에머슨이 ‘Fluid Control Systems : Trends in the Industrial Internet of Things and Industry 4.0’이라는 보고서를 발표했다. 유체동력 시스템 분야에서 IIoT의 채택 수준을 조사하고, 향후 전개 방향에 대해 고찰한 것으로, 산업계에서 IIoT로의 전환은 이미 시작됐으며 선도기업들은 IIoT 도입을 통하여 다양한 이점을 얻고 있다. 

에머슨의 조사에 따르면, IIoT와 인더스트리 4.0 등 디지털화의 가장 큰 장애물은 인프라 부족으로 나타났다. 32%의 응답자가 부족한 인프라로 인해 자동화 시스템 업그레이드를 하고 있지 못하다고 응답한 것이다. 또 30%의 응답자는 또한 어디서에서부터 시작해야 할지에 대해 확신하지 못하겠다고 답했다. 

이러한 결과들은 산업에서 디지털화를 망설이게 하고, IIoT와 인더스트리 4.0의 혜택을 얻지 못하는 이유를 말해준다. 하지만 에머슨은 이것이 결정적인 장애물은 아니라고 단언했다. 현실적 걸림돌이기는 하지만, 시간과 노력을 들이면 기술은 배울 수 있기 때문이다. 에머슨은 더 중요한 점은 디지털과 같은 최신 기술의 도입이 비즈니스에 어떤 도움을 줄 수 있는지에 대한 확신을 가질 수 있어야 한다고 강조했다.

“디지털화 서둘러야”
흥미로운 점은 응답자의 상당수(67%)가 IIoT와 인더스트리 4.0으로의 전환이 중요하다는 점을 인지하고 있다는 사실이다. 또 절반 이상의 응답자(53%)는 디지털화를 서둘러야 한다는 압박감을 느끼고 있었으며, 향후 2년 이내에 업그레이드를 시작하려는 계획을 갖고 있다고 답했다. 

IIoT나 인더스트리 4.0 전략을 채택한 엔지니어와 관리자가 생각하는 가장 큰 이점은 예측 가능하고, 예방적인 유지 보수이다. 모두가 알고 있듯 예지정비는 총 유지보수 시간을 줄이고, 예기치 못한 비상 정지 상황을 제거함으로써 큰 폭의 생산성 향상을 가져다 줄 수 있다.
예지 유지보수에 이어서는 ▲장비 성능 데이터 ▲생산 및 유지관리 이력 ▲제조 공정 관리 ▲유연한 운영 ▲개별 장비 제어 확보 등도 주요한 이점으로 꼽혔다. 

현재 IIoT와 인더스트리 4.0의 여정을 시작한 기업 중 49%는 중요한 구성 요소를 확인하고, 점진적인 업그레이드를 진행하고 있다. 그리고 22%는 부품 등의 구성요소의 고장이나 교체 정비주기에 맞춰 업그레이드를 진행하기 위해 대기하면서 IIoT와 인더스트리 4.0에 적합한 부품을 검토하고 있다. 

에머슨은 기업이 처한 환경과 전략이 서로 다르기 때문에 가장 효과 있는 방식을 찾아 접근해야 한다고 조언했다. 예를 들어 응답자의 21%는 한 번에 하나의 기계 또는 공장 면적을 업그레이드할 계획이라고 답한 가운데 8%는 플랜트 전반적인 프로젝트로 구현할 계획을 갖고 있다고 응답했다.

신기술 구현 만족도 ‘매우 높음’
산업의 변화에 따라 더 많은 기업들이 유체 동력 부품과의 인터페이스를 위해 자동화 시스템을 업그레이드해야 하는 미래를 보고 있다. 조사에서는 응답자의 6%만이 즉각적인 필요성을 느끼고 이미 전환을 진행하고 있다고 답했지만, 78%도 향후 2년 내 계획이 있다고 응답해 IIoT와 인더스트리 4.0이 가까운 시일 내 구현될 미래임을 보여줬다. 

주목해야 할 부분은 응답자 중 절반 이상(51%)이 이미 IIoT나 인더스트리 4.0 기능을 갖춘 유체 동력 부품을 구현한 경험을 갖고 있었다는 점이다. 그리고 이 중 65%가 결과에 대해 만족감을 표시했다. 

예를 들면, 공압 애플리케이션에서는 감시·제어를 위해 디지털로 통합된 기계부품을 이용할 수 있다. 밸브·압축기·실린더·제어기 등의 공압장치와 시스템을 IIoT 및 인더스트리 4.0에서 사용하는 전자 장치에 연결하는 것으로, 이를 통해 이전에는 볼 수 없었던 통합 디지털 센싱과 네트워킹, 분석·제어가 가능하게 된다. 이러한 연결은 생산성을 높이고, 운영 비용을 절감하며, 효율성을 높이는 기반이 된다. 

새로운 기술을 구현한 얼리어답더들은 신기술이 매우 우수하다고 평가하고 있다. 인터페이스 사용의 용이성, 통합의 용이성, 소프트웨어 구성의 용이성 등이 사용자들이 만족도를 높게 표시하는 장점들이다. 반면 엔지니어링 시간과 예산 제약, 높은 비용 등은 기술 도입의 가장 큰 난제로 평가된다.

언제나 최신 기술들은 불명확한 요소를 가진 채 시작된다. 하지만 얼리 어답터들이 길을 닦으면서 최적의 방식과 이점이 나타나기 시작하고, 경험이 축적되면서 전반적인 가치가 한층 높아지게 된다. 현재 IIoT와 인더스트리 4.0으로의 업그레이드는 제조 산업 전반으로 확대되고 있다. 얼리 어답터들의 성공 사례를 통하여 수년 전에는 기대할 수 없던 지식과 기능을 얻을 수 있음이 알려지면서 제조기업들이 빠르게 이 행렬에 동참하기 시작한 것이다.
 
IIoT에 대한 이해 필수
많은 기업들이 IIoT로의 전환에서 어디서부터 시작해야 할지에 대해 고민하고 있다. 이에 따라 현재 기업들의 접근은 크게 세 가지 방향성을 보이고 있다. 하나는 자본 비용을 투입하여 전체를 빠르게 업그레이드하는 것이며, 다른 하나는 설비의 교체 사이클을 기다리는 것이다. 그리고 이 두 방법 사이에 예산이 허용되는 대로 하나의 기계 혹은 공장 구역을 업그레이드하는 대안이 존재한다. 

이들 접근법들은 모두 저마다의 장점을 갖고 있다. 더 중요한 점은 IIoT를 충분히 이해할 정도로 가능한 한 많이 배우는 것이다. 세미나나 웨비나 참여, 혹은 전문가들과의 상담을 통해 IIoT의 지식을 습득할 수 있다. 이해가 증가하게 되면, 인프라스트럭처, 소프트웨어 통합, 부품과 시스템의 전반적인 비용 등 주요 항목들에 대해 더 편안하게 검토할 수 있게 된다. 

IIoT에 대한 이해는 대기업보다는 중소기업에서 더 중요하다. 변화를 위한 비용 조달 능력을 비롯하여 풍부한 자원을 보유하고 있는 대기업들과 보조를 맞출 수 있어야 하기 때문이다. 특히 비즈니스 프로세스 관점에서 IIoT를 이해하고, 그것이 비즈니스에 어떤 가능성을 열 수 있는가를 평가할 수 있어야 한다. 

예를 들어 스마트 공압은 작업 방식을 개선하고 다양한 수준에서 부가가치를 창출할 수 있다. 에머슨의 경우, 제조의 핵심 요소인 사람과 제품, 프로세스 사이의 상호작용을 모두 포괄하는 접근방식을 갖고 있다. 이를 통해 생산과 최신 IT 기술을 연동하고, 고객 및 비즈니스 파트너를 프로세스에 통합하는 부가가치 체인을 만들 수 있게 함으로써  IIoT를 통한 성장을 지원한다. 

스마트 구성 요소의 통합
IIoT의 핵심은 호환성에 있다. 따라서 IIoT로의 전환에 있어 온보드 인텔리전스와 모든 관련 통신 표준을 준수하는 디지털 환경을 이용하여 스마트 구성 요소들이 사용자 친화적인 방법으로 통합되어야 한다. 유연성 역시 중요한 요소로 로컬 스마트 에지 게이트웨이에서 모든 옵션이 제공되고, 다양한 기업(클라우드, 부품 공급 업체)들과의 긴밀한 협력 관계도 구축되어 있어야 한다. 

에머슨의 경우, 공압 시스템 내에 SPM^{Smart Pneumatics Monitor}이라는 스마트 에지 게이트웨이를 개발하여 제공하고 있다. 디지털 프로세스 네트워킹의 핵심 제품인 SPM은 기계 가동 중단 위험을 최소화하고 운영비를 최소화하도록 설계되어 마모 상태·에너지 효율성 등의 중요 정보들이 담긴 메시지를 관련 정의된 직원과 상위 IT 시스템에 직접 전송한다. 

또 AES 필드 버스 솔루션과 함께 SPM은 상태 정보를 생성하기 위해 기존 센서 신호를 읽고, 분석하는 기능도 탑재하고 있다. 모니터링할 모든 구성 요소는 드래그&드롭 방식으로 편리하게 SPM에 연결할 수 있다.

SPM은 각 애플리케이션 솔루션의 4가지 핵심 영역을 모니터링하는 데 중점을 두고 있다. 첫 번째는 마모를 판단하는 영역이다. 이를 통해 최적의 유지보수 시점을 알 수 있게 되어 예기치 않은 프로세스 중단을 막을 수 있다. 또다른 핵심 영역은 데이터 관리 부분으로, SPM은 데이터를 바탕으로 밸브와 같은 구성 요소의 예상 수명을 추가 비용을 들이지 않고 알 수 있게 한다. 

다른 하나는 에너지 효율 영역으로, SPM이 수집하는 데이터를 통해 공급 에너지와 수행할 작업이 완벽한 균형을 이루는 최적의 작동 지점을 찾을 수 있다. 공압 시스템의 예를 들면, 압축 공기의 변화를 모니터링함으로써 누출 위치를 빠르게 파악하고, 최적의 압축 공기 밸런스를 찾을 수 있게 된다. 최적의 압축 공기 밸런스는 에너지 비용을 절약하게 함은 물론 부품의 마모까지도 방지하는 효과가 있다. 

마지막으로 이력 기록과 분석 기능을 통합하여 필요한 경우 구성요소별 조정할 수 있다. SPM은 모든 기능이 기존 제어 시스템 및 네트워크 인프라 외부에서 수행되므로 개보수 상황에서도 신속하고 안전하게 각 요소를 제어할 수 있다. 

오현식 기자 다른기사 보기