토픽 38 / 116·디지털 트윈 / IoT / 엣지

인터미턴트 컴퓨팅 (Intermittent Computing)

에너지 하베스팅(태양광/진동/RF 등)으로 간헐적으로 공급되는 전력만으로 동작하는 배터리 없는 컴퓨팅 패러다임으로, 전력 단절과 복구를 반복하면서도 프로그램의 정확한 실행을 보장 (134회 출제)

목적: 배터리리스 IoT 구현, 영구 동작 센서, 유지보수 불필요 시스템, 환경 지속가능성

특징: 간헐적 전원 공급, 비휘발성 상태 보존, 전력 단절 내성, 배터리 불필요, 에너지 하베스팅 의존

에너지 하베스팅: 주변 환경에서 에너지를 수확하여 전기로 변환

핵심 기술

•체크포인팅(Checkpointing): 실행 상태(레지스터, 메모리)를 비휘발성 메모리(FRAM/NVM)에 주기적 저장, 전력 복구 시 마지막 체크포인트에서 재개
•아토믹 태스크 모델(Task-Based Model): 프로그램을 원자적 태스크 단위로 분할, 태스크 완료 시에만 상태 커밋, 부분 실행 방지
•MPPT(Maximum Power Point Tracking): 에너지 하베스팅 효율 최적화
•WAR(Write-After-Read) 문제 해결: 전력 단절 시 비휘발성 메모리 일관성 보장

전력 단절 시 복구 과정: 에너지 수확 → 커패시터 충전 → 임계치 도달 시 부팅 → NVM에서 체크포인트 복원 → 태스크 실행 → 전력 부족 시 체크포인트 저장 → 전력 차단 → 반복

장점: 배터리 불필요(영구 동작), 유지보수↓, 환경 친화적, 소형화 가능, 접근 불가 환경 배치

단점: 매우 제한된 컴퓨팅 자원, 실행 시간 예측 어려움, 프로그래밍 복잡성↑, 처리량↓, 에너지 가용성 의존

전통 임베디드와 비교: 전통 임베디드(배터리/연속전원/안정동작) vs 인터미턴트(하베스팅/간헐전원/단절복구), 메모리: 전통(SRAM/DRAM, 휘발성) vs 인터미턴트(FRAM/NVM, 비휘발성)

적용사례: 체내 임플란트(배터리 교체 불가 의료기기), 환경 센서(산림/해양/토양 모니터링), 스마트 웨어러블(자가발전), 구조물 건전성 모니터링(교량/건물), 스마트 태그/라벨

비교: 인터미턴트(간헐전원/NVM/체크포인팅) vs 전통임베디드(연속전원/SRAM/연속실행) vs 초저전력MCU(배터리/절전모드/연속동작)

연관: 에너지 하베스팅, IoT, 임베디드 시스템, FRAM, 비휘발성 메모리, TinyML