엣지 AI를 위한 프라이빗 5G 네트워크: 공장에 GPU 인프라 구축하기

2025년 12월 11일 업데이트

2025년 12월 업데이트: Verizon/NVIDIA가 5G 프라이빗 네트워크 + Mobile Edge Compute + AI Enterprise 솔루션 발표(2024년 12월). 엣지 AI가 추론 지연 시간을 100ms 이상에서 15ms 미만으로 단축. 산업용 AI 시장이 2024년 436억 달러에 도달했으며, 2030년까지 1,539억 달러로 성장 전망(연평균 성장률 23%). 2025년까지 기업의 50%가 엣지 컴퓨팅을 도입할 것으로 예상(2024년 20%에서 증가).

주요 소매업체들이 매장에 NVIDIA T4 GPU가 탑재된 엣지 AI 서버를 직접 배치하여 추론 지연 시간을 수백 밀리초에서 15밀리초 미만으로 줄이는 동시에 클라우드 대역폭 비용을 절감했습니다.¹ 이러한 전환에는 제조 및 소매 환경이 요구하는 신뢰성과 저지연으로 분산 GPU 인프라를 연결할 수 있는 프라이빗 네트워크가 필요했습니다. Verizon과 NVIDIA는 2024년 12월에 5G 프라이빗 네트워크와 Mobile Edge Compute, NVIDIA AI Enterprise 소프트웨어를 결합한 공동 솔루션을 발표하여 기업 현장에서 실시간 AI 서비스를 구현할 수 있게 했습니다.² 프라이빗 5G와 엣지 AI의 융합은 중앙 집중식 데이터 센터 배포와는 다른 인프라 패턴을 만들어냅니다.

글로벌 산업용 AI 시장은 2024년 436억 달러에 도달했으며, 2030년까지 연평균 23% 성장하여 1,539억 달러에 이를 것으로 전망됩니다.³ Omdia의 2024년 분석에 따르면 제조업, 광업, 항만이 프라이빗 네트워크 구축을 선도하고 있습니다.⁴ 분석가들은 2025년까지 기업의 50%가 엣지 컴퓨팅을 도입할 것으로 예측하며, 이는 2024년의 20%에서 크게 증가한 수치입니다.⁵ 이러한 성장은 많은 산업 공정이 클라우드 아키텍처로는 제공할 수 없는 밀리초 단위의 의사결정을 필요로 한다는 인식을 반영합니다.

프라이빗 5G가 엣지 AI를 가능하게 하는 이유

초저지연 및 로컬 데이터 제어를 포함한 많은 엣지 컴퓨팅의 장점은 컴퓨팅 및 스토리지 리소스가 뛰어난 연결성과 긴밀하게 결합될 때만 완전한 잠재력에 도달합니다.⁶ 프라이빗 5G는 엣지 컴퓨팅이 최대 잠재력으로 작동할 수 있도록 신뢰할 수 있고 고속이며 안전한 백본을 제공합니다.

품질 결함을 감지하는 로봇 조립 시스템은 이미지가 클라우드로 전송되었다가 돌아올 때 100밀리초 이상의 지연 시간을 경험합니다.⁷ 많은 제어 루프는 약 10밀리초의 응답 시간을 필요로 합니다. 표준 클라우드 아키텍처는 실시간 산업 제어의 임계값을 충족할 수 없습니다. 프라이빗 5G 네트워크는 원격 데이터 센터로의 왕복을 제거합니다.

산업 캠퍼스를 위한 전용 연결

프라이빗 5G 네트워크는 산업 캠퍼스에 전용 연결을 제공하여 AI 워크로드를 공용 네트워크 혼잡으로부터 분리합니다.⁸ 전용 주파수 대역은 외부 네트워크 상태와 관계없이 일관된 대역폭과 지연 시간을 보장합니다. 제조 환경은 생산 시스템의 가동 시간 요구 사항에 맞는 네트워크 안정성을 확보합니다.

Mobile Edge Compute는 GPU 리소스를 5G 인프라에 직접 통합합니다.⁹ 이 통합은 별도의 컴퓨팅 인프라를 필요로 하지 않고 네트워크 엣지 내에 AI 추론을 배치합니다. 기업은 산업 장비를 연결하는 동일한 네트워크 패브릭을 통해 GPU 가속에 접근할 수 있습니다.

공장 엣지 AI를 위한 아키텍처 패턴

공장 엣지 AI 배포는 가혹한 환경 조건, 분산된 레이아웃, 운영 기술과의 통합 등 산업 환경의 제약을 해결하는 아키텍처 패턴이 필요합니다.

GPU 배치 전략

조직들은 중앙 집중식 데이터 센터가 아닌 제조 현장에 직접 GPU가 탑재된 엣지 AI 서버를 배포합니다. 이 배치 전략은 민감한 제조 데이터를 온프레미스에 유지하면서 지연 시간을 줄입니다. 로컬 추론은 비디오 및 센서 데이터를 클라우드 서비스로 스트리밍하는 대역폭 비용을 방지합니다.

Verizon-NVIDIA 솔루션은 안전하고 저지연의 5G 프라이빗 네트워크와 AI 추론을 위한 NVIDIA NIM 마이크로서비스를 결합합니다.¹⁰ 2025년 초에 프라이빗 무선과 컨테이너화된 AI 서비스를 결합한 실제 배포를 보여주는 시연이 시작되었습니다. 이 접근 방식은 일관된 프라이빗 네트워크 인프라를 사용하여 여러 시설에 걸쳐 표준화된 AI 배포를 가능하게 합니다.

실시간 비전 및 제어

많은 제조업체들이 로컬 고속 네트워크 또는 5G 프라이빗 네트워크를 통해 로봇과 직접 통신하는 엣지 컴퓨팅 노드를 배포합니다.¹¹ 이 노드들은 로봇의 비전 또는 라이다 데이터를 처리하고 즉각적인 명령을 다시 전송합니다. 이 아키텍처는 클라우드 연결로는 충족할 수 없는 지연 시간 예산으로 폐쇄 루프 제어를 가능하게 합니다.

품질 검사는 일반적인 엣지 AI 사용 사례입니다. 카메라가 제품 이미지를 캡처하고, 로컬 GPU가 결함 감지 모델을 실행하며, 시스템이 생산 라인 타이밍 윈도우 내에서 분류 또는 불량품 처리를 트리거합니다. 이미지 캡처부터 물리적 작동까지 전체 파이프라인이 다음 제품이 도착하기 전에 완료됩니다.

하이브리드 클라우드-엣지 아키텍처

하이브리드 인프라는 지연 시간에 민감한 워크로드를 엣지에 유지하면서 스토리지와 컴퓨팅 용량 모두에서 확장성을 제공합니다.¹² 조직들은 대규모 GPU 클러스터와 포괄적인 데이터셋에 접근할 수 있는 중앙 집중식 데이터 센터에서 모델을 학습합니다. 학습된 모델은 프로덕션 데이터로 추론하기 위해 엣지 위치에 배포됩니다.

이 아키텍처는 관심사를 적절하게 분리합니다. 학습에는 엣지 위치가 제공할 수 없는 컴퓨팅 밀도와 데이터 집계가 필요합니다. 추론에는 중앙 집중식 위치가 충족할 수 없는 지연 시간이 필요합니다. 프라이빗 5G는 모델 업데이트 및 텔레메트리 수집을 위해 엣지 추론 노드를 중앙 학습 인프라에 연결합니다.

산업 솔루션 및 파트너십

프라이빗 5G 엣지 AI 시장은 통합 솔루션을 갖춘 주요 통신 및 기술 벤더들의 관심을 끌고 있습니다.

Verizon-NVIDIA 협력

Verizon의 솔루션은 프라이빗 Mobile Edge Compute가 포함된 신뢰할 수 있는 5G 프라이빗 네트워크에서 실행되는 광범위한 AI 애플리케이션을 지원합니다.¹² 이 조합은 기업 고객을 위해 현장에서 강력한 실시간 AI 서비스를 제공합니다. NVIDIA AI Enterprise 소프트웨어 플랫폼과 NIM 마이크로서비스가 AI 스택을 제공하고 Verizon이 네트워크 인프라를 제공합니다.

이 파트너십은 이전에 기업들이 여러 벤더로부터 솔루션을 조립해야 했던 통합 과제를 해결합니다. 단일 솔루션 제공업체는 전문적인 5G 또는 AI 인프라 전문 지식이 부족한 조직을 위해 조달, 배포 및 지원을 단순화합니다.

NTT Data 엣지 AI 포트폴리오

NTT Data는 실시간 처리, 자동화 및 운영 효율성을 위해 Edge AI, Private 5G, IoT를 통합하는 완전 관리형 엣지 컴퓨팅을 제공합니다.¹³ 고객으로는 LyondellBasell 및 BMW Innovation Hub와 같은 제조업체가 있습니다. 관리형 서비스 모델은 내부 역량을 구축하기보다 엣지 AI를 서비스로 소비하는 것을 선호하는 조직의 운영 부담을 줄여줍니다.

Ericsson 제조 솔루션

Ericsson은 프라이빗 5G와 엣지 컴퓨팅을 제조업의 실시간 인사이트 동력으로 포지셔닝합니다.¹⁴ 이 회사의 산업 솔루션은 셀룰러 전문 지식과 엣지 컴퓨팅 파트너십을 결합하여 공장 연결 요구 사항을 해결합니다. 이 접근 방식은 제조 환경이 재활용된 엔터프라이즈 IT가 아닌 목적에 맞게 구축된 솔루션을 필요로 한다는 것을 인식합니다.

엣지 AI 인프라 배포

프라이빗 5G 엣지 AI를 구현하는 조직은 무선 엔지니어링, GPU 인프라 및 산업 통합에 걸친 배포 과제에 직면합니다.

현장 평가 및 계획

공장 환경은 금속 구조물, 이동하는 장비, 산업 기계의 전자기 간섭을 포함한 RF 문제를 제시합니다. 현장 조사는 네트워크 설계 전에 RF 환경을 특성화해야 합니다. 커버리지 요구 사항은 생산 현장, 창고 및 건물을 연결하는 야외 영역에 걸쳐 있습니다.

엣지 위치의 전력 및 냉각 인프라는 업그레이드 없이는 GPU 요구 사항을 충족하지 못할 수 있습니다. AI 서버 랙은 킬로와트 단위의 전력을 소비하고 상당한 열을 발생시킵니다. 공장 위치는 엣지 컴퓨팅 설치를 지원하기 위해 전기 및 HVAC 수정이 필요할 수 있습니다.

운영 기술과의 통합

엣지 AI 시스템은 기존 산업 제어 시스템, SCADA 플랫폼 및 제조 실행 시스템과 통합되어야 합니다. 통합에는 엔터프라이즈 IT와 다른 산업 프로토콜과 안전 요구 사항에 대한 이해가 필요합니다. 조직은 AI와 운영 기술 전문 지식을 모두 갖춘 파트너가 필요합니다.

Introl의 550명의 현장 엔지니어는 산업 환경에서 GPU 인프라가 필요한 엣지 AI 배포를 지원합니다.¹⁵ 이 회사는 3년간 9,594%의 성장률로 2025 Inc. 5000에서 14위를 차지했으며, 이는 데이터 센터와 엣지 배포를 아우르는 전문 인프라 서비스에 대한 수요를 반영합니다.¹⁶

257개 글로벌 위치에 걸친 엣지 배포는 지역에 관계없이 일관된 배포 관행을 필요로 합니다.¹⁷ Introl은 40,000마일 이상의 광섬유 네트워크 인프라와 함께 100,000개의 GPU에 달하는 배포를 관리하여 여러 제조 시설에 엣지 AI를 배포하는 조직에 규모를 제공합니다.¹⁸

보안 고려 사항

프라이빗 5G 네트워크는 네트워크 인프라와 AI 워크로드를 모두 보호하는 보안 아키텍처가 필요합니다. SIM 기반 디바이스 인증, 워크로드 격리를 위한 네트워크 슬라이싱, 암호화가 전송 중인 데이터를 보호합니다. 엣지 컴퓨팅 노드는 제조 환경에 적합한 물리적 보안, 보안 부팅 및 런타임 보호가 필요합니다.

프라이빗 5G의 전용 주파수 대역은 공용 네트워크로부터의 본질적인 격리를 제공하지만, 조직은 여전히 내부자 위협과 물리적 접근으로부터 보호해야 합니다. 엣지 위치는 목적에 맞게 구축된 데이터 센터의 물리적 보안이 부족합니다.

산업용 AI의 궤적

5G는 2035년까지 전 세계적으로 12조 달러의 경제적 산출을 이끌 것이며, AI 지원 디바이스가 제조, 물류 및 기타 산업을 변혁하는 데 핵심적인 역할을 할 것입니다.¹⁹ 프라이빗 5G 엣지 AI는 그 변혁을 가능하게 하는 융합을 대표합니다.

공장 디지털화 이니셔티브를 시작하는 조직은 AI 배포를 위한 기반 인프라로 프라이빗 5G를 평가해야 합니다. 이 조합은 품질 검사에서 예측 유지보수, 자율 이동 로봇에 이르는 애플리케이션을 위한 연결 기반을 제공합니다. 프라이빗 네트워크 인프라에 대한 초기 투자는 AI 사용 사례가 운영 전반으로 확대됨에 따라 배당금을 지불합니다.

통신 및 AI 전문 지식의 통합은 성공적인 산업용 AI 배포를 점점 더 차별화할 것입니다. 두 영역 모두에서 내부 역량이 부족한 조직은 구성 요소를 독립적으로 조립하려 하기보다 통합 솔루션을 제공하는 파트너를 찾아야 합니다. 프라이빗 5G 엣지 AI는 새로운 운영 역량을 필요로 하는 진정한 새로운 인프라 범주를 나타냅니다.

참고 문헌