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엣지 AI의 실제 애플리케이션 이해

Abirami Vina

4분 소요

2024년 11월 12일

엣지 AI가 소스에서 더 빠르고 효율적인 데이터 처리를 가능하게 하여 의료, 제조 및 스마트 홈과 같은 산업을 어떻게 변화시키는지 살펴보십시오.

엣지 AI 기술은 개인용 컴퓨터, IoT 장치 또는 특수 엣지 서버와 같은 장치에서 직접 데이터를 처리하고 분석하여 로컬에서 작업을 처리함으로써 데이터 저장 및 처리를 더 빠르고 접근하기 쉽게 만듭니다. 또한 클라우드 시스템의 일반적인 문제(예: 지연 시간 및 대역폭 제한)를 피하는 데 도움이 되어 더욱 빠르고 안정적인 성능을 제공합니다. 예를 들어, 자율 주행 차량에서는 장애물을 감지하거나 교통 신호에 즉시 대응하는 것과 같은 실시간 의사 결정에 로컬 처리가 필수적입니다. 엣지 AI는 차량에서 직접 데이터를 처리함으로써 원거리 클라우드 서버에 의존할 경우 너무 느릴 수 있는 순식간의 응답을 가능하게 합니다.

엣지 AI는 점점 더 인기를 얻고 있으며, 글로벌 시장은 2034년까지 1,430억 6천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 다양한 산업 분야에서 엣지 AI를 사용하여 워크플로를 개선하고, 작업을 자동화하고, 혁신을 촉진하는 동시에 지연 시간, 보안 및 비용과 같은 문제를 해결하고 있습니다.

이 기사에서는 엣지 AI가 의료제조와 같은 분야에서 어떻게 변화를 일으키고 있는지, 그리고 엣지 AI를 실제로 적용할 때 유념해야 할 몇 가지 사항을 살펴보겠습니다. 시작해 보겠습니다!

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그림 1. 글로벌 엣지 AI 시장.

엣지 AI 작동 방식

엣지 AI는 엣지 컴퓨팅과 인공 지능(AI)을 결합합니다. 엣지 컴퓨팅은 데이터가 생성되는 위치에 더 가까운 곳에서 데이터를 처리하여 실시간 분석, 향상된 안정성 및 비용 절감을 가능하게 하는 기술 프레임워크입니다. AI 구성 요소는 머신 러닝 알고리즘을 엣지로 직접 가져와 장치가 로컬에서 지능적인 결정을 내릴 수 있도록 합니다. 이 접근 방식은 중앙 집중식 클라우드 또는 데이터 센터의 필요성을 줄여 처리 지연을 유발할 수 있습니다. 클라우드는 더 복잡한 데이터 저장, 대규모 분석 및 AI 모델 업데이트에 계속 사용될 수 있으며, 엣지 AI가 제공하는 더 빠르고 로컬화된 처리를 보완합니다.

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그림 2. 엣지 AI 개요.

다음은 엣지 AI 시스템의 작동 방식입니다.

  • 데이터 수집: 장치의 센서는 산업 환경에서 온도 판독값 또는 장비 상태와 같은 환경에서 원시 정보를 수집합니다.
  • 데이터 정리: 수집된 데이터는 노이즈를 필터링하고 관련 세부 정보에 집중하기 위해 장치에서 빠르게 처리됩니다.
  • 예측: 정리된 데이터는 엣지 장치 내에 직접 내장된 AI 모델에 의해 분석됩니다.
  • 의사 결정: 분석을 기반으로 AI 시스템은 결정을 내리고 필요한 조치 또는 응답을 시작합니다.

엣지 AI 대 클라우드 AI

엣지 AI와 클라우드 AI는 AI 구현에 대한 두 가지 뚜렷한 접근 방식으로, 각각 고유한 이점과 절충점이 있습니다. 엣지 AI에 대해 이미 논의한 바와 같이 데이터는 로컬 장치에서 직접 처리되어 짧은 지연 시간, 향상된 개인 정보 보호 및 인터넷 연결에 대한 최소한의 의존성을 보장합니다. 

엣지 AI와 달리 클라우드 AI는 원격 서버를 사용하여 데이터 처리를 수행하므로 더 큰 확장성과 유연성을 제공합니다. 그러나 이는 종종 인터넷을 통한 데이터 전송의 필요성으로 인해 더 높은 지연 시간과 증가된 대역폭 사용량이라는 대가를 치릅니다. 클라우드 AI는 또한 중요한 데이터를 외부 서버로 전송하고 저장해야 하므로 개인 정보 보호 문제를 야기할 수 있습니다.

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Fig 3. 엣지 AI vs. 클라우드 AI

또 다른 중요한 차이점은 클라우드 AI와 관련된 비용 및 네트워크 부담입니다. 강력한 원격 서버에서 처리하는 것은 특히 비디오나 오디오와 같이 많은 양의 데이터를 처리할 때 비용이 많이 들 수 있으며, 이 데이터를 네트워크를 통해 스트리밍하면 네트워크에 더 큰 부담을 줍니다.

엣지 AI는 장치에서 직접 데이터를 처리하여 이러한 문제를 해결하고 클라우드 관련 비용을 절감하며 네트워크 부하를 줄이고 중요한 정보를 현장에서 안전하게 유지합니다. 원시 데이터를 보내는 대신 최종 결과(또는 추론)만 일반적으로 전송되므로 더욱 효율적이고 개인 정보 보호에 중점을 둔 솔루션을 제공합니다.

이미지 인식을 위한 엣지 AI

컴퓨터 비전 애플리케이션은 주로 이미지와 비디오와 같이 미리 정의된 형식이 없는 비정형 데이터의 방대한 양을 분석하는 경우가 많습니다. 이 모든 데이터를 처리하기 위해 원격 클라우드 서버로 보내는 것은 실시간 모니터링이 필요한 상황에서는 비효율적일 수 있습니다. 이 문제에 대한 훌륭한 해결책은 엣지 장치에서 컴퓨터 비전 모델을 실행하는 것입니다. 

Ultralytics YOLO11과 같은 컴퓨터 비전 모델은 클라우드에서 학습되는 경우가 많지만 엣지에서 배포되어 현장에서 직접 실시간 애플리케이션을 지원할 수 있습니다. YOLO11은 즉각적인 응답이 필요한 작업에 특화되어 설계되었으며, 보안 시스템, 품질 관리 시스템 및 스마트 홈 장치와 같은 애플리케이션에 특히 유용합니다. 이러한 애플리케이션은 시각 정보(카메라, 센서 등)가 수집되는 바로 그 위치에서 로컬로 데이터를 처리할 때 더욱 효율적으로 작동합니다.

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Fig 4. 엣지에서의 컴퓨터 비전 모델 배포.

엣지 AI 애플리케이션

이제 엣지 AI가 무엇인지 살펴보았으니 실제 애플리케이션을 자세히 살펴보겠습니다. 

헬스케어 애플리케이션의 엣지 AI

신속한 진단과 우수한 환자 관리는 모든 의료 시설의 최우선 과제이며, 엣지 AI는 이러한 목표를 달성하는 데 중요한 역할을 합니다. 의료 서비스 제공자는 엣지 AI와 스마트 장치의 사용을 통해 혁신적인 변화를 목격하고 있습니다. 이러한 기술은 함께 더 빠르고 안전하며 반응성이 뛰어난 의료 시스템을 구축합니다.

예를 들어, 엣지 AI로 구동되는 웨어러블 장치는 심박수, 혈압, 혈당 수치 및 호흡과 같은 활력 징후를 지속적으로 모니터링할 수 있습니다. 심지어 갑작스러운 낙상을 감지하고 간병인에게 즉시 알릴 수도 있습니다. 구급차에서 엣지 AI는 환자 모니터의 데이터를 현장에서 분석할 수 있습니다. 분석에서 수집된 통찰력은 의사와 공유되어 환자가 병원에 도착하기 전에 치료를 준비하는 데 도움이 될 수 있습니다.

엣지 AI는 의료진의 객체 탐지와 같은 애플리케이션을 위해 컴퓨터 비전 모델YOLO11배포를 지원할 수도 있습니다. 이 특정 애플리케이션은 실시간으로 실내에서 의료 전문가의 위치와 움직임을 파악하여 안전 프로토콜 준수를 모니터링하고 상황 인식을 향상시키는 데 중점을 둡니다.

객체 탐지는 직원이 시술 중에 올바르게 배치되었는지, 장비 주변의 안전한 위치 유지와 같은 위생 및 안전 지침을 준수하는지 확인하는 데 도움이 될 수 있습니다. 엣지 AI를 사용하면 수술실에서 지속적인 클라우드 연결 없이도 귀중한 통찰력을 제공하여 개인 정보를 보호하고 의료 팀에 즉각적인 피드백을 제공할 수 있습니다.

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Fig 5. YOLO11을 사용하여 병원 직원을 모니터링하는 예.

산업 자동화를 위한 엣지 AI

전 세계의 제조업체는 엣지 AI 기술을 사용하여 운영 속도를 높이고 효율성과 생산성을 향상시키고 있습니다. 센서 및 IoT 장치의 실시간 데이터를 사용하여 엣지 AI는 예측 유지 관리를 가능하게 하여 공장에서 장비 고장의 초기 징후를 감지하고 주요 문제가 발생하기 전에 고장을 예측할 수 있습니다. 이러한 사전 예방적 접근 방식은 가동 중지 시간을 줄이고 장비 수명을 연장하며 원활한 운영을 유지하는 데 도움이 됩니다. 

엣지 AI는 또한 Vision AI를 사용하여 제품 결함을 포장하여 배송하기 전에 잡아내어 품질 관리를 개선합니다. 엣지 AI는 이미지와 비디오를 현장에서 직접 분석하여 결함을 신속하게 식별하고 고품질 제품만 고객에게 전달되도록 보장할 수 있습니다. 즉각적인 피드백을 통해 제조업체는 즉시 문제를 해결하여 낭비를 줄이고 제품 표준을 개선하며 고객 만족도를 높일 수 있습니다.

가정의 IoT 장치를 위한 엣지 AI

누군가 접근하면 자동으로 울리는 스마트 초인종부터 방이 비어 있을 때 꺼지는 조명까지, 스마트 홈은 엣지 AI를 사용하여 거주자의 삶의 질을 향상시키는 장치로 가득 차 있습니다. 거주자가 문 앞에 누가 있는지 확인하거나 스마트폰을 통해 집 온도를 조절하려는 경우, 엣지 기술은 원격 서버에 의존하는 대신 현장에서 직접 데이터를 처리하여 이를 가능하게 합니다. 엣지 AI를 사용하면 거주자의 개인 정보를 보호하고 개인 데이터에 대한 무단 액세스 위험을 줄일 수 있습니다.

홈 자동화와 관련하여 엣지 AI의 로컬 처리는 즉각적인 피드백이 필요한 애플리케이션에 매우 중요합니다. 이러한 애플리케이션에는 보안 시스템, 조명 시스템 및 환경 제어가 포함됩니다. 엣지에서 데이터를 처리함으로써 스마트 홈은 인터넷 연결 없이 독립적으로 작동할 수 있습니다. 또한 엣지 AI와 통합된 컴퓨터 비전은 가정 내 접근성을 향상시킬 수 있습니다. 인간 자세 추정과 같은 기술을 사용하여 조명이나 TV와 같은 가정 내 다른 시스템을 제어하기 위한 손 제스처 감지 시스템을 만들 수 있습니다.

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Fig 6. 엣지 AI 지원 스마트 홈 제어 시스템.

과제 및 제한 사항

엣지 AI 시스템은 제공하는 이점에도 불구하고 여전히 진화하고 있으며 특정 과제와 제한 사항에 직면해 있습니다. 엣지 AI 솔루션을 비즈니스 또는 가정에 통합하기 전에 고려해야 할 몇 가지 제한 사항은 다음과 같습니다.

  • 보안 위험: 엣지 AI는 데이터를 로컬에 보관하여 보안을 강화하지만 주로 인적 오류와 안전하지 않은 암호로 인해 로컬 수준에서 몇 가지 위험에 직면하기도 합니다. 
  • 제한적인 컴퓨팅 성능: 엣지 AI 시스템은 일반적으로 클라우드 기반 AI보다 컴퓨팅 성능이 낮아 특정 작업으로 제한됩니다. 클라우드는 대규모 모델을 처리할 수 있지만, 엣지 AI는 더 간단하고 작은 작업에 적합합니다.
  • 장비 호환성 문제: 특히 비즈니스 환경에서 엣지 AI는 다양한 장비 유형으로 인해 어려움을 겪을 수 있으며, 호환성 문제는 호환되지 않는 장비를 함께 사용할 때 결함 및 오류로 이어질 수 있습니다.

엣지의 힘 활용

엣지 AI는 데이터가 생성되는 위치에서 직접 데이터를 처리하여 산업 현장에서 더 빠른 작업과 더 스마트한 의사 결정을 가능하게 합니다. 이러한 접근 방식은 운영 속도를 높이고, 데이터 보안을 강화하며, 인터넷 비용을 절감합니다. 

헬스케어, 제조, 스마트 홈과 같은 분야에서 엣지 AI는 효율성을 높이고 지속적인 클라우드 액세스 없이도 신속한 의사 결정을 지원합니다. 잠재적인 보안 위험 및 복잡한 작업에 대한 제한된 용량과 같은 몇 가지 제약 사항이 있지만, 엣지 AI는 실시간으로 작업을 관리하는 능력 덕분에 미래를 위한 가치 있는 도구입니다.

자세한 내용은 GitHub 리포지토리를 방문하여 커뮤니티에 참여하십시오. 솔루션 페이지에서 자율 주행 자동차농업 분야의 AI 애플리케이션을 살펴보십시오. 🚀

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