KR20220055279A - 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에 따른 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템은, 데이터의 서비스 상황에 근거하여, 외연을 이루는 본체부의 내부에 컴퓨팅 자원과 스토리지의 가변적인 확장 및 재구성이 가능한 엣지컴퓨팅장치, 엣지컴퓨팅장치를 내부에 포함하여 4면을 외부 환경으로부터 보호하며, 4면 중 적어도 일면에 도어부를 구성하는 러기드 케이스, 및 엣지컴퓨팅장치와 접하는 도어부의 내면에 구성되어 현장의 온도 상태에 따라 러기드 케이스 내의 온도 상태를 조절하는 히팅쿨링장치를 포함할 수 있다.

Description

현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템{Edge Computing System for Enduring Site Temperature}

본 발명은 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 가령 가혹한(rugged) 산업 현장에서 열악한 외기온도와 고온환경 등의 현장 환경을 충분히 감내할 수 있는 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템에 관한 것이다.

모든 산업의 디지털화로 새로운 스마트기기의 개발 및 보급 등에 따른 데이터 유통 규모가 나날이 커지며 트래픽이 폭발적으로 급증하고 있다. 이로 인해 데이터량 증가는 중앙 데이터 센터와 네트워크에 부담을 가중시키고 데이터 처리지연, 전송 오류, 보안 등의 문제를 야기하고 있다. 기존의 데이터 센터-스마트기기 환경에서 기기 데이터를 원거리 데이터 센터에 보내서 처리하면 데이터 분석 및 처리 지연으로 공장 생산성 저하, 차량정체/사고유발, 가상현실 몰입감 방해 등의 문제가 발생한다.

또한, 스마트기기를 활용하는 스마트팩토리, 스마트 시티, 증강현실 등 신산업 분야에서는 생산라인 중 불량판별, 건물 및 교통상황 제어, 가상현실과 실물현장 매칭에 저지연 실시간 데이터 처리가 관건이다. 신산업 분야 실시간 데이터 처리를 위해 네트워크는 데이터 전송속도를 향상시키는 5G 이동통신망으로 발전 중, 데이터를 직접 받아서 처리하는 컴퓨팅 장비도 실시간 즉시 응답 및 처리가 필요하다.

근자에는 모든 데이터를 중앙 데이터 센터에 보내서 처리하는 것에 한계가 있음을 인식하고 새로운 컴퓨팅 기술로 변화하고 있다. 다양한 스마트기기에서 생성되는 데이터를 실시간 처리하기 위해 기기와 가까운 엣지서버에서 데이터 분석 및 처리를 지원하는 엣지 컴퓨팅 기술이 등장하였으며 미국, 중국, 일본 등 세계 각국은 정부 차원의 R&D와 정책보완을 추진하고 글로벌 기업들도 투자를 확대하며 엣지 컴퓨팅으로 기술변화를 준비하고 있다. 사용자 근처인 엣지에서 1차 데이터를 분류하고 실시간 대응할 수 있도록 데이터 센터-차세대 엣지 서버-스마트 기기 환경을 구축하여 서비스 즉시성의 실현이 가능하게 되었다.

그런데, 최근에는 열악한 산업현장에서 저지연 및 고입출력 대역폭을 제공하고, 저지연 5G 네트워크에 연결된 엣지기기의 분석 처리 요구에 유연하게 대응할 수 있는 엣지 서버 시스템의 요구가 증가하고 있다. 다시 말해 중앙 집중 시스템에서의 가용성 위험 요소와 관리상의 성능 병목 문제를 최소화하기 위한 탈중앙 집중형 엣지 서버 시스템의 기술이 절실히 요구되고 있다.

또한, 엣지 서버 시스템을 현장에 설치할 때 종래의 시스템 팬(fan)을 통한 공랭식 방식의 경우 러기드 환경에서 요구하는 시스템 동작을 구현하는 데 어려움이 있으며, 나아가 CPU 및 주요 디바이스를 통합하여 히팅 및 쿨링에 적용하기 위한 기술이 부재한 상태라는 문제가 있다.

한국공개특허공보 제10-2020-0005507호(2020.01.15) 한국공개특허공보 제10-2019-0056957호(2019.05.27) 한국공개특허공보 제10-2019-0106306호(2019.09.18) 한국공개특허공보 제10-2018-0119162호(2018.11.01) 한국등록특허공보 제10-1926394호(2018.12.03) 한국등록특허공보 제10-2012097호(2019.08.12) 미국공개특허공보 제2019/0260827호(2019.08.22)

본 발명의 실시예는 가령 가혹한 산업 현장에서 열악한 외기온도와 고온환경 등의 현장 환경을 충분히 감내할 수 있는 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템은, 데이터의 서비스 상황에 근거해 외연을 이루는 본체부의 내부에 컴퓨팅 자원과 스토리지의 가변적인 확장 및 재구성이 가능한 엣지컴퓨팅장치, 상기 엣지컴퓨팅장치를 내부에 포함하여 4면을 외부 환경으로부터 보호하며, 상기 4면 중 적어도 일면에 도어부를 구성하는 러기드 케이스(rugged case), 및 상기 엣지컴퓨팅장치와 접하는 상기 도어부의 내면에 구성되어 현장의 온도 변화에 따라 상기 러기드 케이스 내의 온도 상태를 조절하는 히팅쿨링장치를 포함한다.

상기 히팅쿨링장치는, 상기 엣지컴퓨팅장치에 의해 제어되는 열전소자를 포함할 수 있다.

상기 히팅쿨링장치는, 상기 엣지컴퓨팅장치 내의 공기 흐름(air-flow) 구조를 더 반영하여 제어될 수 있다.

상기 엣지컴퓨팅장치는, 상기 히팅쿨링장치와 마주보는 상기 러기드 케이스의 타면에 위치하여 바닥면에 대해 수직하게 구비되는 팬모듈장치를 포함하며, 상기 히팅쿨링장치는, 상기 팬모듈장치의 구조를 더 반영하여 제어될 수 있다.

상기 엣지컴퓨팅장치는 상기 러기드 케이스의 내로 유입되는 공기의 온도를 모니터링하며, 모니터링 결과 및 기저장한 열해석 시뮬레이션 결과를 근거로 상기 히팅쿨링장치를 제어할 수 있다.

상기 엣지컴퓨팅시스템은, 상기 엣지컴퓨팅장치를 상기 러기드 케이스에 고정시키며, 상기 러기드 케이스에서 상기 엣지컴퓨팅장치로 전달되는 충격을 완화시키는 완충장치를 더 포함할 수 있다.

상기 엣지컴퓨팅장치는 현장에서 시스템 내부로 유입되는 공기의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 산업 현장과 같은 러기드 환경에서도 엣지컴퓨팅시스템의 사용이 용이할 수 있으며, 모듈의 확장 및 재구성이 자유롭게 가능하고, 플러그인(plug in) 구조의 백플레인을 통해 고속 연결망 접속이 수월할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면 엣지컴퓨팅장치가 설치되는 현장의 열악한 외기온도(예: 최저 -21℃)나 고온환경(예: 최대 63℃)에서도 장치의 안정적인 동작을 수행하는 것이 얼마든지 가능할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 러기드 환경의 데이터처리시스템을 나타내는 도면,
도 2는 도 1의 엣지컴퓨팅시스템을 나타내는 도면,
도 3은 도 2의 엣지컴퓨팅장치의 세부 구성을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히팅쿨링장치를 나타내는 도면,
도 5는 도 2의 엣지컴퓨팅장치의 시스템 내부의 공기 흐름 구조를 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 2의 엣지컴퓨팅장치의 구동 메커니즘을 나타내는 블록다이어그램, 그리고
도 7은 도 1의 엣지컴퓨팅시스템의 동작 과정을 나타내는 흐름도이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 [0017] 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 러기드 환경의 데이터처리시스템을 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 러기드 환경의 데이터처리시스템(90)은 스마트장치(100), 엣지컴퓨팅시스템(혹은 엣지서버시스템)(110), 통신망(120) 및 데이터센터장치(130)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 통신망(120)과 같은 일부 구성요소가 생략되어 엣지컴퓨팅시스템(110)과 데이터센터장치(130)가 다이렉트 통신(예: P2P 통신)을 수행하거나, 엣지컴퓨팅시스템(110)의 구성요소 일부가 통신망(120)을 구성하는 네트워크 장치(예: 무선교환장치 등)에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

여기서, 스마트장치(100)는 가령 스마트 공장 등과 같이 특정 공간에서 사용되는 각종 기기나 장치, 또는 장비들을 포함한다. 예를 들어, 스마트장치(100)는 스마트폰, 자동차, 디스플레이장치 및 스마트 공장 내의 각종 로봇 등을 포함할 수 있다. 스마트장치(100)는 기설정된 프로그램에 따라 자율적으로 동작을 수행할 수 있으며, 또 외부의 데이터센터장치(130)로부터의 제어명령에 따라 제어 동작이 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 스마트 공장 내에서 작업자나 관리자가 스마트폰을 사용하는 경우 이러한 데이터는 모두 수집될 수 있으며, 따라서 스마트폰의 상황을 데이터센터장치(130)에서 관제할 수 있다. 이와 같이 스마트장치(100)들은 자신의 내부 동작 상태에 관한 동작 데이터뿐만 아니라, 주변의 카메라 등의 촬영장치를 통해 외부 상태 데이터를 제공하도록 할 수 있다.

스마트장치(100)는 본 발명의 실시예에 따라 엣지컴퓨팅시스템(110)에 연결되어 동작할 수 있다. 스마트장치(100)는 안정적인 데이터 전송을 위하여 엣지컴퓨팅시스템(110)과 광통신이 가능한 인트라넷망을 통해 유선으로 연결될 수 있으며, 물론 그것에 한정하려는 것은 아니며, 또한 엣지컴퓨팅시스템(110)의 다양한 가변 상황을 고려하여 외부망 즉 본 발명의 실시예에 따른 통신망(120)에 직접 접속하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다. 대표적으로 엣지컴퓨팅시스템(110)이 고장나거나, 또는 화재로 유실될 가능성이 있거나 오류가 예측될 때 엣지컴퓨팅시스템(110)은 자신이 관할하는 스마트장치(100)로 통신망(120)에 직접 접속하도록 요청할 수 있다. 이와 같이 특별히 지정된 상황이 아니면 스마트장치(100)는 모든 데이터를 엣지컴퓨팅시스템(110)으로 제공하는 것이 바람직하다. 여기서 엣지컴퓨팅시스템(110)은 엣지서버 등의 컴퓨팅장치를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

무엇보다 스마트장치(100)는 엣지컴퓨팅시스템(110)이나, 또는 데이터센터장치(130)로부터 요청이 있을 때 엣지컴퓨팅시스템(110)을 경유하지 않고 직접 통신망(120)에 접속할 수 있다는 것이고, 물론 이를 위하여 내부의 근거리 통신모듈과 같이 무선통신모듈을 가동시킬 수 있다. 예를 들어, 스마트장치(100)는 엣지컴퓨팅시스템(110)에서 요청한 데이터를 제외한 나머지 데이터는 통신망(120)에 직접 접속하여 제공하는 형태로, 서로 다른 규격을 갖는 2개의 경로를 통해 데이터를 처리할 수도 있을 것이다. 이의 과정에서 가령, 스마트장치(100)는 근거리 통신모듈을 가동시켜 와이파이(Wifi) 접속을 시도할 수 있고, 근거리 통신 접속이 양호하지 않은 경우에는 사설망인 LTE망 등에 접속하기 위한 시도를 수행하여, 이를 통해 접속이 원활한 통신중계장치를 통해 데이터를 전송할 수 있다.

엣지컴퓨팅시스템(110)은 최근들어 통신망(120)에서의 데이터 처리량이 증가함에 따라 스마트장치(100)에 가깝게 설치되어 데이터 전처리 동작을 수행한다고 볼 수 있다. 물론 엣지컴퓨팅시스템(110)은 복수의 스마트장치(100)에 대한 통신을 관할하며, 복수의 장소에 각각 설치될 수 있다. 예를 들어, 엣지컴퓨팅시스템(110)이 관할하는 스마트장치(100)의 개수는 해당 스마트장치(100)가 생산해내는 데이터의 양이나 해당 스마트장치(100)가 생산하는 데이터의 중요도 등에 의해 설정되거나 이는 인공지능(AI) 프로그램 등을 통해 자동으로 설정이 이루어질 수 있다. 물론, 이러한 동작에 있어서 관할 영역의 장치를 가변하여 설정할 수 있다. 예를 들어, 산업 현장은 반도체 생산라인과 같이 고정된 장비로부터 고정된 양의 데이터를 수신할 수 있다. 반면, 생산라인으로 많은 장비들의 유입 및 유출이 있는 경우에는 해당 장비의 유입 및 유출에 의해 데이터를 수신하는 스마트장치(100)가 가변될 수 있다. 예를 들어, 최초에는 10개의 스마트장치(100)를 엣지컴퓨팅시스템(110)이 관할했지만, 특정 장비의 유입에 따라 해당 장비의 통신을 관할하고, 이와 함께 최초 10개의 스마트장치(100)에서 생산하는 데이터 양이 적거나 중요도가 떨어지는 스마트장치(100)의 통신을 배제시킬 수 있다. 물론 이의 과정에서 해당 장치로는 통신망(120)에 직접 접속하도록 요청할 수도 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 엣지컴퓨팅시스템(110)은 데이터 처리 상황과 수요자의 요청, 또 현장의 온도 변화에 따라 다양한 형태로 구성되고 설치된다. 가령 가구의 서랍과 같이 밀고 당기는 미닫이 형태로 모듈이 체결되고 분리될 수 있어 편리성이 증대된다. 즉 본 발명의 실시예에 따른 엣지컴퓨팅시스템(110)은 열악한 옥외환경이나 가혹한 산업현장(예: 온도, 습도, 분진 등)에서 운용이 가능하고, 서비스 상황과 수요처 요구에 따라 컴퓨팅(자원)과 스토리지 용량을 가변적으로 확장 및 재구성이 가능하도록 구성된다. 물론 가변적으로 확장 및 재구성시 엣지컴퓨팅장치의 동작을 중단하지 않으면서 확장 및 재구성이 이루어진다.

엣지컴퓨팅시스템(110)은 이후에 좀더 다루겠지만, 데이터 처리가 많은 경우에는 내부의 하드웨어자원 즉 컴퓨팅 자원이나 스토리지의 용량을 그에 상응하여 가변할 수 있다. 즉 컴퓨팅 자원이나 스토리지 용량이 가감이 가능하도록 엣지컴퓨팅시스템(110)이 구성될 수 있다. 물론 여기서 구성된다는 것은 하드웨어적인 측면과 소프트웨어적인 측면을 모두 포함한다고 볼 수 있다. 이를 통해 데이터 처리량이 많은 곳에서는 이에 상응하는 엣지컴퓨팅시스템(110)을 구성하고, 데이터 처리량이 적은 곳은 그에 상응하는 엣지컴퓨팅시스템(110)을 구성한다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에서는 엣지컴퓨팅시스템(110)을 구성하는 엣지컴퓨팅장치의 내부 슬롯(solt)에 복수의 모듈(장치)을 자유롭게 추가 및 분리할 수 있도록 구성된다. 미닫이 형태로 슬롯을 따라 박스 형태의 모듈장치가 체결되면, 모듈의 후면이 소켓 타입으로 후면의 백플레인에 체결되어 회로적으로 전기적인 접속이 가능하게 된다.

무엇보다 엣지컴퓨팅시스템(110)은 외부 온도, 습도나 분진, 또 충격 등으로부터 엣지컴퓨팅장치를 보호하기 위하여 그 외부에 러기드 케이스를 구성하고, 또 러기드 케이스 내에 삽입되는 엣지컴퓨팅시스템(110)과의 마찰이나 충격 등을 줄이기 위하여 완충장치를 추가로 구성할 수 있다. 물론 러기드 케이스의 내부에 엣지컴퓨팅장치와의 충격을 완화시키기 위하여 별도의 완충장치를 사용하지 않고, 대신 내부에 폴리(poly) 계열의 물질을 코팅하는 등의 과정을 통해 완충이 이루어질 수도 있다. 가령 사각 형상을 이루는 엣지컴퓨팅장치의 외부 케이스에 폴리 계열의 고무 물질을 모서리 영역을 따라 체결하도록 하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다.

엣지컴퓨팅시스템(110)은 기구적으로는 위에서와 같이 러기드 케이스와 완충장치를 별도로 구성하지만, 구동 메커니즘적으로는 이중화 모듈을 구성하여 이중화 기술을 구현한다. 이를 통해 엣지 컴퓨팅 시스템 관리 이중화 장애검출시간 등을 측정하여 50msec 이내에 확인되는지 측정할 수 있다. 즉 Fault Tolerance 동작을 감안한 이중화 구성을 위하여 장애검출시간이 50msec 이내에 확인되는지 측정한다.

또한, 엣지컴퓨팅시스템(110)은 내부 컴퓨팅모듈이나 스토리지 용량의 가변적인 확장 및 재구성이 이루어지는 경우, 이를 인식하고, 다시 말해 복수의 슬롯 중 특정 슬롯을 통해 모듈장치가 인식되면 이를 근거로 컴퓨팅 모듈의 장착 및 분리를 인식할 수 있으며, 해당 슬롯에 특정 모듈장치가 장착되면 이를 인식해 그에 부합하는 동작을 수행하기 위하여 원활한 동작 수행을 위한 재설정 동작을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 시스템 구성 모듈간의 고속 데이터 스위칭 기술 및 이중화 제어기술, 외부 클라우드 연결을 위한 100Bbps 고속 네트워크 인터페이스 기술, 시스템 구성 모듈과 시스템 관리 모듈간의 관리 정보 데이터 수집 및 제어 기술, 시스템 관리 모듈간의 이중화 제어 기술, Redfish 기반 엣지 서버 시스템 원격 제어 및 관리 기술이 엣지컴퓨팅시스템(110)에서 구현된다.

이러한 엣지컴퓨팅시스템(110) 및 이에 따른 데이터 처리는 대용량 데이터의 수집, 전처리 및 분석을 위한 스마트 팩토리 현장, 가상화 클러스터 환경에서의 빅데이터 분산 처리 서비스 (HPC, HCI), 5G 서비스 현장에서의 초저지연 서비스를 위한 Mobile Edge Computing, 글로벌 원격 컴퓨팅(서버, 스토리지, 네트워크 등) 장비 관리 솔루션, 차세대 마이크로 데이터센터 컴퓨팅 시스템, 자율자동차, 이동체 관리를 위한 광역 서비스, 스마트시티, 스마트팩토리 등 대규모 마이크로 서비스 등에 적용될 수 있다.

엣지컴퓨팅시스템(110)을 구성하는 엣지컴퓨팅장치의 에지 컴퓨팅 모듈은 에지 기기에 대한 저지연 응답 서비스를 제공하기 위해 실시간 데이터에 대한 전처리, 분석이 가능하고, 지능형 서비스 제공을 위한 경량 인공지능 추론에 적합한 고성능의 엣지 컴퓨팅 모듈로서 엣지 서버 시스템에 통합 장착되는 고성능 컴퓨팅 모듈을 의미한다. 엣지 컴퓨팅 모듈은 엣지 인텔리전스(edge intelligence)라 명명될 수 있으며 이는 지연 시간, 비용, 보안 위험의 최소화를 위해 데이터를 데이터 센터 외부 또는 타사로 전송하는 대신 데이터가 생성되는 위치에서 데이터 분석 및 솔루션을 제공한다.

이를 통해 확장성, 자립성 및 안정성이 강조될 수 있다. 엣지 서버 시스템을 통해 멀티 컴퓨팅 모듈 및 스토리지 모듈과의 연동, 확장 가능하고 이기종 고성능 연산 가속기(GPU, FPGA 등)와의 분업 및 협업을 효율적으로 할 수 있는 구조가 확보되어 다양한 요구에 대응이 가능하다. 또한 자립성 측면에서 컴퓨팅, 스토리지, 네트워크 모듈을 모두 수용할 수 있는 엣지용 자립형(Stand-alone) 메인보드 설계로 소규모 환경에 단일 엣지서버 제공이 가능하다. 여기서, 자립형은 독립적으로도 운영, 구동 가능한 보드나 시스템을 나타낸다. 또한, 안정성의 측면에서 가혹한 환경 감내 및 연산 가속이 가능한 경량 컴퓨팅 모듈로 산업 현장 요구사항에 맞는 서버 시스템(Rugged Enclosure)으로 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 엣지컴퓨팅시스템(110)의 엣지 인텔리젼스 서비스 지원을 위해 차세대 고성능 프로세서, 다양한 데이터 처리 가속기 지원을 위한 고속 시스템 인터페이스, 규격기반의 엣지 컴퓨팅 모듈 관리 BMCBaseboard Management Controller) 등으로 구성된 엣지 컴퓨팅 모듈을 통해 이를 독립적으로 활용할 수 있도록 단일노드(Standalone) 엣지 서버 시스템뿐만 아니라 다중 컴퓨팅/스토리지 모듈 사용이 가능한 엣지컴퓨팅시스템(110)에 적용이 얼마든지 가능할 수 있다.

더 나아가, 엣지컴퓨팅시스템(110)은 러기드 케이스의 전면부에 위치하는 도어부의 내면으로 히팅쿨링장치를 구비한다. 이를 통해 히팅쿨링장치는 엣지컴퓨팅장치와 접촉할 수도 있다. 물론 여기서 전면부는 도어부를 오픈한 경우, 그 내부에 수용되어 있는 엣지컴퓨팅장치의 모듈장치를 외부에서 자유롭게 확장 및 재구성이 가능할 수 있도록 하는 쪽을 지칭한다. 따라서 그 후면에는 엣지컴퓨팅장치 내의 열기 등을 외부로 방출시키기 위한 팬모듈장치가 위치할 수 있다. 도어부의 내면에 구성되는 히팅쿨링장치는 엣지컴퓨팅장치가 열악한 외기온도나 고온환경에 놓이게 될 때, 비정상적인 동작, 더 정확하게는 장치의 고장이나 부품의 파손을 방지하기 위해 구성될 수 있다. 가령, 엣지컴퓨팅장치가 강원도 화천이나 양구 등의 지방자치단체에서 운용된다고 가정할 때, 해당 지역은 열악한 환경으로 인해 엣지컴퓨팅장치의 정상적인 운영이 어려울 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 러기드 케이스를 엣지컴퓨팅장치에 결합할 때, 히팅쿨링장치를 부가하여 구성함으로써 엣지컴퓨팅장치의 안정적인 동작이 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같이 엣지컴퓨팅장치 내의 모듈장치뿐 아니라, 히팅쿨링장치의 경우에도 수요처의 요구나 데이터 처리 상황 등을 근거로 부가적으로 구성되거나 구성되지 않을 수 있다.

물론 히팅쿨링장치는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 열전소자를 구성하고, 엣지컴퓨팅장치에서 시스템 내부로 유입되는 공기의 온도를 모니터링하여 모니터링 결과와 기저장된 열해석 시뮬레이션 결과를 근거로 스마트하게 히팅 및 쿨링 시스템을 검증할 수 있다. 스마트하다는 것은 자동으로 온도 측정 및 제어가 가능하다는 것을 의미한다. 엣지컴퓨팅장치는 비교 결과를 근거로 열전소자를 제어하여 온도 조절을 통해 항상 엣지컴퓨팅장치의 정상 동작이 가능하도록 한다. 반면, 고온환경에서는 열전소자의 제어뿐 아니라 엣지컴퓨팅장치 내의 공기 흐름 구조를 통해 온도 제어가 가능할 수도 있다. 예를 들어, 열기가 많이 발생하는 공기 흐름 경로의 팬(fan)을 자주 가동시킬 수 있다. 물론 러기드 케이스의 후면, 즉 도어부가 위치하는 전면부와 대면하는 쪽에는 팬모듈장치가 위치할 수 있으며 이에 의해 엣지컴퓨팅장치의 내부 열기가 외부로 방출되지만, 이와 함께 엣지컴퓨팅장치의 내부 공기 흐름 구조를 개선해 쿨링 동작이 이루어질 수 있다.

이에 따라, 엣지컴퓨팅장치는 내부의 온도센서를 통해 시스템 내부로 유입되는 공기의 온도를 모니터링하여 열전소자를 제어하거나, 팬모듈장치를 제어하여 히팅, 쿨링 동작을 수행할 수 있으며, 이러한 제어 동작은 히팅쿨링장치를 형성하거나 제어하는 데에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 시스템(예: 엣지컴퓨팅장치 등) 내부의 공기 흐름 구조나 팬모듈장치의 구성 등이 히팅쿨링장치의 형성 또는 제어에 영향을 미칠 수 있다. 다시 말해, 히팅쿨링장치는 가령 기판상에 모듈 형태로 구성되어 도어부의 내면에 구비될 때 열전소자의 수가 결정되어 구성될 수 있다.

열전소자는 열전재료를 이용하여 직류전원의 공급만으로 냉각, 가열, 항온 및 발전을 동시에 이룰 수 있는 간편하고 확실한 소자이며, 열과 전기의 교환을 할 수 있는 소자이다. 열전소자로서 펠티어소자는 전원을 공급하면 한쪽면은 냉각이 되지만 반대쪽의 면은 반대로 가열현상이 일어나는 소자이다. 발열부위의 온도를 냉각하지 않을 경우 발열 온도가 냉각부위로 옮겨가서 결국 전체가 뜨거워지게 된다. 작고 가벼우며 냉각 시스템에 별도의 냉매가 들어가지 않는 장점이 있으며, 펠티어소자는 방열판 선정이 무엇보다 중요하다. 그 구성을 간략히 보면, 2개의 세라믹판 사이에 2개의 전기전도판이 각각 위치하며, 또 2개의 전기전도판 사이에 N형, P형 반도체를 포함하는 열전 반도체들이 위치하여 열전소자를 형성하게 된다. 음극과 양극 전압은 전기전도판으로 인가된다.

통신망(120)은 유무선 통신망을 모두 포함한다. 가령 통신망(120)으로서 유무선 인터넷망이 이용되거나 연동될 수 있다. 여기서 유선망은 케이블망이나 공중 전화망(PSTN)과 같은 인터넷망을 포함하는 것이고, 무선 통신망은 CDMA, WCDMA, GSM, EPC(Evolved Packet Core), LTE(Long Term Evolution), 와이브로(Wibro) 망 등을 포함하는 의미이다. 물론 본 발명의 실시예에 따른 통신망(120)은 이에 한정되는 것이 아니며, 차세대 이동통신 시스템의 접속망으로서 가령 클라우드 컴퓨팅 환경하의 클라우드 컴퓨팅망, 5G망 등에 사용될 수 있다. 가령, 통신망(120)이 유선 통신망인 경우 통신망(120) 내의 액세스포인트는 전화국의 교환국 등에 접속할 수 있지만, 무선 통신망인 경우에는 통신사에서 운용하는 SGSN 또는 GGSN(Gateway GPRS Support Node)에 접속하여 데이터를 처리하거나, BTS(Base Transceiver Station), NodeB, e-NodeB 등의 다양한 중계기에 접속하여 데이터를 처리할 수 있다.

통신망(120)은 액세스포인트를 포함할 수 있다. 여기서의 액세스포인트는 건물 내에 많이 설치되는 펨토(femto) 또는 피코(pico) 기지국과 같은 소형 기지국을 포함한다. 여기서, 펨토 또는 피코 기지국은 소형 기지국의 분류상 사용자 단말장치(100) 등을 최대 몇 대까지 접속할 수 있느냐에 따라 구분된다. 물론 액세스포인트는 스마트장치(100)나 엣지컴퓨팅시스템(110) 등과 지그비 및 와이파이 등의 근거리 통신을 수행하기 위한 근거리 통신모듈을 포함할 수 있다. 액세스포인트는 무선통신을 위하여 TCP/IP 혹은 RTSP(Real-Time Streaming Protocol)를 이용할 수 있다. 여기서, 근거리 통신은 와이파이 이외에 블루투스, 지그비, 적외선, UHF(Ultra High Frequency) 및 VHF(Very High Frequency)와 같은 RF(Radio Frequency) 및 초광대역 통신(UWB) 등의 다양한 규격으로 수행될 수 있다. 이에 따라 액세스포인트는 데이터 패킷의 위치를 추출하고, 추출된 위치에 대한 최상의 통신 경로를 지정하며, 지정된 통신 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치, 예컨대 데이터센터장치(130)로 전달할 수 있다. 액세스포인트는 일반적인 네트워크 환경에서 여러 회선을 공유할 수 있으며, 예컨대 라우터(router), 리피터(repeater) 및 중계기 등이 포함된다.

데이터센터장치(130)는 복수의 엣지컴퓨팅시스템(110)에서 제공하는 데이터를 수집하여 빅데이터를 형성하고 이외에도 복잡한 알고리즘을 처리할 수 있으며, 머신러닝 모델을 포함할 수 있다. 데이터센터장치(130)는 다수의 엣지컴퓨팅시스템(110)으로 머신러닝 모델(예: 프로그램)을 제공하고, 또 다수의 엣지컴퓨팅시스템(110)으로부터 필터링 또는 전처리된 데이터를 수신하여 빅데이터 형성 등의 동작을 수행한다. 데이터센터장치(130)는 가령 클라우드 서버로서 동작할 수 있으며, 다수의 엣지컴퓨팅시스템(110)의 엣지컴퓨팅장치와 정보처리 분업 동작을 수행할 수 있다.

데이터센터장치(130)는 데이터 처리를 위한 서버나 DB(130a)를 포함한다. 데이터센터장치(130)는 예를 들어, 산업 현장에서 특정 스마트 공간을 관제하는 등의 동작을 위해 활용될 수 있다. 또한, 정부의 경우에는 스마트장치(100)는 지능형 CCTV 등으로부터 엣지컴퓨팅시스템(110)을 통해 데이터를 1차적으로 필터링 즉 전처리한 후 전처리된 데이터를 수신하여 관제 등의 동작을 수행할 수 있다. 따라서 데이터센터장치(130)는 정부나 지방자치단체에서 설치하여 운영할 수도 있다.

또한, 데이터센터장치(130)는 통신망(120)을 경유하여 복수의 엣지컴퓨팅시스템(110)으로부터, 더 정확하게는 러기드 환경에 놓인 복수의 엣지컴퓨팅시스템(110)으로부터 필요한 데이터를 받아 이를 분석하는 등의 동작을 수행할 수 있지만, 엣지컴퓨팅시스템(110)과 협업을 기반으로 다양한 응용 서비스를 배포 및 관리할 수 있다. 예를 들어 클라우드 서버로서 동작할 수 있으며, 이를 통해 다양한 서비스를 제공할 수 있다.

나아가, 데이터센터장치(130)는 복수의 엣지컴퓨팅시스템(110)으로부터 취득하려는 데이터를 다르게 설정할 수도 있다. 다시 말해, 제1 엣지컴퓨팅시스템(110)이 설치되는 장소는 산업 현장 등과 같은 러기드 환경이고, 제2 엣지컴퓨팅시스템(110)이 설치된 장소는 비(non)-러기드 환경인 경우, 그 설치된 장소의 특성에 따라 서로 다른 전처리 데이터를 수신하고, 이를 근거로 분석 동작을 수행할 수도 있다. 다시 말해, 데이터센터장치(130)는 제1 엣지컴퓨팅시스템(110)을 제1 설정방식(또는 모드)로 동작시키고, 제2 엣지컴퓨팅시스템(110)을 제2 설정방식으로 동작시키는 것이다. 서로 다른 설정방식에 따라 맞춤형으로 이루어진다고 볼 수 있다.

도 2는 도 1의 엣지컴퓨팅시스템을 나타내는 도면, 도 3은 도 2의 엣지컴퓨팅장치의 세부구성을 나타내는 도면, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히팅쿨링장치를 나타내는 도면, 그리고 도 5는 도 2의 엣지컴퓨팅장치의 시스템 내부의 공기 흐름 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 엣지컴퓨팅시스템(110)은 엣지컴퓨팅장치(200), 러기드 케이스(210) 및 완충장치(220)의 일부 또는 전부를 포함한다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 완충장치(220)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 엣지컴퓨팅시스템(110)이 구성되거나, 완충장치(220)와 같은 일부 구성요소가 엣지컴퓨팅장치(200)나 러기드 케이스(210)에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

엣지컴퓨팅장치(200)는 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 외연을 형성하는 본체부(300), 본체부(300)의 내부에 구성되는 가령 박스 형태의 복수의 모듈장치(311 ~ 319) 및 백플레인(320)을 포함할 수 있다. 본체부(300)는 샤시 재질로 사각 형상을 이루어 형성될 수 있다. 본체부(300)의 일측과 타측은 각각 개방되어 형성된다. 여기서 일측과 타측은 서로 마주보는 반대 방향이 될 수 있다. 본체부(300)의 일측 즉 전면으로는 복수의 모듈장치(311 ~ 319)가 슬롯을 따라 서랍을 밀고 닫는 형태로 체결되고 분리될 수 있도록 형성된다. 반면, 타측 즉 전면의 반대쪽은 백플레인(320)이 수직하게 구비되고, 팬모듈장치(319)가 구비된다. 여기서, 전면은 엣지컴퓨팅장치(200)가 러기드 케이스(210)의 내부로 삽입될 때 도어(부)(210a) 즉 전면커버가 있는 쪽을 의미한다.

엣지컴퓨팅장치(200)의 내부에는 즉 본체부(300)의 내부에는 복수의 슬롯을 형성하고 있으며, 각각의 슬롯에는 복수의 모듈장치(311 ~ 319)가 체결 또는 분리됨으로써 데이터 처리를 위한 서비스 상황과 수요자의 요구에 따라 탄력적으로 대응할 수 있다. 즉 간편하게 모듈장치(311 ~ 319)의 확장 및 재구성이 가능하여 가변적인 구성이 가능하고, 또 이를 통해 엣지컴퓨팅장치(200)의 데이터 처리 능력을 신속하게 조정할 수 있다. 즉 빠르게 가변 가능하다. 이러한 동작은 스케일 아웃(scale out)이라 명명될 수 있다. 스케일 아웃은 스케일 업과 다소 상이한 개념으로, 상호 보완적이지만 스케일 업은 서버 자체를 증강하여 처리 능력을 향상시키는 것으로 프로세서 자체를 고성능 모델로 옮겨 놓는 것을 가리킨다. 반면 스케일 아웃은 접속된 서버의 대수를 늘려 처리 능력을 향상시키는 것이다. 웹 서버 펌(firm)으로 사용되는 랙 마운트 서버군에 서버를 추가하거나 브레이드 서버에 브레이드를 추가하는 것 등이 대표적이다.

본 발명의 실시예에 따른 엣지컴퓨팅장치(200)의 내부 구성을 보면, 상측 4개의 슬롯으로 컴퓨팅모듈장치(311)를 구성한다. 그리고, 하측에는 각각 네트워크 스위칭 동작을 위한 스위치모듈장치(313) 및 관리모듈(315)을 각각 구성한다. 또한 엣지컴퓨팅장치(200)의 후면을 보면 하측에는 파워모듈장치(317) 즉 전원장치가 구성되며, 후면부의 개방구에 대응되게 수직하게 팬모듈장치(319)가 구성된다. 팬모듈장치(319)는 일측이 백플레인(320)에 접촉하고 타측은 외부로 개방된다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 모듈(module)이란 하드웨어 자원이나 소프트웨어 자원을 여러개 함께 구성한 것을 의미한다. 일종의 조립장치인 것이다. 본 발명의 실시예에서 복수의 모듈장치(311 ~ 319)는 복수의 구동장치라 명명될 수도 있다. 팬모듈은 엣지컴퓨팅장치(200)의 내부를 환기시키기 위한 복수의 팬(fan)을 구비한다.

백플레인(320)은 엣지컴퓨팅장치(200)의 후면부에서 개방구에 대응되게 구비된다. 바닥면에 대하여 수직하게 구비된다. 백프레인(320)은 스위치나 경로 지정기 등의 장비에서 데이터의 버스 구조를 형성하는 일종의 전자회로판에 해당한다. 백플레인(320)은 팬모듈장치(319)와 함께 수직 형태로 구비된다. 백플레인(320)은 소켓(socket)을 구비할 수 있으며 본체부(300)의 내부에서 각각의 슬롯으로 체결되는 복수의 모듈장치(311~319)가 소켓에 체결되는 경우 고속연결망을 형성할 수 있다. 도 3에서 백플레인(320)은 컴퓨팅 모듈 및 스토리지 모듈을 최대 4개까지 스케일 아웃 가능한 구조를 보여주고 있다.

엣지컴퓨팅장치(200)는 플러그인 구조의 하드웨어 구성에 따른 고속신호 감쇄 및 왜곡을 줄이고, 또 제한된 공간에서 고용량의 전원공급에 따른 전원 안정성을 도모할 수 있다. 또한, 핫스왑(hot swap) 구조의 이중화 기술을 구현할 수 있다. 여기서, 핫스왑이란 운용 중인 시스템에서 시스템 전체의 동작에는 하등 영향을 미치지 않으면서 장치나 부품을 교체하는 것을 의미한다. 또한, 네트워크 모듈, 관리모듈, 전원, 시스템 팬 등의 이중화 기술 구현도 가능하다.

한편, 도 2의 러기드 케이스(210)는 엣지컴퓨팅장치(200)를 러기드 즉 가혹한 환경에서 보호하는 역할을 수행한다. 물론 가혹한 환경이란 온도, 습도, 충격 등의 외부 요인을 포함한다. 엣지컴퓨팅장치(200)를 구성하는 복수의 모듈장치(311~319)의 많은 부품들은 온도나 열 등에 견딜 수 있도록 제조되지만, 견딜 수 있는 범위 즉 정격 범위를 벗어나는 경우에는 오동작을 하거나 최악의 경우에는 부품 파괴로 이어질 수 있다. 따라서, 러기드 케이스(210)는 이를 보호하고자 엣지컴퓨팅장치(200)의 전체를 내부에 포함하여 둘러싸는 형태를 갖는다.

러기드 케이스(210)는 물론 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 외부 충격에 견딜 수 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 강판이 사용될 수 있다. 일측 전면부에는 여닫이 형태의 도어부(210a)가 구성된다. 도어부(210a)는 전면 케이스라 명명될 수 있다. 최초 러기드 케이스(210)의 내부에 엣지컴퓨팅장치(200)를 삽입한 후 엣지컴퓨팅장치(200)를 구성하는 복수의 모듈장치(311~319)를 용이하게 교체할 수 있도록 도어부(210a)를 열때 바로 모듈장치(311~319)를 외부로 노출시켜 체결 및 분리가 용이하도록 구성된다.

또한, 러기드 케이스(210)의 후면부의 개방구로는 후면 케이스가 구성된다. 후면 케이스는 러기드 케이스(210)의 내부로 삽입되는 엣지컴퓨팅장치(200)의 팬모듈장치(319)와 접촉할 수 있다. 후면 케이스는 팬모듈장치(319)로부터의 열기를 외부로 송출하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 러기드 케이스(210)는 그 내부로 삽입되는 엣지컴퓨팅장치(200)의 본체부(300)와 유사한 형태로 형성된다. 다시 말해, 러기드 케이스(210)도 본체부(300)와 마찬가지로 일측과 타측에, 가령 전면부와 후면부를 각각 개방하도록 형성되며, 그 개방구에 도어부(210a) 즉 전면 커버를 구성하고, 후면 개방구에 후면 케이스를 체결함으로써 내부에 삽입된 엣지컴퓨팅장치(200)의 4면을 보호하게 된다.

무엇보다, 러기드 케이스(210)의 내부로 삽입되는 엣지컴퓨팅장치(200)와의 사이에는 완충장치(220)가 더 구성될 수 있다. 완충장치(220)는 엣지컴퓨팅장치(200)의 모서리에 접촉하는 제1 플레이트부, 러기드 케이스(210)의 내부 모서리에 접촉하는 제2 플레이트부, 그리고 제1 플레이트부와 제2 플레이트부를 연결하는 완충부를 포함한다. 여기서, 완충부는 연결부라 명명될 수도 있으며, 탄성 재질로 형성될 수 있다. 또한, 완충장치(220)는 러기드 케이스(210)의 내부 비산 먼지 등을 흡착시키는 흡착부를 더 포함할 수도 있다. 흡착부는 흡착구조(예: 솜털 구조)나 흡착물질에 따라 그 성능이 상이할 수 있다.

도 2에서는 완충장치(220)를 상측 4개와, 하측에 4개, 총 8개로 구성하는 것을 보여주고 있다. 완충장치(220)는 다양하게 변경되어 형성될 수 있지만, 예를 들어 모서리 영역으로 상측 2개와, 하측 2개를 구성하도록 할 수 있지만, 이는 제조비용에 영향을 미치므로, 러기드 환경을 고려하여 그 개수가 적절히 선택될 수 있을 것이다.

물론 본 발명의 실시예에 따른 완충장치(220)는 다양한 형태로 제조가 가능할 수 있다. 예를 들어, 고무 재질로 형성하여, 모서리 영역으로 구비하는 것도 얼마든지 가능할 수 있다. 또는 엣지컴퓨팅장치(200)의 외부 본체부(300)의 표면에 완충물질을 코팅하는 형태로 형성하거나, 러기드 케이스(210)의 내부에 완충물질을 코팅하는 형태로 형성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에서는 제조비용이나 조립시 조립의 편의성 등을 고려하여 도 2에서와 같은 형태를 가질 수 있으므로 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시예에 따른 러기드 케이스(210)는 내부의 엣지컴퓨팅장치, 더 정확하게는 일측과 접(촉)하는 도어부(210a)의 내면에 도 4에서와 같이 히팅쿨링장치(400)를 구비할 수 있다. 물론 히팅쿨링장치(400)는 온도조절장치나 상태조절장치 등으로 명명될 수도 있다. 히팅쿨링장치(400)는 압전소자를 포함하여 도어부(210a)에 구비될 수 있으며, 엣지컴퓨팅장치에 의해 제어될 수 있다. 더 정확하게는 엣지컴퓨팅장치에서 CPU나 MPU를 포함하는 관리모듈장치에 의해 제어될 수 있다. 엣지컴퓨팅장치는 러기드 케이스(210)나 엣지컴퓨팅장치의 내부로 유입되는 공기의 온도를 모니터링한 후 측정 온도와 기저장한 열해석 시뮬레이션 결과를 근거로 히팅쿨링장치(400)를 제어할 수 있다. 물론 히팅쿨링장치(400)를 통한 온도 조절 과정에서 엣지컴퓨팅장치는 엣지컴퓨팅장치 내의 공기 흐름 구조를 더 반영할 수 있으며, 러기드 케이스(210)의 후면에서 바닥면에 대하여 수직하게 구비되는 팬모듈장치의 구조 등을 더 반영할 수도 있다.

도 5는 엣지컴퓨팅장치(200)와 같은 시스템의 내부 공기 흐름 구조를 보여주고 있다. 예를 들어, 엣지컴퓨팅장치(200) 내에서 도 5에서와 같이 4개의 공기 흐름 경로를 보인다고 가정할 때, 러기드 케이스(210)의 후면에 위치하는 팬모듈장치(319)는 이러한 공기 흐름을 도울 수 있으며, 예를 들어 복수의 팬 중 특정 팬을 더 지속적으로 가동시킴으로써 시스템 내부의 온도를 균일하게 유지할 수도 있다. 이와 같이, 히팅쿨링장치(400)의 구성은 시스템 내의 공기 흐름 구조와 관련이 있을 수 있고, 나아가 팬모듈장치(310)의 구성과도 관계가 있을 수 있다. 물론 엣지컴퓨팅장치(200)는 이러한 요인을 종합적으로 고려하여 설계된 방식대로 히팅쿨링장치(400)의 열전소자를 제어할 수 있다. 이를 위하여 열해석 시뮬레이션 결과가 이용될 수 있다. 여기서, 열해석 시뮬레이션 결과란 엣지컴퓨팅장치(200) 내에 모듈장치를 최대 5개까지 구성할 때의 온도분포 등을 분석한 결과일 수 있다.

도 6은 도 2의 엣지컴퓨팅장치의 구동 메커니즘을 나타내는 블록다이어그램이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 엣지컴퓨팅장치(200')는 구동메커니즘 측면에서 가령 통신 인터페이스부(600), 제어부(610), 히팅쿨링처리부(620), 온도감지부(630) 및 저장부(640)의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.

여기서, "일부 또는 전부를 포함한다"는 것은 저장부(640)와 같은 일부 구성요소가 생략되어 구성되거나, 히팅쿨링처리부(620)와 같은 일부 구성요소가 제어부(610)와 같은 다른 구성요소에 통합되어 구성될 수 있는 것 등을 의미하는 것으로서, 발명의 충분한 이해를 돕기 위하여 전부 포함하는 것으로 설명한다.

통신 인터페이스부(600)는 커넥터나 케이블 등을 포함할 수 있다. 이를 통해 통신 인터페이스부(600)는 도 4의 히팅쿨링장치(400)에 연결될 수 있다. 히팅쿨링장치(400)가 엣지컴퓨팅장치(200')의 요청에 따라 내부의 열전소자를 직접적으로 제어(예: 직류전압의 온오프 동작)할 수 있으며, 히팅쿨링장치(400) 내의 CPU 등의 제어부에서 엣지컴퓨팅장치(200')의 요청에 따라 열전소자를 제어할 수 있다. 물론 이의 경우에는 엣지컴퓨팅장치(200')에서의 연산량이 줄어들 수 있다. 가령 엣지컴퓨팅장치(200')의 제어부는 마스터(master)로서, 히팅쿨링장치(400)의 제어부는 슬레이브(slave)로서 동작할 수 있다. 반면 엣지컴퓨팅장치(200')는 직접 히팅쿨링장치(400)의 열전소자를 제어할 수도 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 형태에 특별히 한정하지는 않을 것이다.

제어부(610)는 도 6의 엣지컴퓨팅장치(200')를 구성하는 통신 인터페이스부(600), 히팅쿨링처리부(620), 온도감지부(630) 및 저장부(640)의 전반적인 제어 동작을 담당한다. 예를 들어, 제어부(610)는 온도감지부(630)를 통해 엣지컴퓨팅장치(200')의 시스템 내부로 유입되는 공기의 온도의 측정결과가 제공되면 이를 히팅쿨링처리부(620)로 제공할 수 있다. 또한, 제어부(610)는 히팅쿨링처리부(620)의 요청에 따라 통신 인터페이스부(600)를 통해 히팅쿨링장치(400)의 동작을 제어하거나 제어가 이루어지도록 요청할 수 있다.

히팅쿨링처리부(620)는 엣지컴퓨팅장치(200')의 전반적인 동작에 관여할 수 있지만, 예를 들어 대표적으로는 내부에 모듈장치가 현장 상황이나 수요자의 요구에 따라 가변적으로 확장 및 재구성될 때 이를 인식하여 동작을 재설정할 수 있다. 무엇보다 히팅쿨링처리부(620)는 내부에 가령 레지스트리 등에 열해석 시뮬레이션에 대한 결과를 기저장할 수 있다. 따라서, 히팅쿨링처리부(620)는 온도감지부(630)를 통해 온도 측정 결과가 제공되면 기저장한 열해석 시뮬레이션 결과를 근거로 혹은 비교하여 히팅쿨링장치(400)의 제어가 이루어지도록 한다.

히팅쿨링처리부(620)는 히팅쿨링장치(400)의 제어 요청시 엣지컴퓨팅장치(200') 내의 공기 흐름 구조, 팬모듈장치(319)의 구성 형태 등을 종합적으로 고려하여 제어값을 기저장하고 이를 이용해 히팅쿨링장치(400)의 제어가 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 엣지컴퓨팅장치(200') 내로 최대 5개의 슬롯으로 박스 형태의 모듈장치가 모두 체결되어 있을 때와 3개만 체결되어 있을 때의 내부 공기 흐름은 다를 수밖에 없다. 이의 경우 히팅쿨링처리부(620)는 체결되는 모듈장치의 수 등을 근거로 내부의 공기 흐름 구조를 파악하여 이에 따라 히팅쿨링장치(400)를 제어하고, 아울러 팬모듈장치(319)도 제어가 이루어지도록 제어부(610)로 요청할 수 있다.

온도감지부(630)는 엣지컴퓨팅장치(200')의 내부 또는 외부에 구성되는 적어도 하나의 온도센서를 포함할 수 있다. 가령 온도감지부(630)는 각 공기흐름 경로에 각각 구비되어 각 경로에 관련되는 온도를 감지하여 제어부(610)에 제공할 수 있다. 따라서, 엣지컴퓨팅장치(200') 내의 온도를 균일하게 유지하기 위하여 엣지컴퓨팅장치(200')는 온도 측정 결과를 근거로 특정 경로의 팬을 지속적으로 가동시킬 수 있다.

저장부(640)는 제어부(610)의 제어하에 데이터를 저장하고 저장한 데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어 저장부(640)는 룩업테이블(LUT) 형태로 데이터를 저장할 수 있으며, 제어부(610)의 요청시 LUT상의 관련 데이터를 출력할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서 제어부(610)는 CPU 및 메모리를 포함할 수 있으며, 원칩화하여 형성될 수 있다. CPU는 제어회로, 연산부(ALU), 명령어해석부 및 레지스트리 등을 포함하며, 메모리는 램을 포함할 수 있다. 제어회로는 제어동작을, 그리고 연산부는 2진비트정보의 연산동작을, 그리고 명령어해석부는 인터프리터나 컴파일러 등을 포함하여 고급언어를 기계어로, 또 기계어를 고급언어로 변환하는 동작을 수행할 수 있으며, 레지스트리는 소프트웨어적인 데이터 저장에 관여할 수 있다. 상기의 구성에 따라, 가령 엣지컴퓨팅장치(200')의 동작 초기에 히팅쿨링처리부(620)에 저장되어 있는 프로그램을 복사하여 메모리 즉 램(RAM)에 로딩한 후 이를 실행시킴으로써 데이터 연산 처리 속도를 빠르게 증가시킬 수 있다.

도 7은 도 1의 엣지컴퓨팅시스템의 동작 과정을 나타내는 흐름도이다.

설명의 편의상 도 7을 도 1 및 도 2와 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엣지컴퓨팅시스템(110)은 가령 러기드 케이스(210)의 내에서 엣지컴퓨팅장치(200)의 공기 흐름 구조에 관련되는 열해석 시뮬레이션 결과를 저장할 수 있다(S700).

또한, 엣지컴퓨팅장치(200)는 시스템 내부로 유입되는 공기의 온도 측정 결과 및 기저장한 열해석 시뮬레이션 결과를 근거로 러기드 케이스(210)의 전면에 위치하는 도어부의 히팅쿨링장치(400)를 제어할 수 있다.

여기서, 공기 흐름 구조와 관련해 보면, 대표적으로 엣지컴퓨팅장치(200) 내에 가변적으로 확장 및 재구성되는 모듈장치를 고려해 볼 수 있다. 모듈장치의 구성이 많으면 그만큼 공기의 흐름은 수월하지 않다. 반면, 모듈장치의 구성이 적으면 공기의 흐름을 수월할 수 있다. 따라서, 이러한 시뮬레이션 결과를 근거로 히팅쿨링장치(400)를 제어하는 것이 바람직하다.

가령, 모듈장치의 구성이 많으면 내부 온도는 부품소자들의 발열에 의해 내부 온도가 높아지며, 이때 외부 온도가 높으면 이에 대하여도 영향을 받게 된다. 구성이 많다는 것은 공기의 흐름이 적다는 것이다. 따라서 이러한 조건을 전반적으로 시뮬레이션하여 얻은 결과를 근거로 현장에 엣지컴퓨팅시스템(110)이 설치될 때 적절하게 이용할 수 있을 것이다.

상기한 내용 이외에도 본 발명의 실시예에 따른 엣지컴퓨팅장치(200)는 다양한 동작을 수행할 수 있으며, 기타 자세한 내용은 앞서 충분히 설명하였으므로 그 내용들로 대신하고자 한다.

한편, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.

여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐시(cache), 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

100: 스마트장치 110: 엣지컴퓨팅시스템
120: 통신망 130: 데이터센터장치
200, 200': 엣지컴퓨팅장치 210: 러기드 케이스
220: 완충장치 300: 본체부
311: 컴퓨팅모듈장치 313: 스위치모듈장치
315: 관리모듈장치 317: 파워모듈장치
319: 팬모듈장치 320: 백플레인
400: 히팅쿨링장치 600: 통신 인터페이스부
610: 제어부 620: 히팅쿨링처리부
630: 온도감지부 640: 저장부

Claims (7)

1. 데이터의 서비스 상황에 근거해 외연을 이루는 본체부의 내부에 컴퓨팅 자원과 스토리지의 가변적인 확장 및 재구성이 가능한 엣지컴퓨팅장치;
   상기 엣지컴퓨팅장치를 내부에 포함하여 4면을 외부 환경으로부터 보호하며, 상기 4면 중 적어도 일면에 도어부를 구성하는 러기드 케이스(rugged case); 및
   상기 엣지컴퓨팅장치와 접하는 상기 도어부의 내면에 구성되어 현장의 온도 변화에 따라 상기 러기드 케이스 내의 온도 상태를 조절하는 히팅쿨링장치;를
   포함하는 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 히팅쿨링장치는, 상기 엣지컴퓨팅장치에 의해 제어되는 열전소자를 포함하는 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 히팅쿨링장치는, 상기 엣지컴퓨팅장치 내의 공기 흐름(air-flow) 구조를 더 반영하여 제어되는 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 엣지컴퓨팅장치는, 상기 히팅쿨링장치와 마주보는 상기 러기드 케이스의 타면에 위치하여 바닥면에 대해 수직하게 구비되는 팬모듈장치를 포함하며,
   상기 히팅쿨링장치는, 상기 팬모듈장치의 구조를 더 반영하여 제어되는 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 엣지컴퓨팅장치는 상기 러기드 케이스의 내로 유입되는 공기의 온도를 모니터링하며, 모니터링 결과 및 기저장한 열해석 시뮬레이션 결과를 근거로 상기 히팅쿨링장치를 제어하는 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 엣지컴퓨팅장치를 상기 러기드 케이스에 고정시키며, 상기 러기드 케이스에서 상기 엣지컴퓨팅장치로 전달되는 충격을 완화시키는 완충장치;를 더 포함하는 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 엣지컴퓨팅장치는 현장에서 시스템 내부로 유입되는 공기의 온도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함하는 현장 온도를 감내하기 위한 엣지컴퓨팅시스템.

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