히 네트워크를 구성하는 노드의 수가 증가할 수록 이런 경향은 두드러졌다. 온보드 RAM 메모리의 양은 메시 넽워크가 확장할 수 있는 크기를 결정하는 핵심 요인이었다. 각 장치는 메시 네트워크에 대한 일종의 지도(라우팅 테이블이라고도 부르는)를 갖고 있다. 따라서 네트워크에 더 많은 장비가 연결될 수록, 더 맣은 기기 사이의 관계를 추적해야 하기 때문에 더 많은 메모리가 필요하다.
그럼에도 불구하고 지난 10년간 메시 네트워크 기술은 꾸준히 발전해 왔다. 실제로 IEEE가 무선 메시 개정안(802.11s)를 2012년 802.11(Wi-Fi) 무선 규격에 통합한 것은 놀라운 일이다. 이제는 구글 Wi-Fi 라우터와 같은 제품들이 메시 네트워크 기능을 제공하기 위해 802.11s 기술을 사용하고 있다. 올해 하반기 임베디드 플랫폼 개발업체인 파티클(Particle.io는 메시 네트워크 개발 플랫폼 제품군을 시장에 선보였다.
메시 네트워크는 일반적으로 다음과 같은 세 가지 유형의 장치로 구성된다.
엔드포인트(Endpoints): 엔드포인트는 데이터를 리피터로 보내거나 리피터로부터 데이터를 수신하는 역할을 한다. 또한 메시 네트워크의 다른 장치들 간의 메시지 전송에 관여하지 않는다. 일반적으로 디바이스와 센서가 대표적인 엔드포인트의 역할을 한다.
리피터(Repeater): 리피터는 여러 엔드포인트나 리피터, 게이트웨이와 동적으로 통신한다. 센서나 액츄에이터가 장착된 경우에는 엔드포인트의 역할도 수행한다. 기본적으로 이들은 메시 네트워크를 통해 데이터를 효율적으로 이동시키는 역할을 수행한다.
게이트웨이(Gateway): 게이트웨이는 인터넷의 메시 네트워크와 외부 네트워크 사이의 백홀(Backhaul) 역할을 한다. 이는 Wi-Fi나 셀룰러 데이터 표준을 포함한 다양한 커뮤니케이션 기술을 사용할 수 있다.
인터넷에 대한 백홀 연결이 중단된 경우 IoT 기기가 장치 간에 데이터를 전달하기 위해 웹 서버로 콜백을 요구하는 비메시 네트워크 기반의 IoT 환경에서는 어떤 디바이스도 서로 커뮤니케이션할 수 없다. 그러나 메시 네트워크가 있다면, 인터넷 연결 없이도 디바이스가 계속 동작할 수 있다. 이는 메시 네트워크가 공장이나 기타 산업 시설과 같은 지리적으로 지역화되고 가용성이 특히 중요한 부분을 차지하는 환경을 위한 더 안전하고 신뢰할 수 있는 커뮤니케이션 기술이라는 것을 보여준다.
Written by 마이클 파크스(Michael Parks) & Provided by 마우저 일렉트로닉스 (Mouser Electronics)
[편집자 주] 본 기사는 글로벌 전자부품 유통회사인 마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)의 후원을 바탕으로 진행되는 EPNC의 단독 외부 기고입니다.
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