Who Pays for the Drones? A Two-Part Market for Multi-Provider UAV Edge Computin

인터넷의 막대한 연산 작업이 멀리 떨어진 데이터 센터가 아니라, 우리 머리 위를 낮게 비행하는 작은 비행체에서 이루어지는 세상을 상상해 보십시오. 이 무인 항공기, 즉 드론은 경기장이나 재난 지역처럼 지상 기반 타워가 과부하되거나 존재하지 않는 붐비는 장소로 강력한 컴퓨터를 실어 나를 수 있습니다. 이들은 사람들에게 필요한 곳으로 직접 처리 능력을 가져다주어, 신호가 몇 마일 떨어진 서버까지 갔다가 돌아오기를 기다릴 수 없는 즉각적인 영상 분석, 인터랙티브 미디어 및 기타 작업들을 가능하게 합니다. 그러나 이 비전에는 고질적인 경제적 문제가 있습니다. 드론은 실제로 어떤 작업을 수행하는지와 상관없이, 단지 공중에 떠 있는 것만으로도 연료를 태우고 부품을 마모시킨다는 점입니다. 이 비용은 지속적이고 피할 수 없습니다. 만약 드론이 한 시간 동안 호버링(제자리 비행)한다면, 설령 59분 동안 아무 일도 하지 않고 가만히 있었더라도 그 전체 시간에 대한 비용이 발생합니다.

이러한 현실은 여러 회사가 드론 컴퓨팅 서비스를 판매하는 시장을 구축하려는 이들에게 매우 어려운 난제를 안겨줍니다. 만약 회사가 사용자가 완료한 특정 작업에 대해서만 비용을 청구한다면, 고객을 유치하기 위해 가격을 믿기 힘들 정도로 낮게 책정해야 할 것입니다. 하지만 가격이 너무 낮으면, 드론을 공중에 띄워 두는 데 드는 막대한 비용을 감당할 수 없습니다. 회사는 비행할 때마다 손해를 보게 될 것입니다. 반대로, 비행 시간을 충당하기 위해 가격을 올리면 비용이 너무 높아져 대부분의 사용자는 지불을 거부할 것이고, 결국 드론은 쓸모없이 떠 있게 될 것입니다. 핵심적인 질문은 이것입니다. 누가 드론이 그곳에 있도록 비용을 지불할 것인가? 그리고 제공업체가 사업을 유지하면서도 사용자들에게 과도한 가격을 매기지 않도록 하는 공정한 시스템을 어떻게 설계할 것인가?

아메리칸 유니버시티 오브 더 미들 이스트(American University of the Middle East)의 한 연구자는 이 정확한 딜레마를 해결하기 위해 드론 컴퓨팅 시장을 운영하는 새로운 방법을 설계하고 테스트했습니다. 그는 단순히 이론을 제안한 것이 아니라, 수천 명의 사용자와 여러 경쟁 드론 업체, 그리고 배터리 제한이나 신호 간섭과 같은 비행의 물리적 현실을 모사한 정교한 컴퓨터 시뮬레이션을 구축했습니다. 그의 가상 세계에서, 그는 수천 시간의 시뮬레이션을 통해 서로 다른 가격 규칙이 어떻게 전개되는지 관찰하며, 누가 돈을 벌고 누가 손해를 보는지, 그리고 얼마나 많은 작업이 제시간에 완료되는지를 지켜보았습니다.

연구자는 먼저 직관적인 접근 방식, 즉 드론이 수행하는 특정 작업에 대해서만 사용자에게 비용을 청구하는 방식이 여러 제공업체가 경쟁하는 상황에서는 작동하지 않는다는 것을 증证明했습니다. 경쟁 시장에서는 가격이 작업 수행에 드는 최소 비용, 즉 컴퓨터 칩을 구동하는 데 드는 전기료 수준으로 낮아집니다. 이 '한계 비용'은 매우 미미합니다. 연구자가 20대의 드론을 대상으로 시뮬레이션을 돌렸을 때, 이 방식은 제공업체들에게 시간당 최대 243달러의 손실을 입혔습니다. 드론은 비행하고 있었지만, 완료된 작업으로부터 얻는 수익은 연료와 비행에 따른 마모 비용을 충당하기에 턱없이 부족했습니다. 만약 제공업체들이 비행 비용을 각 작업 가격에 추가하려고 한다면, 가격이 치솟아 사용자들이 요청을 취소할 것이며, 드론은 빈 좌석을 채운 채 계속 날아다니며 여전히 손해를 보게 될 것입니다.

이를 해결하기 위해 연구자는 '준비 상태'의 비용과 '작업 수행'의 비용을 분리하는 두 부분으로 구성된 시스템을 제안했습니다. 콘서트 공연장을 생각해보십시오. 밴드는 공연을 할 준비가 되어 있다는 이유만으로 출연료를 받으며, 그 후 티켓 판매 수익의 일부를 가져갈 수도 있습니다. 이 새로운 시장 설계에서 첫 번째 부분은 '용량 시장(capacity market)'입니다. 하루의 작업이 시작되기 전, 플랫폼은 드론 업체들에게 특정 위치에서 기체를 대기시켜 두는 것에 대한 비용을 지불합니다. 이 지급액은 기업들이 드론을 비행시키는 데 드는 비용을 입찰하는 특별한 경매를 통해 결정됩니다. 플랫폼은 가장 효율적인 제안을 수락하고, 그다음으로 효율적인 업체가 청구했을 법한 가격을 기준으로 공정한 금액을 지불합니다. 이는 기업들이 실제 작업량과 관계없이 비행 시간 자체에 대해 보상받을 수 있도록 보장합니다.

두 번째 부분은 '작업 경매(task auction)'입니다. 드론들이 이미 비용을 지불받고 대기하고 있는 상태에서, 그들은 개별 작업들을 두고 경쟁합니다. 비행 비용이 이미 충당되었기 때문에, 그들은 계산을 위한 전기료 정도만 충당할 수 있을 만큼 아주 낮은 가격으로 입찰할 수 있습니다. 이를 통해 시스템은 가치는 낮지만 여전히 중요한 많은 작업들을 더 많이 수용할 수 있게 됩니다. 연구자는 이 두 부분으로 구성된 접근 방식이 몇 대의 드론을 보유했든 상관없이, 모든 규모의 함대(fleet)에 대해 드론 제공업체의 수익성을 유지해 준다는 것을 발견했습니다. 시뮬레이션 결과, 이 시스템은 전통적인 방식(모든 비용을 작업 가격을 통해 충당하려던 방식)보다 시간당 총 113달러에서 215달러 더 많은 가치를 창출했습니다.

결정적으로, 연구는 이 시스템이 견고하다는 것을 보여주었습니다. 현실 세계에서는 당일에 얼마나 많은 드론이 필요할지 정확히 알 수 없습니다. 연구자는 제공되는 드론의 수가 크게 변할 때 어떤 일이 일어나는지 테스트했습니다. 두 부분으로 된 시스템은 우아하게 적응했습니다. 만약 너무 많은 드론이 제공된다면, 용량 시장은 정말로 필요한 드론에 대해서만 비용을 지불하고 나머지는 지상에 머물게 했습니다. 만약 너무 적은 드로이 제공된다면, 자원은 줄어들겠지만 시스템은 여전히 작동했습니다. 반면, 전통적인 가격 책정 방식은 제공업체에게 막대한 손실을 입히거나, 서비스를 가장 필요로 하는 사용자들에게 서비스를 제공하지 못하는 결과를 초래했습니다.

또한 연구자는 이 시스템이 작동하기 위해서 '용량 지급금'의 출처가 어디여야 하는지도 발견했습니다. 시뮬레이션에 따르면, 만약 사용자 스스로가 드론을 사용할 수 있도록 하기 위해 비용을 지불해야 한다면, 그들은 서비스의 가치보다 더 많은 비용을 지불하게 되어 드론이 아예 없었을 때보다 더 불리한 상황에 처할 수 있습니다. 이는 이러한 시스템이 진정으로 실행 가능하려면, 경기장 소유주, 시 정부 또는 서비스 스폰서와 같은 제3자가 드론의 가용성을 지원함으로써, 이를 공공 유틸리티나 필수 인프라 비용으로 취급해야 함을 시사합니다.

연구는 또한 정직함의 문제도 다루었습니다. 어떤 시장에서든 기업들은 더 좋은 거래를 얻기 위해 자신의 비용을 허위로 보고할 유혹을 느낄 수 있습니다. 연구자는 드론 회사들이 진실을 말하는 것이 항상 최선의 전략이 되도록 지급 규칙을 설계했습니다. 만약 어떤 회사가 더 높은 보상을 받기 위해 비용을 부풀리려 한다면, 시스템의 규칙은 그 회사가 실제로 더 적은 돈을 벌게끔 만듭니다. 이러한 '진실한 입찰(truthful bidding)' 특성은 수천 번의 시뮬레이션 실행을 통해 확인되었으며, 비용을 허위로 보고하려 했던 회사는 실제 비용을 그대로 보고한 회사에 비해 지속적으로 손해를 보았습니다.

궁극적으로, 이 논문은 드론이 가장 필요한 곳에 놀라운 컴퓨팅 능력을 가져다줄 수 있지만, 비행의 경제학은 다른 종류의 사고를 요구한다고 결 결론짓습니다. 승객의 발걸음 하나하나에 비용을 청구함으로써 비행기 티켓 값을 지불할 수는 없습니다. 반드시 비행 자체에 대한 비용을 지불해야 합니다. 가용성의 비용과 작업의 비용을 분리함으로써, 연구자는 드론 제공업체가 사업을 유지할 수 있고, 사용자는 저렴하고 빠른 컴퓨팅을 얻을 수 있으며, 드론의 수가 변하더라도 시스템이 공정하고 효율적으로 유지될 수 있는 길을 찾아냈습니다. 이 해결책은 모든 것을 무료로 만드는 완벽하고 마법 같은 처방이 아니라, 비행의 실제 비용을 인정하고 이를 지속 가능한 시장을 구축하는 실질적이고 검증된 프레임워크입니다.