1960년대, 전 세계적으로 인프라 개발에 막대한 투자가 이루어졌으며, 수백만 마일에 달하는 지하 배관은 대륙 전역의 식수 공급, 위생 및 하수도 시스템의 토대를 마련했습니다. 그러나 그러한 규모로 건설된 모든 것이 그렇듯, 배관과 시멘트에 대한 최고의 계획에도 불구하고 이 지하 파이프라인 네트워크는 영원히 지속되도록 설계되지 않았습니다. 사실, 당시 설치된 파이프의 구조적 건전성은 약 50~60년으로 추정되었으며, 이는 바로 오늘날에 이르게 되었습니다.
예상 수명이 다가옴에 따라 수십 년 전에 설치된 파이프는 사용 가능성을 평가하기 위해 잔류 벽 두께와 같은 핵심 지표를 평가하는 검사가 필요하게 되었습니다. 작업의 복잡성과 공간적 제약 때문에 여러 지역의 파이프라인 네트워크 구조적 무결성을 평가하는 한 회사는 파이프 내부를 이동하며 스캔할 수 있는 소형, 견고, 이동식 차량의 엔진 역할을 할 제품을 찾기 위해 AAEON(研揚)에 연락했습니다. 다행히 AAEON은 프로젝트를 성공시키는 데 필요한 기술적 및 환경적 사양을 모두 갖춘 PICO-MTU4를 보유하고 있었습니다.
매우 좁은 공간에 부품을 배치해야 함
엣지 분석을 위한 높은 처리 능력
파이프라인 내부의 진동 및 온도 변동
장시간 작동을 위한 에너지 소비 최소화
프로젝트와의 호환성을 보장하기 위해 임베디드 컴퓨터에는 여러 가지 중요한 사양이 요구되었습니다. 이 솔루션은 파이프 내부를 검사하기 위해 배포되기 때문에 모든 구성 요소는 매우 좁은 공간에 맞도록 믿을 수 없을 정도로 작아야 했습니다. 또한 데이터 처리뿐만 아니라 엣지에서 해당 데이터의 알고리즘 분석을 수행하기 위한 고급 컴퓨팅 파워에 대한 요구로 인해 이는 특히 어려운 과제였습니다.
두 번째 주요 과제는 가혹한 배포 환경을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 작동이 신뢰성 있고 효율적인 단일 보드를 찾는 것이었습니다. 즉, 보드는 차량의 베셀 로테이터(vessel rotators)에서 발생하는 진동과 파이프라인 내부의 온도 변동과 같은 환경적 요인에 대처할 수 있어야 했습니다. 또한 충전으로 인한 가동 중지 시간을 최소화하여 장시간 작동을 허용하기 위해 전력 효율성이 필요했습니다. 프로젝트의 범위를 고려할 때 이러한 효율성은 최우선 순위였습니다. 파이프라인 네트워크 전반에 걸쳐 수백만 마일을 이동하는 수천 대의 차량에서는 1와트의 전력 소비 차이가 문자 그대로, 그리고 비유적으로 큰 비용을 발생시키기 때문입니다.
프로젝트 개요를 받은 후 AAEON은 PICO-MTU4가 모든 요구 사항을 충족할 수 있는 시장의 유일한 제품일 가능성이 높다는 것을 알았습니다. 대부분의 임베디드 보드를 배제했던 크기 제약은 PICO-MTU4의 적합성을 더욱 돋보이게 했으며, 100mm x 72mm 폼 팩터와 경량 디자인은 고객의 소형 파이프라인 스캐너에 완벽하게 맞았습니다. 또한 0.08kg에 불과한 최소 무게는 불필요한 무게가 차량의 효율을 방해하지 않도록 하여 결과적으로 차량의 최대 운용 수명을 확보했음을 의미했습니다.
보드의 -20°C ~ 70°C 온도 허용 범위는 솔루션이 접할 수 있는 온도 변동으로부터 보호하는 역할도 했습니다. 이는 지역에 따라 상수도 설치 깊이가 지표면 아래 12인치(동결선 아래 최소 6인치)에서 몇 피트에 이른다는 점을 고려할 때 특히 중요합니다. 이러한 깊이에서 영하의 온도에서도 효과적으로 작동하는 보드의 능력은 매우 귀중한 것으로 입증되었습니다.
차량이 베셀 로테이터를 사용하여 파이프라인을 통과하도록 설계되었기 때문에 진동은 잠재적인 우려 사항이었습니다. 그러나 PICO-MTU4는 솔더링된 LPDDR5 시스템 메모리, 임베디드 SoC, 그리고 통합된 Intel® Core™ Ultra NPU를 통한 충분한 AI 성능을 갖추고 있어 추가 AI 가속기 모듈이 필요하지 않았습니다. 완전히 온보드되지 않은 유일한 구성 요소는 파이프 내부에서 데이터를 수집하는 데 사용되는 카메라와 센서였으며, 이는 일반적으로 보드를 주변 장치에 연결하는 케이블이 느슨해질 위험을 초래합니다. 다행히 PICO-MTU4는 물리적 인터페이스용 잠금식 케이블을 옵션 액세서리로 제공하여 이러한 우려를 효과적으로 해결했습니다.
프로젝트를 시작할 때 AAEON은 에너지 발자국을 최소화하는 제품을 선택하는 것이 중요함을 인식했습니다. Intel® Core™ Ultra SoC의 분리형 다이 아키텍처(disaggregated die architecture)를 특징으로 하는 PICO-MTU4는 뛰어난 효율성을 제공할 뿐만 아니라 에너지 절약을 위해 일반적으로 타협되는 성능 수준도 유지했습니다. 이러한 효율성과 성능의 조합은 이 까다로운 애플리케이션에 이상적인 솔루션이 되었습니다. 프로젝트 성공에 기여한 PICO-MTU4의 주요 장점은 다음과 같습니다.
보드의 CPU는 리소스 할당, 멀티태스킹 및 데이터 전처리를 처리하여 통합된 NPU를 자세 추정(pose estimation) 및 구조적 이상 탐지와 같은 고급 AI 작업에 자유롭게 합니다. 0.01W 미만의 전력 소비로 NPU는 엄격한 ErP 표준을 충족하여 에너지 비용을 절감하고 부피가 큰 외부 GPU 모듈의 필요성을 제거하여 작동 범위를 확장합니다.
PICO-MTU4는 엣지 AI 성능이 뛰어나 파이프라인 내의 균열, 부식 및 구조적 이상을 정확하게 탐지할 수 있습니다. CPU, GPU 및 NPU에 걸친 하이브리드 작업 분산은 기계 학습 모델을 기반으로 한 실시간 의사 결정을 보장하여 엣지에서 문제를 평가하고 대응하는 시스템의 능력을 향상시킵니다.
잠금식 커넥터가 장착된 보드는 안전하고 신뢰할 수 있는 데이터 수집을 보장합니다. USB 인터페이스는 이미지 데이터 획득을 위한 카메라를 지원하며, 직렬 통신 헤더는 센서 설치를 용이하게 합니다. 솔더링된 LPDDR5 메모리로 보완된 보드는 높은 대역폭과 낮은 지연 시간의 데이터 전송을 제공하며, 에너지 효율성을 유지하면서 진동과 충격에 강합니다.
이러한 기능들은 PICO-MTU4가 효율성, 내구성 및 고급 기능을 결합하여 프로젝트의 복잡한 요구 사항을 충족하는 가혹한 환경에 매우 적합함을 강조합니다.
이처럼 복잡하고 방대한 프로젝트에 PICO-MTU4를 성공적으로 배포함으로써 AAEON은 노후화된 인프라를 현대화하는 데 있어 엣지 컴퓨팅이 수행할 수 있는 역할을 보여주었습니다. 작은 폼 팩터, 가혹한 환경에서도 장수하도록 구축된 하드웨어, 효율성과 엣지 컴퓨팅 성능의 혁신적인 조화에서 비롯된 이점을 통해 PICO-MTU4는 모니터링이 필요한 복잡한 지하 파이프라인 네트워크를 탐색할 수 있는 이동식 차량의 개발을 효과적으로 가능하게 했습니다.
이 솔루션은 중요한 구조적 취약점을 실시간으로 식별했을 뿐만 아니라 운영자가 실제 결과에 영향을 미치는 데이터 기반 유지보수 결정을 내릴 수 있도록 지원했습니다. PICO-MTU4가 제공하는 효율성과 정밀도는 파이프라인 네트워크의 운영 수명 주기를 연장하고, 유지보수 비용을 절감하며, 지난 세기의 청사진을 현대의 토대로 변화시킬 것입니다.
다루어야 할 영역이 많은 상황에서 PICO-MTU4는 환경 영향을 최소화하면서 필수 인프라를 현대화하는 데 중점을 둔 움직임을 촉발하여 미래 세대에게 안전한 식수와 위생 시설에 대한 접근을 보장하고 있습니다.