컴퓨터공학전공 학부생 연구 논문 SCI급 학술지 게재
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- 등록일2022.03.30
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사물인터넷 시스템의 D램 사용량을 34% 줄이는 성과 도출
<IEEE Access>에 공동 제1저자로 논문 게재
엘텍공과대학 컴퓨터공학전공 학부생 연구팀이 집필한 연구논문이 SCI급 학술지에 게재됐다. 19학번 윤수지, 박희진 씨는 사물인터넷 시스템의 D램 메모리 사용량을 획기적으로 줄이는 연구를 수행해 IEEE 학회의 대표적인 오픈액세스(open access) 저널인 <IEEE Access>에 공동 제1저자로 논문을 게재했다.
컴퓨터공학전공 19학번 윤수지, 박희진 씨
사물인터넷 환경의 데이터 크기가 최근 들어 크게 증가하면서 D램 사용량이 늘고 이에 따른 배터리 소모도 급증하고 있다. 흔히 IoT(Internet of things)로 불리는 사물인터넷은 사물에 센서와 프로세서를 장착하여 정보를 수집하고 제어·관리할 수 있도록 인터넷으로 연결되어 있는 시스템으로, 일상생활 공간인 스마트홈이나 자율주행 자동차, 웨어러블 기기 등 사물인터넷의 활용은 다양하고 무궁무진하다. 사물인터넷과 같은 실시간 시스템은 반드시 정해진 시간 안에 작업들을 처리해야 하는 미션이 가장 핵심 요소인 ‘미션 크리티컬 시스템’으로, 모든 작업을 메모리에 올려놓고 처리하기 때문에 일반 컴퓨터에서처럼 작업을 스토리지에 내려놓는 스왑(swap) 기법을 사용하지 못해 메모리 사용량이 많아진다는 문제점이 있다.
학부생 연구팀은 사물인터넷 시스템에서 비활성화 시점의 작업을 고속 스토리지에 부분적으로 내려놓고, 작업이 활성화되기 직전 메모리에 복원하는 선별적 스왑 기술을 제안했다. 이러한 선별적 스왑기술은 실시간 작업의 마감 시한을 보장하면서도 D램 사용량을 줄이는 효과가 있다.
연구팀은 AI 기술의 일종인 진화 연산(evolutionary computation)을 적용해 작업별 스왑 비율을 최적화하고 D램 사용량을 34% 절감할 수 있었다. 또한, 메모리 스왑 기술과 CPU 전압 조절 기술을 접목해 배터리 소모량도 31% 절감하는 데 성공했다. 이러한 전력 절감 기술은 일반적으로 작업의 실행시간을 늘어나게 하는 부작용을 초래하지만, 연구팀은 실행시간에 대한 정확한 예측 모델링을 통해 모든 작업의 마감시한을 만족하면서 전력 절감 효과를 극대화하는 최적의 결과를 도출했다.
본 연구를 담은 논문 「Supporting Swap in Real-time Task Scheduling for Unified Power-Saving in CPU and Memory」은 임베디드소프트웨어연구센터에서 학부생 연구인턴을 수행하는 기간 동안 조경운 연구교수(제3저자), 반효경 교수(교신저자)와 함께 연구하여 결실을 맺게 된 결과물로, 컴퓨터공학전공 학부생들의 우수한 역량을 보여준 사례로서 의미가 있다. 컴퓨터공학전공은 연구인턴 프로그램을 통해 학부생들이 다양한 학술 연구에 참여하며 연구 역량을 키우고 이를 학술적 성과로 이어갈 수 있도록 지원하고 있다. 이러한 탄탄한 교육·연구 인프라 속에 대학원생은 물론 학부생들도 세계 유명 학술지에 연구 논문을 게재하는 케이스가 이어지며 새로운 트렌드로 자리매김하고 있다.
공동 제1저자로 참여한 윤수지, 박희진 씨는 “학부생 신분으로 참여한 연구 인턴의 결과로 이렇게 우수한 성과를 얻게 되어 기쁘다”며 “실험을 위한 소스 코드를 처음부터 작성하기보다 연구센터에서 오픈 소스 형태로 공개한 코드를 발전시켜나가는 형태로 진행하여 단기간에 좋은 결과를 얻을 수 있었던 것 같다”는 소감을 전했다.
교신저자로 본 연구를 지도한 반효경 교수는 “요즘 컴퓨터분야의 연구가 오픈 소스 소프트웨어 형태로 이루어지면서 논문으로만 결과를 공개하는 것이 아니라 소스 코드까지 공개를 하다 보니 창의적인 학부생들이 기존 연구들을 토대로 새로운 결과를 도출하기까지의 시간이 점점 단축되는 것 같다”며 “이 친구들의 연구 내용 또한 오픈 소스 형태로 공개가 되었으니 이를 토대로 더 좋은 연구 결과에 도전할 친구들이 나오면 좋겠다”고 밝혔다.