현재 위성정보 활용은 데이터 중심의 과학적 연구를 위주로 하고 있어 위성정보 처리나 응용 시스템에 대한 연구나 기술 개발은 미흡한 실정이다. 특히 위성영상정보는 다른 분야에 비하여 대용량의 정보 처리와 전문 분석 기능을 요구하기 때문에 응용 시스템 개발을 위한 연구의 필요성이 점점 부각되고 있다. 한편 정보시스템 분야에서는 웹 기반 표준과 클라우드 컴퓨팅 환경 뿐만 아니라 프레임워크 등과 같은 내용들이 적용상의 장점과 실질적인 수요에 근거하여 부각되고 있다. 이 연구에서는 오픈소스 클라우드 컴퓨팅 환경인 오픈스택(OpenStack)과 전자정부 표준프레임워크를 기반으로 하여 위성정보 처리기능을 제공하는 웹서비스 시스템을 시험 구현하였다. 처리 기능은 서로 다른 웹 서비스 시스템 간에 상호 운영이 가능하도록 GeoServer에서 지원하는 WPS를 적용하였다. 이러한 클라우드 기반 웹 서버 구축에 따라 운영되는 클라이언트측도 HTML 5와 JQuery, OpenLayers와 같은 오픈소스를 적용하여 구현하였다. 이 연구의 결과는 추가적인 현장 적용 실험과 수요자 요구 기능 추가 실험 등을 거쳐 클라우드 컴퓨팅 환경과 전자정부 표준프레임워크, 공간정보 처리 표준 사양들이 복합적으로 요구되는 위성정보 분석 처리 시스템 구현을 위한 참고 모델로 이용될 수 있다.
현재 위성정보 활용은 데이터 중심의 과학적 연구를 위주로 하고 있어 위성정보 처리나 응용 시스템에 대한 연구나 기술 개발은 미흡한 실정이다. 특히 위성영상정보는 다른 분야에 비하여 대용량의 정보 처리와 전문 분석 기능을 요구하기 때문에 응용 시스템 개발을 위한 연구의 필요성이 점점 부각되고 있다. 한편 정보시스템 분야에서는 웹 기반 표준과 클라우드 컴퓨팅 환경 뿐만 아니라 프레임워크 등과 같은 내용들이 적용상의 장점과 실질적인 수요에 근거하여 부각되고 있다. 이 연구에서는 오픈소스 클라우드 컴퓨팅 환경인 오픈스택(OpenStack)과 전자정부 표준프레임워크를 기반으로 하여 위성정보 처리기능을 제공하는 웹서비스 시스템을 시험 구현하였다. 처리 기능은 서로 다른 웹 서비스 시스템 간에 상호 운영이 가능하도록 GeoServer에서 지원하는 WPS를 적용하였다. 이러한 클라우드 기반 웹 서버 구축에 따라 운영되는 클라이언트 측도 HTML 5와 JQuery, OpenLayers와 같은 오픈소스를 적용하여 구현하였다. 이 연구의 결과는 추가적인 현장 적용 실험과 수요자 요구 기능 추가 실험 등을 거쳐 클라우드 컴퓨팅 환경과 전자정부 표준프레임워크, 공간정보 처리 표준 사양들이 복합적으로 요구되는 위성정보 분석 처리 시스템 구현을 위한 참고 모델로 이용될 수 있다.
Till now, applications of many kinds of satellite images have been accentuated in the datacentric scientific studies, researches regarding system development and concerned technologies for them are on the un-matured stage. Especially, satellite image processing requires large volume data handling an...
Till now, applications of many kinds of satellite images have been accentuated in the datacentric scientific studies, researches regarding system development and concerned technologies for them are on the un-matured stage. Especially, satellite image processing requires large volume data handling and specific analysis functionalities, so that practical necessity of base study for system development is emphasized on. In the view of information system, various edged trends such as web standards, cloud computing, or web framework are utilized owing to their application benefits proven and business needs. Considered these aspects, a testing implementation was carried out using OpenStack cloud computing environment and e-government framework. As for the processing functions, WPS in GeoServer, as one of OGC web standards, was applied to perform interoperable data processing scheme between two or more remote servers. Working with the server implemented, client-side was also developed using several open sources such as HTML 5, jQuery, and OpenLayers. If it is that completed further experiments onsite applications with actual multi-data sets and extension of on-demand functionalities with the result of this study, it will be referred as an example case model for complicated and complex system design and implementation which needs cloud computing, geo-spatial web standards and web framework.
Till now, applications of many kinds of satellite images have been accentuated in the datacentric scientific studies, researches regarding system development and concerned technologies for them are on the un-matured stage. Especially, satellite image processing requires large volume data handling and specific analysis functionalities, so that practical necessity of base study for system development is emphasized on. In the view of information system, various edged trends such as web standards, cloud computing, or web framework are utilized owing to their application benefits proven and business needs. Considered these aspects, a testing implementation was carried out using OpenStack cloud computing environment and e-government framework. As for the processing functions, WPS in GeoServer, as one of OGC web standards, was applied to perform interoperable data processing scheme between two or more remote servers. Working with the server implemented, client-side was also developed using several open sources such as HTML 5, jQuery, and OpenLayers. If it is that completed further experiments onsite applications with actual multi-data sets and extension of on-demand functionalities with the result of this study, it will be referred as an example case model for complicated and complex system design and implementation which needs cloud computing, geo-spatial web standards and web framework.
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문제 정의
이와 같이 클라우드 환경, 표준프레임워크, WPS 등은 정보시스템 구축에 실질적으로 필요한 개별적인 기술요소나 표준으로 적용되고 있지만 아직까지 이러한 요소를 동시에 다루는 연구나 기술 개발 성과는 해외에서도 보고된 사례가 아직은 거의 없다. 이 연구에서는 오픈소스 클라우드 컴퓨팅 환경을 구축하고 이 환경에서 운영되는 표준프레임워크 기반의 WPS 표준을 따르는 위성정보 처리 시스템을 설계하고 시험 시스템 구축 사례로 제시하고자 한다.
제안 방법
이를 통해 WPS 를 준수하는 다른 서버와의 프로세스 공유가 가능하다. 이렇게 구축한 시스템을 클라우드 환경으로 구동하여 클라우드 장점을 활용할 수 있도록 하였다. 클라우드를 통한 WPS 서버의 역할을 하는 인스턴스를 할당하여 효율적이고 다양한 운영이 가능하다.
이번 연구에서는 클라우드 웹 프레임워크 환경에서 WPS 기반의 위성정보 처리기능을 수행하는 웹 서비스 시스템을 시험 구축하였다. 해당 시스템을 시험 구축하면서 웹 프레임워크를 WPS를 관리하는 중개자 역할을 수행하여 클라이언트와 WPS 서버 간의 요청과 반환 관리해 원활한 통신을 가능하게 해준다.
이번 연구에서는 클라우드 컴퓨팅과 웹 프레임워크 환경에서 WPS를 준수하는 위성정보 처리 웹 서비스 시스템을 설계하고 시험 구현하였다. Table 1은 웹 서비스 시스템 설계 및 시험구현에 사용된 개발환경이다.
이러한 클라우드 컴퓨팅이 가지는 장점 및 특징으로 인하여 많은 분야에서 클라우드와 관련된 개발 연구와 서비스가 증가하고 있다(Mell and Grance, 2011). 현재 Amazon Web Server(AWS), Windows Azure, Google Cloud Platform등과 같은 상업적 클라우드와 여러 가지 무상 클라우드 플랫폼들이 존재하지만, 이번 연구에서는 오픈스택을 이용하여 클라우드 환경을 구축하였다. 오픈스택은 클라우드 오픈소스 프로젝트로 일반 서버에서 클라우드 컴퓨팅 환경을 구축 및 제공할 수 있도록 해준다(OpenStack, 2015a).
대상 데이터
Table 1은 웹 서비스 시스템 설계 및 시험구현에 사용된 개발환경이다. 개발 환경은 크게 인스턴스 서버와 클라이언트로 구성되어 있으며 오픈소스를 활용하였다. 인스턴스 서버의 운영체제는 Ubuntu를 사용하였고 웹 컨테이너로는 Tomcat을 웹 프레임워크로는 표준프레임워크를 사용하였다.
이론/모형
인스턴스 서버의 운영체제는 Ubuntu를 사용하였고 웹 컨테이너로는 Tomcat을 웹 프레임워크로는 표준프레임워크를 사용하였다. WPS 서비스를 제공하기 위해 공간 관리 서버인 GeoServer를 활용하였다. 위성정보 처리에 활용한 오픈소스는 Geospatial Data Abstraction Library(GDAL)과 Orfeo Tool Box(OTB)이며 GDAL은 영상의 전처리와 조작을 담당하고 OTB는 위성정보 처리를 담당한다(GDAL, 2015; OTB Development Team, 2015).
클라이언트는 HTML5, CSS3, 자바스크립트를 사용해 구성하였고 사용자 인터페이스와 기능은 자바스크립트 라이브러리인 jQuery를 사용하였다. 배경지도, 위성영상, 위성정보 처리결과를 시각화하기 위한 웹 매핑 라이브러리로 OpenLayers를 사용하였다.
6(c)는 WPS execute 요청을 통해서 얻은 위성정보 처리의 결과이다. 위성정보 처리에 사용된 프로세스로 이진 한계값 처리 필터링 알고리즘(Binary thresholding filtering algorithm)을 사용하였다. 시험 구축한 시스템이기 때문에 선택할 수 있는 서버와 그에 대한 프로세스의 종류는 제한적이기는 하나, 처리 알고리즘을 추가하는 경우에는 클라우드 컴퓨팅 환경에서 인스턴스를 할당시켜 WPS 서버를 늘릴 수 있다.
WPS 서비스는 웹 기반 공간정보를 다루는 오픈소스를 적용하여 처리할 수 있다. 이번 연구에서는 자바기반의 웹 환경에서 공간정보를 관리하며 OGC 표준을 준수한 오픈소스인 GeoServer를 사용하였다(Delipetreva et al., 2014; Zavala-Romero et al., 2014; GeoServer, 2015). 클라이언트와 서버 간 WPS 통신에 있어 요청하는 프로세스의 형태에 따라 WPS 요청 URL은 복잡하게 구성될 수 있고, 이에 따라 반환 값으로 돌아오는 XML 문서는 메타데이터로서 많은 양의 정보가 담겨 있다.
개발 환경은 크게 인스턴스 서버와 클라이언트로 구성되어 있으며 오픈소스를 활용하였다. 인스턴스 서버의 운영체제는 Ubuntu를 사용하였고 웹 컨테이너로는 Tomcat을 웹 프레임워크로는 표준프레임워크를 사용하였다. WPS 서비스를 제공하기 위해 공간 관리 서버인 GeoServer를 활용하였다.
성능/효과
시험 구축한 시스템이기 때문에 선택할 수 있는 서버와 그에 대한 프로세스의 종류는 제한적이기는 하나, 처리 알고리즘을 추가하는 경우에는 클라우드 컴퓨팅 환경에서 인스턴스를 할당시켜 WPS 서버를 늘릴 수 있다. 그리고 할당된 인스턴스에 프로세스를 추가하거나 삭제시켜 프로세스 목록을 조절할 수 있고, WPS를 준수하는 외부 시스템 서버도 등록하여 프로세스를 공유하는 작업도 가능하다.
후속연구
클라우드를 통한 WPS 서버의 역할을 하는 인스턴스를 할당하여 효율적이고 다양한 운영이 가능하다. 이 연구는 다양한 기술 요소를 연계, 통합 처리하기 위한 기초 연구로서, 향후 연구 주제로 각각 다른 공간정보와 위성정보 서비스를 제공하는 여러 개의 원격 서버를 구성하고 이를 클라우드 환경에서 제어하여 컴퓨팅 자원을 분배하는 적용 실험을 수행할 예정이다. 표준프레임워크의 경우 새로운 기능이 추가되는 경우에 여러 단말 환경에서 모바일 실행 프레임워크와 서버가 동일하게 구동하는 여부를 판단할 수 있는 실험과 WPS 표준에 기반한 추가적인 위성정보 분석 알고리즘 적용할 예정이다.
이 연구는 이러한 세 가지 요소가 동시에 작동하도록 한다. 이 연구의 결과는 추가적인 현장 적용 실험과 수요자 요구 기능 추가 실험 등을 거쳐 클라우드 컴퓨팅 환경과 전자정부 표준프레임워크, 공간정보 처리 표준 사양들이 복합적으로 요구되는 위성정보 분석 처리 시스템 구현을 위한 참고 모델로 이용될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스프링 프레임워크는 어떤 목적으로 추진된 결과물인가?
스프링 프레임워크는 2009년부터 행정자치부에서 한국정보화진흥원을 통하여 개발, 보급하고 있는 표준프레임워크에서 채택하고 있는 기본 프레임워크이다. 이 표준프레임워크는 공공 목적의 애플리케이션 수준의 소프트웨어에 대한 표준화 작업과 소프트웨어 품질 관리 및 재사용성을 향상시키고자 하는 목적으로 추진된 결과물이다 (Egovernment, 2015). 따라서 공공 목적으로 위성정보를 보급하거나 처리하는 웹 서비스 시스템의 경우 표준프 레임워크를 반영해야 한다.
클라우드란 무엇인가?
클라우드란 필요한 만큼의 컴퓨팅 자원을 웹을 통하여 할당해주는 서비스를 뜻한다(Mell and Grance, 2011). 컴퓨팅 자원을 할당받아 사용함으로써 생기는 장점으로 먼저 웹 서비스 시스템 개발에 필요한 컴퓨팅 자원을 별도로 구입하지 않아도 되고 새로운 시스템구축에 필요한 서버가 필요하다면 그만큼의 컴퓨팅 자원을 할당받아 사용하기만 하면 된다.
클라우드 컴퓨팅은 웹상에서의 공개범위에 따라 어떻게 나뉘는가?
또한 클라우드 컴퓨팅 기반으로 돌아가는 서비스는 자동으로 사용자 수에 따른 컴퓨팅 자원을 할당하여 유연한 서비스 운영을 할 수 있게 해준다. 클라우드 컴퓨팅은 웹상에서의 공개범위에 따라서 사설 클라우드(Private Cloud)와 공공 클라우드(Public Cloud), 그리고 혼합형 클라우드(Hybrid Cloud)로 나뉜다. 클라우드 컴퓨팅을 통해 포함할 컴퓨팅 자원의 할당범위에 따라 컴퓨팅 자원만 포함되거나 혹은 개발환경 아니면 더 나아가 애플리케이션까지 포함될 수 있다.
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