2021년 7월 게스트 오피니언: OT 임원, 클라우드 도입해야 할까? 현대 네트워크를 위한 전략적 결정

2021년 7월 28일

컴퓨팅 기능이 발생하는 위치의 변화는 지난 몇 십 년간 중앙집중식(메인프레임과 씬 클라이언트 같은 플랫폼 기억하시나요?)에서 분산식으로 다양했습니다. 최근에는 엣지 컴퓨팅의 부상에 대한 이야기가 많습니다. 종착점이 아니라, 시스템 아키텍처의 지속적인 진화에서 또 다른 이정표일 뿐입니다. 이 글에서는 시간이 지남에 따라 클라우드로의 회귀를 주장하려 합니다.

인더스트리 4.0이 시작되었을 때, 핵심 개념은 정말 소프트웨어 정의 모든 것(software-defined everything)이었습니다. 제4차 산업혁명은 물리적 세계와 디지털 세계를 연결함으로써 제3차 혁명보다 더 많은 자동화를 제공할 것으로 기대되었습니다. 이를 달성하려면 고정된 산업용 제어기에서 변화하는 시장 니즈나 환경 자체의 피드백에 적응할 수 있는 제어기로의 전환이 필요했습니다. 이는 소프트웨어 정의 시스템으로의 전환을 의미했습니다. 물리적 입력과 I/O로 상상되던 PLC는 이제 대규모 플랫폼의 컨테이너 워크로드가 될 것입니다. 훨씬 더 높은 수준에서 이는 물리적, 디지털, 인간 상호작용의 본질을 본질적으로 바꿉니다. 업데이트되거나 변경되지 않는 전용 컨트롤러로 구성된 기계들은 이제 기계를 구동할 뿐만 아니라 주변 환경을 이해하고 적응할 수 있는 소프트웨어 정의 산업용 PC로 구동될 것입니다.

클라우드 제공업체들과 함께 큰 혁신이 진행 중입니다. 지금은 클라우드 전쟁(Cloud Wars) 시대라고 할 수 있습니다. 북미와 유럽에 집중해 잠시 보자면(중국의 알리바바, 바이두, 텐센트 생태계는 제외), 세 주요 클라우드 제공업체들이 점점 더 혁신적이고 완전한 제품으로 나아가고 있습니다. 또한 최종 고객들이 단일 클라우드 제공업체에 종속되는 것을 우려한다는 점도 인식했습니다. 예를 들어 2019년 발표된 구글의 안토스(Anthos) 소프트웨어 플랫폼은 온프레미스와 퍼블릭 클라우드 환경에서 쿠버네티스 워크로드를 관리하는 단일하고 일관된 방법을 제공합니다.

OT 임원에게 이런 기능에 대한 연결성은 데이터 레이크, 스트리밍 분석, 데이터 스토리지, IoT 보안 관리, 모니터링 등 다양한 서비스 접근을 통한 시스템 효과성 측면에서 매혹적인 전망을 제공합니다. 고객들로부터 온프레미스에서 유사한 기능을 구현하는 것이 2~3배 더 비싸다는 이야기를 듣고 있습니다. 이 비용 격차는 계속 커질 것으로 믿습니다.

거의 모든 산업의 IT 조직들이 클라우드 서비스로 전환 중이거나 전환했습니다. 그러나 OT 운영자들은 클라우드 기반 기법 도입에 느렸습니다. 클라우드로 이동하면 프로비저닝, 설치, 업데이트, 패치 같은 유지보수 작업에서 OT 운영자가 해방되지만, 여전히 통제를 유지하고 사이버보안 취약점 위협을 제한하고 싶어합니다. 부분적으로는 IT 조직의 영향에서 벗어나 조달 지원과 기술 인프라 관리에 있어 독립적으로 남으려는 OT 리더들에 뿌리박힌 문화와 이 대화가 충돌하기 때문입니다.

일부 운영자들은 비용 압박 증가 앞에서 클라우드 이동이 운영을 단순화하고 규모 확장/축소에 더 유연하게 해줄 수 있음을 깨닫고 있습니다. 제조 산업에서는 마이크로소프트와 수십 년간 비즈니스 및 공급업체 친숙도(윈도우® 기술 기반)를 바탕으로 한 고객 기반에서 공개된 내용이 더 많이 보였습니다. 이는 처음에 예측 유지보수와 품질 개선 유스케이스에 초점을 맞췄습니다.

1. 식품 산업에서 포장 선구자 테트라팩(Tetra Pak)은 클라우드 연결 기계가 장비가 유지보수를 필요로 하는 정확한 시점을 예측할 수 있게 하는 새로운 디지털 도구를 사용합니다. 포장 라인을 마이크로소프트 애저 클라우드에 연결함으로써 테트라팩은 운영 데이터를 수집해 정보에 입각한 유지보수 시점을 예측할 수 있습니다.
   
   
2. 제조업체들은 유능하고 비용 효율적인 인공지능(AI)의 등장 덕분에 대량 생산 환경에서 품질을 유지하는 새로운 접근법을 갖게 되었습니다. 운영자들은 카메라 피드를 실시간 분석해 결함 있는 위젯을 물리적 또는 가상으로 식별하고 태그할 수 있습니다. 잠재적으로 라인에서 나오는 모든 부품을 검사할 수 있게 되었습니다. 이는 인간 운영자를 사용해 경제적이거나 실용적이지 않았던 일입니다. 이 솔루션은 복잡한 자동차 부품, 가격 민감한 대량 생산, 빈번한 안전 중요 분야에서 특히 가치가 있습니다.

클라우드 운영자들은 우려를 해결하기 위한 다양한 IoT 전략을 제공했지만, OT 운영자들은 여전히 그들의 요구사항을 충족하는 데 필요한 것과 사용 가능한 아키텍처 사이에 간극을 봅니다. 다행히 새로운 아키텍처는 운영자들이 떡을 먹고도 남게 해줍니다. 올바른 시스템 아키텍처 선택은 현재 운영에 영향을 주지 않으면서 데이터 기반 최적화의 모든 혜택을 누리게 해줍니다. 즉:

1. 소프트웨어와 하드웨어를 분리함으로써 유지보수 및 업그레이드 비용이 크게 감소합니다
2. 시스템은 훨씬 더 유연해지고, 훨씬 낮은 비용, 위험, 시간으로 변화하는 요구사항에 대응할 수 있습니다
3. 시스템은 관찰 가능해지며, 이는 데이터 수집, 독특한 통찰력 제공, 폐루프 최적화의 능력을 열어줍니다

과제는 OT 네트워크의 필수적인 속성(시스템 가동 시간, 결정론적 실시간 기능, 사이버 공격 면역)을 유지하면서 이러한 역량을 제공하는 것입니다.

이러한 유형의 시스템에 필요한 아키텍처는 우리가 "미션 크리티컬 엣지(Mission Critical Edge)"라고 부르는 것으로, IT 인프라의 확장 혜택과 임베디드 플랫폼의 신뢰성, 결정론적 실시간 동작을 안전하게 결합합니다. 속성에는 다음이 포함됩니다:

1. 에어갭핑(Airgapping): 시스템 아키텍트는 특정 가상 머신에 CPU, 메모리, I/O 리소스를 정확히 정의하고 전용해야 합니다. 이 VM들은 북쪽과 남쪽 방향 연결을 포함해 서로 격리되어야 합니다. 이는 OT와 클라우드 애플리케이션이 같은 시스템에 상주할 수 있게 합니다
2. OT 관리성: 시스템은 구성과 설정의 관리와 제어에 유연해야 합니다. 시스템은 로컬에서 관리되어야 하지만, 특정 워크로드는 클라우드에서 업데이트되고 관리되어야 합니다
3. 성능: PLC, PAC, ECU 같은 워크로드에 실시간 성능이 보장되어야 합니다. 이는 쇼플로어에서 클라우드 워크로드를 호스팅하는 시스템이 물리적 PLC의 백업이 될 수 있는 전용 파티션을 가질 수 있음을 의미합니다
4. 고가용성: 단일 시스템 내, 셀 내 두 시스템 간, 전체 생산 라인 전반에 걸쳐 다양한 수준에서 고가용성 구현
5. 오케스트레이션 프레임워크 통합: 엣지 시스템은 로컬 또는 클라우드 기반 관리 프레임워크와 작동해야 합니다. 예를 들어 공장 전반의 시스템들이 워크로드 일부를 할당해 쿠버네티스 클러스터를 형성해야 합니다

결론적으로, 미션 크리티컬 엣지 아키텍처는 OT 운영자들이 현재 운영에 영향을 주지 않고 팩토리 플로어의 엣지 시스템이 실시간, AI/ML, 보안 등 여러 에어갭된 워크로드를 실행할 수 있게 함으로써 클라우드 연결 서비스와 워크로드를 팩토리 플로어에 배포할 수 있게 합니다. 또한 에어갭된 워크로드들을 결합해 쿠버네티스 오케스트레이션 컨테이너 워크로드를 실행할 수 있습니다.

파반 싱(Pavan Singh), 린스 소프트웨어 테크놀로지스(Lynx Software Technologies) 제품 관리 부사장