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초록
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급격한 인구증가와 도시집중으로 인해 발생되는 에너지, 교통 및 안전문제를 해결하려는 노력의 일환으로 스마트시티 개발 사례가 폭발적으로 증가하고 있다. 스마트시티를 위한 표준화된 기술의 개발과 도입은 매우 중요한 이슈가 되었다. 특히, 미래의 도시를 구성하는 수많은 기능과 설비는 대규모성, 지능성 및 자율성을 가지는 네트워크기반 분산형 SW에 의해 통제되고 운영될 것으로 전망되는 바 이를 효과적으로 지원할 수 있는 대규모 자율제어 CPS(Cyber-Physical Systems) SW 플랫폼에 대한 현재 연구 내용을 고찰하고, 미래 스마트시티 적용 방안을 논의한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 기존의 임베디드 SW 기술이 전용 시스템의 기본적인 운영을 위한 기술이었다면 CPS 기술은 이를 기반으로 지능적이고 자율적인 시스템의 수행을 가능하게 하는 SW 기술이라 할 수 있으며, 휴대폰이나 정보가전보다는 동역학을 기반한 물리시스템(예, 자동차)을 ‘제어’하는 것을 주 목적으로 한다.
  • 본 고에서는 대규모 자율제어 CPS가 요구하는 기술적 요구사항에 대해서 정리하고, 이를 기초로 대규모 자율제어 CPS SW 플랫폼의 핵심 기술인 고신뢰 CPS SW개발 프레임워크, 대규모 연동제어 통신 미들웨어 및 자율제어 플랫폼에 대해 상세히 설명하였다. 마지막으로, 스마트시티를 구축하기 위한 대규모 자율제어 CPS SW 플랫폼 적용 방안에 대해 논하였다. 향후 유연하고 표준화된 형태의 CPS SW 플랫폼이 미래 스마트시티의 고신뢰성을 갖춘 새로운 기능을 창출하기 위한 설계, 개발 및운영에 있어서 적극적으로 활용될 수 있기를 기대한다.
  • 본 고에서는 대규모 자율제어 CPS가 요구하는 기술적 요구사항에 대해서 정리하고, 이를 기초로 대규모 자율제어 CPS SW 플랫폼의 핵심 기술인 고신뢰 CPS SW개발 프레임워크, 대규모 연동제어 통신 미들웨어 및 자율제어 플랫폼에 대해 상세히 설명하였다. 마지막으로, 스마트시티를 구축하기 위한 대규모 자율제어 CPS SW 플랫폼 적용 방안에 대해 논하였다.
  • 본고에서는 최근 임무중요(Mission Critical) 시스템의 핵심 기술인 CPS(Cyber-Physical Systems) 기술을 기반한 자율제어 스마트시티 SW 플랫폼 기술에 대하여 알아본다.
  • 그러나, CPS가 주로 전체 시스템의 고신뢰 제어를 목적으로 하고 있다면, IoT는 대규모 이종 시스템들간의 연동을 위한 개방성과 상호연동성을 주 목적으로 한다. 빅데이터는 대용량 축적 데이터를 분석하고 의미를 추출하여 궁극적으로는 지능성 확보를 목적으로 한다. 따라서, CPS, IoT, 빅데이터는 미래 지능형 스마트시티 서비스를 구축하는데 핵심적인 세 축이라 할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CPS, IoT의 차이점은? 특히, IoT의 경우 네트워크 도메인에서 출발하여 CPS가 다루는 임무중요 시스템(Mission Critical Systems) 영역까지 포괄적으로 기술범위가 확장되고 있다. 즉, 기존 IoT 서비스가 스마트 커뮤니티와 같은 범용 지능형 서비스를 제공하는 수준이라면 임무중요 IoT 기술은 대규모 CPS가 다루는 네트워크 기반 물리시스템(예, 스마트시티) 을 지원한다. 그러나, CPS가 주로 전체 시스템의 고신뢰 제어를 목적으로 하고 있다면, IoT는 대규모 이종 시스템들간의 연동을 위한 개방성과 상호연동성을 주 목적으로 한다. 빅데이터는 대용량 축적 데이터를 분석하고 의미를 추출하여 궁극적으로는 지능성 확보를 목적으로 한다.
CPS 기술이란? 기존의 임베디드 SW 기술이 전용 시스템의 기본적인 운영을 위한 기술이었다면 CPS 기술은 이를 기반으로 지능적이고 자율적인 시스템의 수행을 가능하게 하는 SW 기술이라 할 수 있으며, 휴대폰이나 정보가전보다는 동역학을 기반한 물리시스템(예, 자동차)을 ‘제어’하는 것을 주 목적으로 한다. 따라서, CPS 기술은 컴퓨팅(Computing), 통신 (Communication), 제어(Control) 등의 3C를 효과적으로 융합하는 SW기술이라 할 수 있다.
대규모 자율제어 CPS의 주요 특성은? 스마트시티를 포함한 대규모 자율제어 CPS의 주요 특성은 이 종성, 복잡구조, 강한 상호작용성, 불확실성, 분산성, 동시성 및 지능성 등이다. 기존의 임베디드 SW 기술은 이와는 반대의 특성, 즉 동질성, 구조의 단순성, 낮은 상호작용성, 결정성, 단독 운영성(Standalone) 및 기능 단순성 등이라 할 수 있다.
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참고문헌 (9)

  1. PCAST report, http://ostp.gov/pcast/NITRD%20 Review.pdf 

  2. "Smart Cities Seoul: a case study," ITU-T Technology Watch Report, Feb. 2013 

  3. http://nist.gov/cps/sagc.cfm 

  4. http://www.acatech.de/fileadmin/user_upload/Baumstruktur_nach_Website/Acatech/root/de/Material_fuer_Sonderse- en/Industrie_4.0/Final_report__Industrie_4.0_accessible.pdf 

  5. Edward A. Lee. Constructive Models of Discrete and Continuous Physical Phenomena, EECS Department, University of California, Berkeley, Technical Report No. UCB/EECS-2014-15, February 8, 2014 

  6. http://en.wikipedia.org/wiki/System_of_systems_engineering 

  7. 김원태 외, "대규모 자율제어 CPS SW플랫폼 기술," 정보과학회지 v.31 no.12, 2013년, pp.16-28 

  8. Jaeyeon Jo, et. Al.,"Case Study : Verification of ECML Model Using SpaceEx,"Korea-Japan Joint Workshop on ICT, Sept. 2012 

  9. 강성주 외, "CPS를 위한 모델 기반 자율 컴퓨팅 프레임워크", 대한임베디드공학회논문지, 제7권, 제5호, pp. 267-275, 2012. 

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