산업 혁신: 커넥티드 디바이스의 미래

디지털 기술의 힘 증대에 힘입어, 감지하고 분석하고 반응할 수 있는 연결된 제조 시스템이라는 비전이 곧 현실이 될 것입니다. 이 비전은 '지능형 엣지(intelligent edge)'라고 불리며, 컴퓨팅 파워, 데이터 분석, 첨단 연결성을 결합하여 데이터가 수집되는 곳과 훨씬 더 가까운 곳에서 반응이 이루어지도록 합니다. 이는 신흥 사물인터넷(IoT)과 인더스트리 4.0 역량을 다음 단계로 끌어올립니다.

사이버보안은 이 비전에서 복잡한 역할을 합니다. 한편으로는 기술 발전이 사이버보안 역량 향상으로 이어질 수 있습니다. 반면, 프라이버시, 데이터 무결성, 네트워크 복원력을 고려하지 않고 구축될 경우, 이러한 기술 발전은 사이버 위험을 극적으로 증가시킬 수 있습니다.

지능형 엣지를 가능하게 하는 역량에는 인공지능(AI), 컴퓨팅 하드웨어, 네트워킹 역량, 표준 프로토콜이 포함됩니다. 이러한 역량의 발전이 수렴하여 인더스트리 4.0의 실현을 가속화하는 구성 요소들을 하나로 묶어줍니다. 새로운 작업 방식, 신제품 및 서비스, 새로운 가치 창출을 가능하게 하는 핵심 구성 요소는 다음과 같습니다:

• AI는 이미 광범위한 애플리케이션을 구동합니다. 클라우드 기반 AI와 실시간 데이터 처리가 결합되어 AI가 고수요 작업을 처리할 수 있게 합니다. 예를 들어, AI는 엣지에서 공정 비효율, 품질 결함, 의심스러운 사이버 공격에 자율적으로 대응할 수 있으며, 지속적인 학습은 코어에서 수행됩니다.
• 컴퓨팅 하드웨어와 펌웨어는 더 작고, 더 견고하며, 더 에너지 효율적이게 되고, 처리 능력 증가는 사용자의 운영과 목표에 맞춘 가상화, 자동화 및 기타 기능을 가능하게 합니다. 엣지에서 데이터는 점점 더 빠른 속도, 반응성, 보안으로 캡처, 암호화, 통합, 처리, 저장될 수 있습니다.
• 5G 무선과 와이파이 6(Wi-Fi 6)의 채택 및 배포 증가는 점점 더 복잡한 커넥티드 디바이스 시스템의 안전한 배포를 도울 수 있습니다. 이러한 무선 기술 발전은 몇 가지 현재 네트워크 한계를 해결할 수 있습니다:
  • 더 유연하고 확장 가능한 배포.
  • 향상된 신뢰성, 데이터 용량, 데이터 속도, 지연 시간, 디바이스 밀도.
  • WPA3 암호화 및 키 관리 지원.
  • 커넥티드 디바이스의 정밀한 위치 감지.
  • 낮은 전력 소비 비율(커넥티드 디바이스의 크기 요구 사항 감소로 이어짐).
• 초기 컴퓨터 네트워크를 오늘날 우리가 의존하는 인터넷으로 발전시킨 핵심 개념 중 하나는 특정 구조에 관계없이 네트워크와 디바이스가 통신할 수 있게 하는 범용 통신 프로토콜의 채택이었습니다. 개선된 표준과 프로토콜은 마찬가지로 IoT, 특히 산업용 IoT의 성장을 촉진할 것입니다. 이러한 표준과 프로토콜에는 다음이 포함됩니다:
  • IO-Link – (IEC 61131-9) 스마트 센서 및 액추에이터를 위한 표준 케이블, 커넥터, 통신 프로토콜을 정의합니다. IO-Link는 센서 건강 및 상태에 대한 추가 정보 접근도 허용합니다.
  • OPC UA – 1990년대 중반부터 운영 기술(OT) 장치 간 데이터 교환에 사용되어 온 OPC 상호운용성 표준의 확장입니다. 최신 통합 아키텍처는 추가 암호화 및 인증 보안과 함께 플랫폼 독립적인 장치 간 통신을 제공하며, 미래 지향적 확장성을 제공합니다.
  • MQTT – 디바이스-클라우드 및 클라우드-디바이스 통신을 허용하기 위해 개발된 양방향 메시징 프로토콜입니다. 이 프로토콜은 최소한의 프로세서 크기와 최적화된 네트워크를 허용하며, IoT 네트워크에 필요한 신뢰성, 보안, 확장성을 내장합니다.
  • 경량 암호화(Lightweight Cryptography) – IoT와 같은 제약된 환경에서 통신을 암호화하는 데 사용할 수 있는 신흥 표준 암호 알고리즘.

이러한 신흥 및 발전 기술들을 고려할 때, 상상력이 커넥티드 디바이스의 애플리케이션 폭과 규모에 대한 유일한 한계인 것처럼 보입니다. 돌파구를 활용할 준비가 된 몇 가지 예시는 다음과 같습니다:

• 자율 주행: 이 비전적인 자동차 산업 목표의 핵심은 Vehicle-to-Everything(V2X) 연결 개념입니다. 이는 범용 통신 프로토콜, 첨단 실시간 처리, 고속 데이터 소비를 활용하며, 데이터 무결성과 프라이버시 보호에 집중합니다.
• 무선 감지 및 위치 추적: 해상 컨테이너, 패키지, 차량 플릿, 배송 드론 또는 기타 자산을 실시간으로 추적하여 효율성 데이터를 제공하고 도난, 위조 및 기타 보안 위험을 방지합니다.
• 네트워크 현실: 증강, 가상, 확장 현실(AR/VR/XR) 개념을 확장하여, 커넥티드 디바이스는 원격 기술자의 기계 원격 유지보수, 시각적 위협 모니터링, 신입 직원을 위한 몰입형 교육 시뮬레이션 등을 가능하게 합니다.
• 주요 인프라 모니터링 및 제어: 지능형 엣지 컴퓨팅은 도로, 철도, 전력선, 스마트 그리드, 건물, 교량, 유틸리티 등 주요 인프라에 스마트 모니터링 장치의 광범위한 배치를 가능하게 합니다. 결함, 위협, 사이버 공격, 잠재적 고장을 감지하는 스마트 시스템이 취약점을 정확히 찾아내고 예측적이고 선제적인 방식으로 시정 조치를 개시할 수 있습니다.
• 스마트 팩토리: 더 작고, 더 똑똑하고, 무선인 디바이스가 공장과 공급망에 더 대규모로 배치되어 현장과 현장의 운영 상태를 안전하고 실시간으로 제공할 수 있습니다. 예측 방법, 모델 기반 설계, 디지털 트윈 아키텍처를 통해 모든 공정 또는 보안 약점을 실시간으로 식별하고 모니터링할 수 있습니다.

엣지 컴퓨팅, 커넥티드 디바이스, IoT의 미래를 바라볼 때, 사이버보안은 필수적이고 통합적인 역할을 합니다. 각 기술과 애플리케이션은 사이버보안이 프레임워크에 어떻게 구축되는지에 따라 성공하거나 실패할 수 있습니다. 이는 때때로 '신뢰할 수 있는 사물 네트워크(Trustworthy Network of Things, TNoT)'라고 불립니다. NIST가 업계와 협력하여 주도하는 TNoT 노력의 목표는 "IoT 디바이스를 인터넷으로부터 보호하고, 인터넷을 IoT 디바이스로부터 보호"하는 것입니다. 이는 대규모 IoT 배포의 보안과 견고성을 개선함으로써 달성됩니다.

미래의 분산된 성격 — 원격 커넥티드 디바이스, 지능형 엣지 게이트웨이, 원격 서버, 분산된 사용자 포함 — 은 데이터가 어떻게 수집, 처리, 사용되는지에 대한 신중한 계획과 고려를 보증합니다. 여기에는 기술 파트너의 신뢰할 수 있는 생태계 개발 원칙, 디바이스 및 프로토콜 보안, 데이터 무결성과 정확성 유지가 포함됩니다. 또한 이러한 신기술의 안전한 배포, 사용, 모니터링, 유지보수를 보장하기 위해 사이버보안 인식, 교육, 훈련이 크게 증가해야 할 것입니다.

제조 회사의 데이터 전략에 도움이 필요하거나, 사이버보안 질문이 있거나, 커넥티드 디바이스가 귀사의 미래에 어떻게 적용될 수 있는지 알고 싶다면, 오늘 지역 MEP 센터에 문의하세요!

이 블로그는 국가 사이버보안 인식의 달(NCSAM)을 위해 발행된 시리즈의 일부입니다. 시리즈의 다른 블로그에는 셀리아 폴센(Celia Paulsen)의 '보안 문화 만들기', 제인 파탈리브(Zane Patalive)의 '연결했다면 보호하라', 팻 토스(Pat Toth)의 '의심 많은 마음: 비즈니스가 해킹당했을 수 있는 비기술적 신호', 제니퍼 커츠(Jennifer Kurtz)의 '인터넷 연결 의료 기기 보안'이 포함됩니다.