​데이터와 소프트웨어 연결 워크플로 작업 시 해야 할 일과 하면 안 되는 일 – 파트 2

​​"안녕하세요! 다시 만나 반갑습니다. NI의 최고 현장 적용 책임 엔지니어 Dan Eaton입니다. 저는 2005년, 그러니까 17년 정도 엔지니어링 부문에서 일했고 ADAS와 자율 주행 (AD) 관련 작업을 시작한 지는 5년 가량 되었습니다. 저는 자동차 산업 고객, 특히 주요 글로벌 OEM과 긴밀하게 작업하고 있습니다. 이 기사 시리즈의 파트 2에서는 제가 축척한 인사이트와 경험을 소개할 것인데 이를 통해 다른 사람들이 모범 사례를 적용하고 제가 얻은 교훈을 통해 위험을 피할 수 있었으면 합니다. 바로 본론으로 들어가 지난 번에 다룬 내용에 뒤이어 살펴보겠습니다.”

도로 테스트 및 데이터 로깅 (계속)

지난 호(2023년 Automotive Journal 제1권)에서 이미 외부 로거의 데이터 처리량과 동기화에 대해 다뤘습니다. 오늘은 ADAS 및 AD 데이터 로깅의 세 번째 스펙인 데이터 스토리지를 다루면서 소프트웨어 연결 워크플로 (그림 1 참조)에 대해 계속해서 살펴보겠습니다.

^{그림 1: 엔드 투 엔드 AD 검증 워크플로 및 데이터 흐름}

ADAS 및 AD 데이터 로깅을 위한 데이터 스토리지

첫 번째 기사에서 우리는 차량 한 대에서 캡처해 저장해야 하는 데이터 양이 하루에 수백 테라바이트에 이를 수 있다는 점을 알게 되었습니다. 8시간 연속으로 주행하면 최대 144 TB의 스토리지 용량이 필요할 수 있습니다 (5 GB/s × 3600 s/시간 × 8 시간). 이 요건은 높은 처리량 (쓰기 속도)과 엄청난 양의 용량을 모두 갖춘 스토리지를 반드시 장착해야 한다는 점을 나타냅니다. 그러나 데이터를 획득하여 차량 내 스토리지 디바이스에 모두 저장했다고 해서 끝이 아닙니다. 오히려 여기서부터 과제가 시작됩니다. 어떻게 하면 데이터 세트를 신속하게 언로드 또는 오프로드할 수 있을까요? 방대한 양의 데이터를 클라우드 또는 IT 인프라에 안전하게 업로드하여 랩으로 가져와 실제 알고리즘 교육과 검증에 사용하려면 어떻게 해야 할까요? 모든 것이 잘 연결된 대도시에서부터 시골이나 무인도까지 전 세계에 100대 이상의 차량이 있다면 어떻게 해야 할까요? 저는 지금까지 이러한 물음과 씨름하는 조직을 많이 보았습니다. 이제 첫 번째 단계인 순수한 온보드 스토리지 용량부터 시작하여 이러한 항목을 하나씩 차근차근 살펴보겠습니다.

100TB 이상을 저장할 수 있는 SSD 스토리지 드라이브 구입은 쉬울 것이라고 생각하는 분이 있을 것입니다. 잘 규제된 IT 환경에서 작업하는 경우 이는 맞는 말일 수 있습니다. 그러나 차량에서 IT 또는 서버급 디바이스 실행에 대해 이야기하게 되면 문제는 더 어려워집니다. 여러 가지 요인 때문에 차량 내 IT 스토리지 시스템 사용을 어렵게 또는 불가능하게 만드는 문제가 추가됩니다. 가장 먼저 떠오르는 문제는 공급 전압 (일반적으로 12 VDC), 온도 범위, 습도, 크기, 전력 소비, 기계적 견고성 (충격 및 진동) 등입니다. 아, 오해하지 마세요. 이러한 기준 중 일부를 충족하는 IT 스토리지 디바이스는 찾을 수 있습니다. 하지만 디바이스 한 대에서 이 기준을 모두 충족한다는 것은 매우 어려운 문제란 뜻입니다.

때문에 휴대용 확장 드라이브와 같은 IT 등급이 아닌 더 작은 스토리지 디바이스를 사용하는 경우가 종종 있습니다. 일반적으로 USB 3.x 또는 Thunderbolt™ 연결을 함께 사용하는 최대 20TB 이상의 적절한 용량은 시중에서 찾을 수 있습니다. 이러한 드라이브는 플러그 앤 플레이 연결이 가능하지만 초당 수 기가바이트의 데이터 처리량 속도를 지속적으로 유지할 수 없습니다. 이와 같은 휴대용 확장 드라이브는 데이터 전송 속도가 느리긴 하지만 용량 측면에서 충분할 수 있습니다. 하지만 이러한 드라이브는 빈번한 읽기와 쓰기 용도로 제작된 제품이 아니라는 점을 간과하는 경우가 많습니다. 이러한 실수는 빠르게 품질 문제로 이어질 수 있고 데이터 스토리지가 고갈될 수 있습니다. 유용하고 관련성이 높은 데이터는 말할 것도 없고 몇 시간이나 이동하는 동안 데이터를 전혀 수집하지 못하고 돌아가는 것은 매우 속상하거나 더 큰 비용이 드는 문제가 됩니다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 절충안을 찾아야 하고, 이는 IT 분야와 자동차 로깅 분야가 더 긴밀하게 협력해야 한다는 의미입니다.

NI는 여기에서 언급한 하드 드라이브 워크플로 과제를 해결하기 위해 Seagate와 파트너 관계를 맺었습니다. Seagate는 5GB/s 이상의 쓰기 속도에 (기사 작성 시점을 기준으로) 최대 92TB SSD를 갖춘 Lyve Mobile Array 드라이브를 제공합니다. 이 드라이브는 표준 복수 배열 독립 디스크 (RAID) 기술을 사용하며 핫 스왑이 가능합니다. 케이블로 연결된 PCI Express Gen 3 카드를 통해 PCI Express 버스에 직접 연결하면 필요한 데이터 처리량을 얻을 수 있습니다. 데이터 처리량 또는 디스크 공간이 더 많이 필요한 경우 케이블로 연결된 또 다른 PCI Express Gen 3 디바이스와 Lyve Mobile Array를 추가해 새로운 요건에 맞게 확장할 수 있습니다.

ADAS 및 AD 로깅 데이터 오프로드

지금까지 용량과 이미 언급한 데이터 처리량을 중점으로 차량 내 스토리지의 첫 번째 단계를 살펴보았습니다. 이제 다음으로 차량, 보다 정확하게는 차량 플릿에서 데이터를 오프로드하거나 오프보딩하는 방법에 대해 살펴보겠습니다 (그림 2). 다음과 같은 세 가지 접근 방식이 바로 떠오르네요. 첫 번째는 무선 또는 모바일 데이터 전송이고, 두 번째는 차량이 차고나 정비소로 복귀한 후 유선으로 연결하는 방법이며, 세 번째는 차량에서 스토리지 디바이스 또는 드라이브를 물리적으로 분리하는 방법입니다.

^{그림 2: SAE 레벨 2 이상인 자동차의 ADAS 및 AD 데이터 수명 주기 과제}

무선 또는 모바일 데이터 전송은 언제 어디서나 데이터를 이용할 수 있어 선호됩니다. 하지만 현실적으로 생각해 보면 전 세계에서 모바일 데이터 범위는 상당히 다릅니다. 그리고 향후 5G 또는 6G 시대가 도래해도 초당 수 기가바이트에 해당하는 방대한 양의 데이터를 이러한 네트워크에서 처리할 수는 없습니다. 로깅된 데이터의 대부분에는 모바일 네트워크를 사용하는 것이 비현실적입니다. 긴급하게 사용하기 위해 특정 단일 코너 또는 엣지 케이스 시나리오를 랩으로 다시 전송하는 등 특별한 경우가 있지만 사실상 모바일 또는 무선 데이터 전송은 실제로 실행 가능한 옵션이 아닙니다.

다음 방법은 전기 자동차를 충전하는 방식과 비슷한 유선 데이터 전송입니다. (자동차 과급 충전에 걸리는 시간을 줄이는 데 진전이 있다는 사실이 놀랍지 않나요?) 당연히 시간은 ADAS, 특히 카메라 시스템에서 기록된 데이터를 오프로드할 때 중요한 요소입니다. 

차량당 144 TB와 오프보드용 100 Gbit (이론적으로는 12.5 GB/s) 이더넷 인터페이스를 고려하여 다시 계산해 보겠습니다. 이러한 양의 데이터 전송은 쉽게 3시간 (144 × 1024 GB / 12.5 GB/s ≈ 3시간 16분) 이상 걸리기 때문에 로깅 차량 충전이 더 해결하기 쉬운 과제라는 것을 금세 알 수 있습니다. 야간 오프로딩이 실행 가능한 옵션일 수 있지만 이 프로세스는 하루에 최대 150 TB의 로깅 캠페인을 처리할 수 있는 온보드 스토리지 디바이스와 페어링되어야 합니다.

마지막으로 차량에서 스토리지 디바이스를 물리적으로 추출하는 방법이 있습니다. 앞서 언급한 바와 같이 (2023년 Automotive Journal 제1권참조) USB 드라이브는 옵션으로 고려할 수 없습니다. 단순하게 스토리지 용량이 제한적이고 휴대용 확장 드라이브 섹션의 앞부분에서 언급했던 기타 요인들 때문입니다. 이러한 기준 외에 물리적 오프로드에서 고려해야 할 사항에는 무엇일까요? 다음 세 영역을 자세히 살펴보겠습니다.

• 편리한 사용—운전자가 스토리지 디바이스를 쉽게 교체할 수 있어야 합니다 (차량에서 전체 드라이브를 분리한 후 빈 드라이브를 다시 차량에 장착). 그래야 기술적 전문 지식이 없어도 많은 시간을 들이지 않고 작업할 수 있습니다.

• 전자 장치를 물리적으로 장착하고 분리할 때 종종 커넥터가 마모될 수 있습니다. 강력한 기계적 설정은 로깅 솔루션의 수명과 가동 시간을 지키기 위한 또 다른 필수 요소입니다. 플러그를 꼽고 뽑을 수 있는 횟수가 적어 기계적 설정이 제한되는 것을 원치 않을 것이며 기계적 견고성은 당연히 편리한 사용과 연결됩니다. 스토리지를 제대로 장착하거나 분리하지 않아 데이터 전송이나 전원 연결이 손상되어 또 다른 장애가 발생하는 것을 원치 않을 것입니다. (다시 한 번 말씀드리면, 여기서는 RAID 시스템에 대해 설명하고 있습니다.)

• 분리한 드라이브를 데이터 수집 스테이션, 데이터 센터 또는 검증 랩으로 바로 가져와 실제로 데이터를 복사하는 방법을 알아보겠습니다. 또한 차량 플릿이 현장에 나갈 때마다 계속해서 로깅하려면 빈 스토리지 디바이스를 사용할 수 있어야 한다는 사실을 잊지 마십시오! 

급작스럽지만 데이터 로지스틱스 과제는 디지털 세계에만 국한되지 않으며, 하드웨어를 전 세계로 배송해야 하는 요건 때문에 물리적 환경에서도 과제가 되었습니다. 이러한 맥락에서 우리는 데이터 보안의 필요성을 확실하게 느꼈습니다. 누구도 이 귀중한 자산이 (지금은 다시 실제 세상을 떠돌고 있음) 데이터 조작이나 데이터 도난에 노출되는 것을 원치 않기 때문입니다. 데이터 암호화와 키 관리는 데이터 파이프라인의 전략과 구현에 중요한 주제입니다.

이것으로 데이터와 소프트웨어 연결 워크플로 구현의 모범 사례와 교훈에 관한 기사를 마치겠습니다. Automotive Journal의 다음 호에는 Dan이 얻은 인사이트에 관한 기사가 계속해서 게재됩니다. NI의 목표는 일련의 소프트웨어와 하드웨어 솔루션을 통해 조직이 데이터와 소프트웨어 연결 워크플로를 구현할 수 있도록 하는 것입니다 (그림 3). NI는 고객과 파트너가 빠르게 개발하고 테스트를 전략적 이점으로 활용하여 제품 성능을 향상시킬 수 있도록 지원하고자 합니다.

^{그림 3: 데이터와 소프트웨어 연결 ADAS 및 AD 검증 워크플로를 지원하는 NI 솔루션 포트폴리오}

다음 단계:

• NI의 ADAS 및 AD용 고대역폭 차량 내 데이터 로깅 솔루션에 대해 자세히 알아보기
• NI의 ADAS 및 AD HIL 테스트 시스템으로 테스트 범위를 최대로 확대
• NI의 ADAS 및 AD 재생 테스트 시스템으로 ADAS 및 AD 기능의 안전한 작동 보장
• 연결된 ADAS 및 AD 검증 워크플로를 위한 NI의 노력에 대해 자세히 알아보기
• 2023년 하반기 NI Automotive Journal에서 더 많은 내용 읽기

^{Thunderbolt 및 Thunderbolt 로고는 미국 및 여러 나라에서 Intel Corporation 또는 그 자회사의 등록 상표입니다.}