AWS IoT 원격 분석 기능을 활용하여 획기적인 동력 전달 장치를 제작하고 안전성을 개선한 Luxoft와 Vantage Power

“Luxoft가 Vantage Power와 협력하에 AWS를 활용하여 개발한 솔루션은 커넥티드 차량의 데이터를 사용하여 매우 유용한 정보와 기능을 제공할 수 있습니다. 이 솔루션에서는 복잡한 데이터가 몇 초 만에 실행 가능한 정보로 변환되어 플랫폼에 표시됩니다.”

Sam Mantle(Luxoft 디지털 엔터프라이즈 부문 관리 책임자)

고중량 차량의 탄소 배출량 감소

오늘날에는 정부 그룹, 지역별 압력 단체 등 전 세계 여러 기관의 요구에 따라 기업들이 환경 보호를 위한 '저탄소 경제’를 육성할 수 있는 방법을 찾아야 합니다. 운송 분야의 대다수 차량/부품 제조업체는 자동차 전기화를 통해 가스 엔진에서 배출되는 유해 가스를 줄이기 위해 노력해 왔습니다.

이러한 추세에 따라 가용/상용 경차 분야의 저탄소 기술 도입률이 지난 몇 년간 꾸준히 증가했고, 추가 기술도 계속 개발되고 있습니다. 반면 고중량 차량 분야의 경우 저탄소 기술 도입이 지지부진한 상태로 유지되면서 혁신 추진이 지연되어 왔습니다.

세계 각국의 정부에서 기술 변경을 유도하는 법안이 속속 통과되고 있습니다. 예를 들어 런던에서는 2025년까지 무공해 버스만 구매하고, 2020년까지 Euro IV 표준에 맞게 모든 버스를 업그레이드하고, 초저공해 지역 운행 차량을 하이브리드 또는 완전 전기차로만 구성하겠다고 공표했습니다.

고중량 차량 및 차량 시스템 제조업체는 갈수록 증가하는 수요와 관련 법률 조항에 대응하기 위해 신기술을 빠르게 출시하려 노력합니다. 이에 따라 대다수 OEM(Original Equipment Manufacturer)이 정해진 제품 스트림에 얽매여 몇 년씩 테스트를 거치지 않고도 제품을 더 빨리 출시하게 될지도 모릅니다.

이러한 상황에서 OEM과 운영자에게는 신기술을 배포한 후 현장에서 추적하고 모니터링할 수 있는 솔루션이 필요합니다. 이 솔루션을 통해 운영 데이터를 수집하면 차량 사용 기간 동안 발생할 가능성이 있는 문제를 방지할 수 있습니다. 추적과 모니터링을 수행하면 고품질 부품을 공급하고, 제품을 개선할 수 있는 시나리오를 모니터링하고, 규정 준수를 증명할 수 있습니다.

Vantage Power에는 다양한 운영 데이터를 수집하기 위해 동력 전달 장치, 차량 제어 소프트웨어, 그 밖에 기존 시스템에 긴밀하게 통합할 수 있는 차량 원격 분석 시스템이 필요했습니다. 이렇게 수집된 데이터를 활용하면 차량 및 부품 성능과 관련한 포괄적 정보를 제공할 수 있다고 판단했기 때문입니다. Vantage Power는 고객이 배터리 사용 초기에 셀 수준의 결함을 탐지하여 문제를 완화할 수 있도록 리튬 이온 배터리 시스템을 엄격하게 모니터링하는 방식을 마련하고자 했습니다. 이러한 모니터링을 수행하면 버스당 5만 달러 이상의 비용이 발생할 수 있는 리튬 이온 배터리 교체가 불필요해집니다.  

클라우드에 차량 연결

Vantage Power는 AWS 파트너 네트워크 어드밴스드 컨설팅 파트너이자 AWS IoT 컴피턴시 파트너인 Luxoft와 협력하여 원격 분석 플랫폼 VPVision을 제작했습니다. VPVision은 모든 커넥티드 차량에 AWS 클라우드 플랫폼을 제공합니다. Vantage Power 고객은 VPVision을 통해 엔진/배터리/제어 시스템/발전기/모터 등의 동력 전달 장치 부품 관련 기술 정보를 포괄적으로 파악할 수 있습니다. 이 시스템은 특정 엔진과 차량에 맞도록 완벽하게 사용자 지정할 수 있습니다.

사물 인터넷(IoT) 아키텍처를 기반으로 제작된 VPVision은 AWS IoT Core, AWS IoT Greengrass ML Inference, AWS IoT Analytics 등의 AWS IoT 서비스를 활용합니다. 이러한 서비스를 Amazon Simple Storage Service(S3) 및 AWS Lambda와 함께 사용하면 셀룰러 연결을 통해 1Hz 주파수에서 분당 엄청난 양의 데이터 요소를 처리하는 과정을 최적화하여 유용한 분석 정보와 예측 분석 모델을 산출할 수 있습니다. 그리고 이 정보와 모델을 차량에 배포하면 실시간으로 예방 조치를 취할 수 있습니다.  

커넥티드 차량에 분석 정보 제공

Luxoft가 AWS IoT Analytics 및 IoT Greengrass ML을 도입함에 따라 사용자는 각 차량의 6천 개가 넘는 데이터 요소로 보고 및 분석 정보를 수신할 수 있게 되었습니다. Vantage Power는 이 기능을 VPVision의 백엔드 아키텍처에 추가하여 실시간 기록 데이터를 사용해 AWS에서 기계 학습 모델을 만들고 교육을 진행하는 동시에, 운행 중인 차량의 라이브 데이터 스트림에서 이 모델을 테스트할 수 있습니다. 또한 AWS 기계 학습 기능에 연결하여 새로운 아이디어를 매우 빠르게 구상/테스트/실행할 수 있는 효율적인 환경에 액세스할 수 있습니다.

Luxoft 디지털 엔터프라이즈 부문 관리 책임자인 Sam Mantle은 "Luxoft가 Vantage Power와 협력해 AWS를 활용하여 개발한 솔루션은 커넥티드 차량의 데이터를 사용하여 매우 유용한 정보와 기능을 제공할 수 있습니다. 이 솔루션에서는 아무리 복잡한 데이터라도 몇 초 만에 실행 가능한 정보로 변환되어 플랫폼에 표시됩니다. 예를 들어 센서에서 하이브리드 차량이 저공해 지역에 진입함을 인식하고 배터리가 완충 상태임을 사전에 확인하므로, 운행 범위를 늘리고 공해를 줄일 수 있습니다."라고 설명합니다.

Vantage Power의 CEO인 Alex Schey는 "배터리 구동식 고중량 차량의 수가 계속 늘어나고 있지만, 이러한 차량을 효율적인 방식으로 대규모 배포하고 유지 관리하기가 여전히 쉽지 않은 실정입니다. Vantage Power에서는 사용 중인 배터리의 실제 데이터를 사용해 현재보다 몇 달이나 더 빨리 클라우드에서 장애 모드를 탐지하는 모델을 개발했습니다. 모든 분야의 배터리 기술에 적용할 수 있는 이 플랫폼을 활용하면 고중량 전기차를 더욱 안정적이며 신속하게 관리할 수 있을 거라 기대합니다."라고 강조합니다.

현재 VPVision은 고중량 차량 제조업체와 하청 OEM이 자사 제품을 통합할 수 있는 무료 엔지니어링 서비스와 함께 독립 실행형 제품으로 제공됩니다.  

획기적인 신기술의 출시 시간 단축

리튬 이온 배터리는 최적의 성능을 제공할 수 있도록 균형 있게 제조되어야 하고, 그러기 위해서는 배터리가 충분한 시간 동안 특정 충전 수준을 유지해야 합니다. Vantage Power는 VPVision을 통해 AWS IoT Analytics에 포함된 Sagemaker Notebook을 사용하는 기계 학습 모델을 개발했습니다. 이 모델을 이용해 차량 데이터를 자동으로 분석하고 배터리를 조정하기에 가장 적합한 시간과 위치를 파악할 수 있습니다. 차량이 목적지에 접근하면 차량 주차 시점에 최적의 충전 상태에 도달하도록 모델의 작동 모드가 변경됩니다. 따라서 배터리 작동 시간이 약 10% 늘어날 것으로 예상됩니다. 이 혁신 기술은 클라우드에서 개발된 후 배포 전에 최적화 및 검증을 위해 실제 라이브 데이터를 대상으로 테스트를 완료한 상태입니다.

Vantage Power는 VPVision을 사용하여 획기적인 신기술의 출시 시간을 6개월 이상 단축하고, 예측 분석 기능을 사용해 안전/규정 준수 과정을 제어하고, 원격 진단 및 엣지 컴퓨팅을 통해 비용을 줄임으로써 사업을 지속적으로 확장하고 있습니다.  

예측 분석을 사용해 안전/규정 준수 과정 제어

AWS IoT Analytics를 사용해 VPVision의 백엔드 아키텍처를 지원하면 고객이 필요한 데이터를 수집/처리하여 개별 차량에서 발생할 가능성이 있는 안전 및 규정 준수 관련 문제를 파악하여 해결할 수 있습니다.

Vantage Power와 Luxoft가 개발한 기계 학습 모델은 실제로 1년 동안 운행한 전체 2층 버스에서 수십억 개의 데이터 요소를 수집하고 분석했습니다. 이 버스는 수천 개의 개별 셀로 구성된 고중량 차량용 리튬 이온 배터리를 장착하고 있는 Vantage Power의 새로운 하이브리드 동력 전달 장치를 사용합니다. 어떤 셀에서든 과도 자기 방전 결함이 발생하면 저장된 충전량이 감소하므로 전체 배터리 팩의 성능이 저하되어 차량 운행에 영향을 줄 수 있습니다. 기계 학습 모델이 확인된 결함 인스턴스를 파악할 수 있게 되면서 이전 기술을 사용할 때보다 1개월이나 더 빨리 높은 자기 방전 현상을 탐지할 수 있습니다. 그리고 결함이 실제로 발생한 경우에는 차량 운행 전에 진단이 완료되므로 가동 중지 시간을 최소화하면서 효율적으로 대응할 수 있습니다.  

원격 진단 및 엣지 컴퓨팅을 통한 비용 절감

AWS를 기반으로 제작된 기계 학습 모델을 엣지 디바이스에 배포하면 클라우드 트랜잭션 및 컴퓨팅 비용을 줄일 수 있습니다. Vantage Power와 Luxoft는 차량의 데이터를 분석한 다음 확인해야 하는 문제 발생 시 다시 보고하는 진단 모델을 제작했습니다. Vantage Power와 Luxoft는 차량의 데이터를 분석한 다음 확인을 요하는 문제가 발생했을 때 다시 보고하는 방식의 진단 모델을 제작했습니다. 예를 들어 냉동 차의 냉각 기능이 갑자기 중지되는 경우 화물 온도가 임계값을 초과하여 화물이 부패되면 최대 4만 달러에 이르는 비용이 발생할 수 있습니다. 하지만 예측 결함 분석 기능을 엣지에 배포하면 비용 부담이 큰 고장을 방지할 수 있고, 새로운 문제가 발생했을 때 작동이 중단되는 상황을 예방할 수 있습니다.  

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Vantage Power 정보

Vantage Power는 고중량 차량의 동력 전달 장치를 연결하고 전기 사용 방식으로 변경하는 기술 디자인/제조 업체입니다. 이 기술은 차량 운영자에게는 기존 차량의 개조 솔루션으로, 차량 제조업체에게는 OEM(Original Equipment Manufacturer) 솔루션으로 활용되고 있습니다. Vantage Power는 런던에 본사를 두고 자체 리튬 이온 배터리 팩을 사용하여 2층 버스용 전기 동력 전달 장치 솔루션을 설계 및 제조하고 있습니다.  

당면 과제

세계 각국의 정부에서 기술 변경을 유도하는 법안이 속속 통과되고 있습니다. 이러한 법안에는 모든 초저공해 지역 운행 차량이 2025년까지 엄격한 배기가스 통제 규정을 충족해야 한다는 조항이 자주 등장합니다. 고중량 차량 및 차량 시스템 제조업체는 갈수록 증가하는 수요와 관련 법률 조항에 대응하기 위해 신기술을 빠르게 출시하려 노력합니다. 이에 따라 대다수 OEM(Original Equipment Manufacturer)이 정해진 제품 스트림에 얽매여 몇 년씩 테스트를 거치지 않고도 제품을 더 빨리 출시하게 될지도 모릅니다.

이러한 상황에서 OEM과 운영자에게는 신기술을 배포한 후 현장에서 추적하고 모니터링할 수 있는 솔루션이 필요합니다. 이 솔루션을 통해 운영 데이터를 수집하면 차량 사용 기간 동안 발생할 가능성이 있는 문제를 방지할 수 있습니다. 이렇게 하면 고품질 부품을 공급하고, 제품을 개선할 수 있는 시나리오를 모니터링하고, 차량이 규정을 준수한다는 사실을 정부 기관에 증명할 수 있습니다.  

솔루션

AWS 파트너 네트워크 소속 업체인 Luxoft는 Vantage Power와 협력하여 포괄적인 원격 분석 시스템 VPVision을 제작했습니다. VPVision을 사용하면 개별 차량 부품의 실시간 성능 관련 기술 정보를 심층적으로 파악할 수 있습니다. 최신 AWS IoT, 빅 데이터, 고급 분석, 기계 학습 및 엣지 컴퓨팅 서비스를 사용하는 VPVision은 하이브리드/전기 동력 전달 장치에 통합됩니다. 따라서 고객은 부품 성능을 모니터링, 모델링하고 조정할 수 있습니다. 또한 VPVision은 AWS IoT Core, AWS S3, Amazon SageMaker, AWS IoT Greengrass, AWS Athena에 연결되므로 고객이 혁신 기술을 더 빨리 출시하고, 개별 차량에서 안전/규정 준수 과정을 제어하고, 원격 진단 및 엣지 컴퓨팅을 통해 비용을 줄일 수 있습니다.  

이점

Vantage Power는 VPVision을 사용하여 획기적인 신기술의 출시 시간을 6개월 이상 단축하고, 예측 분석 기능을 사용해 안전/규정 준수 과정을 제어하고, 원격 진단 및 엣지 컴퓨팅을 통해 비용을 줄임으로써 사업을 지속적으로 확장하고 있습니다. 또한 고객이 법적 요건을 충족하는 데에도 도움을 줄 수 있을 것이라 기대합니다. 

Luxoft 정보

Luxoft는 5개 대륙 22개 국가의 고객을 대상으로 맞춤형 기술 솔루션을 제공하는 다국적 기술 서비스 및 컨설팅 파트너입니다. 2000년에 창업한 Luxoft는 업계 관련 심층 전문 지식과 엔지니어링 기술을 결합하여 업무 방식 변경을 지원하는 기술 솔루션을 제공 및 구현합니다. Luxoft의 글로벌 팀은 다양한 전략/컨설팅/엔지니어링 서비스를 통해 적절한 기술을 사용하여 기업의 혁신을 지원하고 고객 환경을 개선하는 동시에 운영 효율성을 높이고 있습니다. 280개가 넘는 고객사를 보유한 Luxoft는 자동차, 금융 서비스, 의료, 생명 과학, 통신 및 기타 업계에서 전문 서비스를 제공합니다.