CPS (Cyber Physical System)

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CPS
CPS (CYBER PHYSICAL SYSTEM)
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1.
필요성
2.
CPS에 대한 산업적경제적 접근
3.
CPS에 대한 기술적 해석
4.
CPS가 가져올 미래 사회의 모습
5.
시사점
1. CPS의 필요성

CPS란?
사이버물리시스템 (CPS, Cyber-Physical System)은 물
리 시스템 및 프로세스와 컴퓨팅의 통합으로 탄생하였으
며, 센서와 액추에이터를 이용해 물리 프로세스를 모니
터링 함으로써 물리 시스템에 새로운 특성과 능력을 제
공한다.
 CPS란 사이버시스템 (cyber system)과 물리시스템
(physical system)의 통합적 시스템으로, 통신 및 제어
기능이 물리세계의 사물과 융합된 형태를 지칭함
 CPS는 CPS는 기존 임베디드 시스템의 미래지향적이고
발전적인 형태로 이해할 수 있으며, 에너지, 전력망, 교통
시스템, 공공기초시설, 건강진료 등 매우 복잡한 핵심인
프라가 모두 CPS의 적용대상에 해당됨

CPS는 모든 사물들이 서로 연결되어 정보를 교환하
는 사물인터넷(Internet of Things)에서 컴퓨팅과 물
리 세계가 네트워킹을 통해 유기적으로 융합되어 사
물들이 서로 소통하며 자동적, 지능적으로 제어되어
지는 시스템
CPS

2
CPS
3

CPS의 등장배경
다양한 지능형 장치 및 유비쿼터스 무선 통신 기기가 급증하
고 컴퓨팅 및 메모리성능의 발전이 지속되면서 여러 응용분
야에 컴퓨팅이 미치는 영향도 증가할 것으로 전망됨
 컴퓨팅으로 대표되는 사이버 세계의 기능이 미래에는 훨씬
더 광범위한 분야의 물리적 세계와 접목하여 그 활용도가 증
가할 것으로 판단됨
 의료기기, 자동차, 로봇, 항공기, 보안 및 감시시스템 등 대부
분의 컴퓨터탑재 물리시스템들은 구성 요소의 복잡성 증가
로 전체 시스템의 결함 가능성이 증대되고 있음
 따라서 각종 재난과 사고를 미연에 방지할 뿐만 아니라, 고
신뢰성을 보장하는 무결점(zero-defect) 지능 시스템의 필요
성 제기

CPS

CPS, IT기반 융복합의 이론적 토대

통상 물리시스템은 시간의 흐름에 따라 변화하는 반면, 컴퓨
터로 대변되는 사이버시스템은 논리의 흐름에 따라 변화하
는 본질적 차이가 있음
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
CPS 메가트랜드
CPS

CPS의 학문적 정립 및 기술 구현은 향후 국가 인프라, 운송,
전력망, 산업 자동화,의료․헬스케어, 국방, 농업 등 실로 다양
한 분야에서 인류 삶의 질 및 복지 향상과 안전성 제고에 커
다란 혁명을 가져올 것으로 기대됨
초소형 센서에서 초대규모 인프라까지 임베디드 시스템이
산업 전 영역에서 널리 활용되고 있으며, 이에 따라 임베디드
기기의 수 및 생산되는 데이터의 양이 폭발적으로 증가하고
있음
 대규모 통합 및 상호 연동: 임베디드 기기들은 유무선 네트워
크를 통해 서로 통합되고 상호 연동되고 있음 (Networked
CPS가 메가트랜드)
 자율성: 임베디드 기기들은 사용자의 개입 없이 자율적으로
외부 세계와 소통하는 방향으로 발전하고 있음

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
스마트한 신세계를 여는 미래지향적 임베디드 시스템으로서
의 CPS
CPS
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2. CPS에 대한 산업적 경제적 접근

IT기반 창조경제 실현을 위한 Key Enabler로서의 CPS

CPS
CPS가 사이버와 물리 세계의 상관관계를 이해하는 방식에
일대 변혁을 가져옴.
의료 수준의 개선과 상승하는 의료비 억제를 위한 국가 의료 시스템
혁신
 에너지 낭비 및 비용 절감을 목적으로 한 국가 전력 생산 및 배전망
의 혁신
 생활에 수반되는 비용 및 위험 감소를 목적으로 한 국가 수송망 및
기반구조의 혁신

CPS 및 이에 기반한 IT기술을 각종 산업 분야에 적용한다면
국가 경제의 신성장동력 창출 및 창조경제 실현에 기여
 CPS는 또한 국가 자원 배분·활용 효율성 측면에서의 사회적
요구를 충족시킬 수 있는 무한한 가능성을 제공
 CPS는 여러 핵심 산업의 토대 역할을 하는 핵심 기술로 급부
상할 것으로기대됨

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
미래 응용분야

CPS는 새로운 제품 및 서비스에 대해 혁신적인 기회를 창출
할 수 있는 다양한도메인에 적용될 수 있으며, 이에 따른 경
제적 효과는 막대할 것임
CPS
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3. CPS에 대한 기술적 해석

왜 CPS 연구개발이 필요한가
CPS를 통해 융·복합 연구의 새로운 패러다임 개척 필요
 CPS는 실시간 재난 대응 시스템, 지능형 교통시스템, 지능
형 전력망 등의 미래지향적 시스템들을 구현하기 위해 필수
적인 기초 융합학문으로 자리매김할 것으로 기대됨

CPS는 과학적 발전과 경제적 수익 측면에서 중대한 파
장을 일으킬 것임


CPS

국가 전력망 및 교통 제어시스템과 같은 다수의 대규모 시스
템들에 이용되는 모니터링 및 제어용 설비와 컴퓨터들은 물
리적으로 분산되어 있음
미래의 CPS가 실현되려면 반드시 해결되어야 할 많은
기술적 문제들이 존재하며,따라서 집중적인 연구개발
투자가 필요함

사이버 세계와 물리 세계 간의 인터페이스는 수많은 감지장
치, 컴퓨팅 및 통신 장치들과 다양한 유형의 액추에이터들로
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연구개발을 통해 센서 데이터를 수집하고 전송하며, 상황인
식을 위해 센서를 융합하고, 그리고 실시간에 제어동작을 수
행할 수 있는 메커니즘 및 프로토콜들이 제안
 분산형 감지, 데이터 융합, 제어, 보안, 프라이버시, 시스템
강건성(robustness) 등이 대표적인 기술적 과제임

CPS에서의 기술적 과제
CPS

분산 감지, 데이터 융합 및 제어
 보안
 프라이버시
 강건성


CPS 연구·개발 사례

Google의 클라우드 로보틱스

안드로이드와 호환되는 자바기반의 ROS(Robot OS)인 rosjava 개
발에 착수. 카메라, 시계, 자전거, 가전제품 등 모든 사물을 상호 연
결하는데 안드로이드 OS가 핵심 역할로 자리 잡음
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

Android Cellphone NXT Robot

RoboEatrh 프로젝트 (EU)


핸드폰에 장착된 카메라, 마이크, 센서로부터의 정보를 무선 통신을
통해 클라우드에서 전달·처리하여 맵 정보 등을 다운로드. 새로운 상
황을 대처하기 위해 새로운 App을 다운로드하여 새로운 태스크 수
행
CPS

클라우드를 활용하여 로봇 자원(배터리, 메모리, 센서 등)을 줄이면
서도 고도의 컴퓨팅을 요하는 업무를 수행하는 효용성이 높은 저가
의 로봇 개발
로봇들이 인터넷을 통해 서로 지식을 가공하고 교환하며 재활용하
여 다른 로봇이 복잡한 작업을 할 수 있도록 해주는 클라우드 기반의
플랫폼을 구축하는 프로젝트
Google의 무인 드라이브 자동차

구글에서는 카메라, 레이더 센서 등 상황 정보 수집에 필요한 센서들
을 장착한 자동차를 제어하는데 있어서 경로 계획 등의 고수준 판단
에 필요한 프로세싱을 클라우드에서 처리하는 클라우드 기반 무인
드라이브 자동차를 개발
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4. CPS가 가져올 미래 사회의 모습

사회 경제적 측면의 미래상
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


CPS
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지능형 원격 맞춤의료 서비스
각종 재난과 사고의 실시간 대응을 통한 안전한 사회 실현
에너지 절약 및 보존의 혁신적 변화
안전한 교통시스템 실현
사람들이 일하고 소통하는 방식과 일상생활의 대변혁
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
기술적 측면의 미래상



CPS

CPS 융합과학 신학문 개척
응용·실용화 연구로의 수직적 연계
시스템 신뢰도, 안전성 및 예측가능성 향상을 위한 CPS 원천
기술 개발 및 이에 기반한 신개념 무결점 지능시스템 발명 기
대
장기적으로 국가 인프라, 운송, 전력망, 산업 자동화, 의료·헬
스케어, 국방, 농업 등의 분야에 적용 및 실용화함으로써 시
스템 신뢰성, 안전성 등을 근본적으로 혁신하며, 각종 재난·
사고를 설계단계에서 방지
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5. 시사점
CPS는 신뢰성, 안전성, 보안성, 자율성 및 실시간성을
보장하는 무결점 (zero-defect) 지능 시스템 실현을 목
표로 함
 CPS는 다양한 응용분야들과의 창조적 연계를 통해 새
로운 융복합 패러다임을 개척하고 국가·지역 과학기술
발전에 기여할 것으로 기대됨
 CPS는 국가 인프라, 운송, 전력망, 의료 헬스케어, 국방,
농업 등 실로 다양한 분야에서 인류 삶의 질 및 복지 향
상과 안전성 제고에 커다란 혁명을 가져올 것으로 기대
됨
 CPS는 인간이 물리적 세계와 소통하는 방식을 혁신시
킬 것임

CPS
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