사이버 물리 시스템(CPS)

CPS 정의

사이버 물리 시스템은 물리 세계를 감지하고 제어하는 통합 시스템이다.

센서와 액추에이터로 물리 공간을 감지·제어하고, 네트워크 컴퓨팅이 그 결과를 되돌려 준다.

스마트 그리드, 자율주행, 산업 제어 등 실무 기반이 되는 개념이다.

피드백 루프 구조

CPS는 센서로 물리 상태를 읽고, 계산 결과로 다시 물리 세계를 움직인다.

물리 시스템을 관찰하고, 정보를 처리하고, 그 결과가 다시 물리 시스템에 영향을 준다.

이 피드백 루프가 CPS를 단순 자동화 장치와 구분하는 기준이다.

센서와 액추에이터는 물리와 사이버를 잇는 경계 장치다.

인접 개념 비교

CPS와 IoT는 같은 기본 아키텍처를 공유한다. 차이는 물리와 계산의 결합 정도다.

CPS는 피드백 루프로 물리 프로세스를 제어한다. 임베디드 시스템은 계산 요소에 무게가 실린다.

그래서 답안에서는 물리와 계산의 긴밀한 결합을 CPS의 핵심 차이로 적는다.

구축 절차

CPS 구축은 먼저 관측 대상과 제어 목표를 정의하는 것으로 시작한다.

센서가 상태를 수집해 네트워크로 전달하고, 계산 요소가 분석해 제어 명령을 낸다.

액추에이터가 명령을 물리 동작으로 실행한다.

결과를 다시 관측해 피드백을 반복하고, 보안과 안전 검증은 수명 주기 전체에서 수행한다.

태동 배경

CPS가 주목받은 배경은 임베디드 시스템과 네트워크 기술의 발전이다.

기기가 따로 움직이던 구조에서 네트워크로 묶여 물리 세계를 함께 제어하는 구조로 바뀌었다.

여기에 산업 4.0과 디지털 트윈 같은 응용 요구가 더해진다. 답안에는 세 흐름을 함께 적는다.

적용 사례

사례 하나는 스마트 그리드다. 풍력 발전량이 과도할 때 전류 흐름을 제한하는 조치가 필요하다.

MIT의 CarTel 프로젝트에서는 택시가 실시간 교통 정보를 수집해 가장 빠른 경로를 계산한다.

두 사례 모두 물리 세계를 관찰하고 정보를 처리해 다시 영향을 준다. 이것이 피드백 루프다.

시험 정리

핵심을 정리한다. CPS는 물리 시스템과 사이버 구성요소가 네트워크로 결합된 시스템이다.

동작은 물리 시스템 관찰, 정보처리, 물리 영향의 피드백 순환으로 설명한다.

IoT와 혼동하지 않도록 물리와 계산의 긴밀한 결합을 차이로 적는다.

보안은 수명 주기 전체에서 다룬다. 이 흐름을 기억하면 정의 문제에 대응할 수 있다.