스마트 팩토리의 전제 조건, 산업용 네트워크
스마트 팩토리의 전제 조건, 산업용 네트워크
  • 오현식 기자
  • 승인 2017.02.06 14:11
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제2회 이더넷 기반 산업용 네트워크 세미나

 
산업용 네트워크에 대한 관심이 나날이 높아지고 있다. 제조 혁신을 위한 전제조건 중 하나로 연결(Connected)이 대두되면서 산업용 네트워크의 중요도 또한 높아지고 있기 때문이다. 이오문화사가 2016년 1월 12일 서울 삼성동 코엑스에서 개최한 ‘제2회 이더넷 기반 산업용 네트워크 기술 세미나’에는 다수의 참석자가 몰려 산업용 네트워크에 대한 관심을 입증했다.

제조 산업에서 산업용 네트워크의 중요도가 더욱 높아지고 있다. 인더스트리 4.0, 스마트 팩토리, 산업용 사물인터넷(IIoT) 등 제조 혁신을 위한 새로운 흐름들이 등장하고 있는데, 이들을 구현하기 위한 전제 조건 중 하나가 바로 연결(Connected)이기 때문이다.

오늘날 제조 산업에서 요구되는 혁신은 데이터를 기반으로 한 고도의 자동화·생산성 극대화다. 예를 들면 기계에 센서를 설치하고, 데이터를 수집/분석하여 통찰력을 얻음으로써 궁극적으로 생산성 향상 효과를 얻을 수 있다. 나아가 제조 공장 수준에 그치지 않고 비즈니스 프로세스 전반으로 확대되어 전사적인 자동화와 효율화를 이뤄내야 한다. 이를 위해서는 모든 것이 ‘연결’되어야 한다. 따라서 산업용 네트워크에 대한 관심은 더욱 높아지고 있다.

표준 이더넷으로 호환성 확보

 
산업용 네트워크 분야에서 최근 주목받는 것은 이더넷 기반 기술이다. 지금까지 산업용 현장에서는 필드버스가 주로 활용됐지만, 일반적으로 널리 활용되는 통신 방식인 이더넷을 활용함으로써 산업 설비 뿐 아니라 다른 요소와의 연결성 또한 확보하기 위해 이더넷 기반의 산업용 네트워크 기술이 주목되고 있다.

이더넷 기반 기술은 일반적으로 널리 활용되는 기술이기에 호환성이 높을 뿐 아니라 고속 통신까지 구현할 수 있다. 또 새롭게 증가하는 응용 애플리케이션에 대한 대응도 보다 더 용이하다. 이러한 장점에 힙입어 산업용 이더넷은 빠르게 성장하고 있다. 기존 필드버스 시장이 한 자릿수 성장에 그치고 있는 반면 산업용 이더넷 기술은 최근 수년간 두 자릿수의 성장을 이어가면서 산업 현장에서의 입지를 넓히고 있는 것이다.

그러나 산업용 이더넷에서는 다양한 기술이 경쟁하고 있어 사용자의 접근에 어려움을 주고 있다. 이더넷 프로토콜에 기반을 둔 산업용 네트워크 기술은 30여개에 달할 정도이며, 이들은 각기 다른 장점과 특징을 내세우고 있다. 다시 말해 사용자 입장에서는 자신에게 필요한 조건에 부합하면서 동시에 향후 발전방향까지 고려한 최적의 네트워크를 선택해야 하는 것이다.

이오문화사가 개최한 ‘이더넷 기반 산업용 네트워크 기술 세미나’는 수많은 표준이 경쟁하는 상황에서 사용자가 최적의 네트워크를 선택하는데 도움을 주기 위해 마련된 자리다. 세미나에서는 CC-Link·PROFINET·Ethernet POWERLINK·EtherCAT 등 수많은 산업용 이더넷 기술 중 표준화 상태 및 기술적 측면, 그리고 전략적 발전 방향과 광범위한 사용자 조직 등에서 가장 앞서 있다고 평가받는 대표 기술에 대한 고찰이 이뤄졌다. 더불어 네트워크 기반 솔루션을 통해 이뤄낼 수 있는 이점과 현장의 활용 사례까지 살펴봄으로써 이론만이 아닌 실제 구축 시 보다 큰 도움이 이뤄지도록 했다.

PLCopen
세미나의 시작은 PLCopen협회 최철 상무이사가 알렸다. ‘이더넷 기반의 산업용 네트워크가 필요한 이유’를 주제로 첫 세션을 진행한 최 상무이사는 “아날로그 링크·필드버스·이더넷 등 다양한 기술이 혼재하던 산업용 제어 네트워크는 이제 실시간 이더넷 기반의 통합 네트워크로 전환될 것”이라고 예견했다. 일반화되고 표준화된 이더넷 기술이 설비 첨단화에 따른 고성능 제어 및 융합 환경 지원에 보다 더 용이한 까닭이다.

이는 산업 제어 분야의 흐름과도 일맥상통한다. 그동안 산업에서의 제어는 고가의 하드웨어 기반 시스템으로 이뤄졌다. 반면 미래의 산업 제어는 표준 시스템과 제어 소프트웨어를 활용해 유연성 향상은 물론 제어 시스템 통합과 비용 절감까지 이뤄내는 방향으로 전환이 예견된다. 즉 산업 제어 시장에서도 소프트웨어의 중요도가 제고되는 것이다.

최 상무이사는 “초연결 사회를 전제로 한 인더스트리 4.0 시대의 핵심키는 개방과 표준”이라며 “산업 표준을 바탕으로 소프트웨어 수명주기 전반에 걸친 비용을 줄이게 하는 PLCopen, 산업용 이더넷 등이 더 활성화되면서 정밀제어형 융복합산업으로의 패러다임 전환이 이뤄질 것”이라고 강조했다.

PROFIBUS/PROFINET
바통을 이어받은 한국프로피버스/프로피넷협회 차영식 협회장도 이더넷 기반 산업용 네트워크가 빠르게 확산되고 있다는 데 동의했다. 프로피버스/프로피넷 협회가 집계해 매년 발표하는 글로벌 노드 수 추이를 살피면, 프로피버스의 노드 증가보다 프로피넷의 노드 수 증가가 더욱 가파른 상승 곡선을 그리고 있다.
차 협회장은 “내부 구성 기술은 다르지만, 사용자 입장에서 볼 때 프로피버스와 프로피넷은 재 프로그래밍 없이 동일한 툴을 이용할 수 있어 익숙한 방법으로 활용 가능하다는 이점을 지닌다”면서 “프로세스 자동화(PA), 공장 자동화(FA), 모션제어(MC) 등 모든 응용 분야에서 활용 가능할 뿐 아니라 하나의 인프라스트럭처 내에 다수의 이더넷 프로토콜과 공존도 가능한 개방형 기술인 프로피넷은 인더스트리 4.0 구현을 위한 최적의 산업용 네트워크 기술이 될 것”이라고 자신했다.

CC-Link
CC-Link협회 한국지부 김명심 과장은 이더넷 기반의 통합 오픈 네트워크로써 CC-Link IE에 대해 집중적으로 소개했다. 생산 현장 뿐 아니라 정보계를 포함한 생산 시스템 전반의 최적화를 이뤄내는 단일 표준 네트워크로 빠르고 정확한 생산은 물론 라이프사이클 단축과 비용절감, 나아가 빅데이터 등 최신 기술의 접목까지 포괄해 공정 간, 혹은 장치 내 어디에서나 다양한 데이터를 효율적으로 순환하고, 활용할 수 있게 한다는 설명이다.

김 과장은 “2000년 CC-Link를 기점으로, CC-Link Sefety, CC-Link IE Control, CC-Link IE Field와 CC-Link IE Field Basic 등을 발표함으로써 생산 시스템 전반을 아우를 수 있게 됐다”면서 “특히 범용 TCP/IP 통신이 혼재하는 환경까지 대응하고, 소프트웨어 방식으로도 간편하게 실현할 수 있게 하는 등 CC-Link의 쓰임새는 한층 넓어지고 있다”고 강조했다.

HMS인더스트리얼네트웍스
HMS인더스트리얼네트웍스 일본 및 한국지역 이상완 매니저는 산업용 이더넷과 산업용 사물인터넷(IIoT)을 활용한 실제 제조 현장의 혁신 사례를 소개해 이목을 집중시켰다.

예를 들어 APM Terminals사는 벨기에 지브르게 항구에 CAN 통신 게이트웨이를 사용해 항만 컨테이너 운반 및 적층 운반장비의 통신을 가능하게 함으로써 고효율 제어를 실현하고, 사후 수리 비용을 한층 절감시키는 효과를 달성했다. 또 스웨덴의 로봇 셀 제조 업체인 SVIA사는 이종간 네트워크 대응이 가능한 게이트웨이 장비를 통해 기존 프로피버스 시스템과 로봇의 DeviceNet 통신을 구현함으로써 시장을 한층 확대할 수 있었으며, 진공밸브를 공급하는 스위스의 VAT Vacuumventile사는 HMS 임베디드 통신 모듈을 제품에 실장시켜 아시아 시장에 진출하는 발판으로 삼기도 했다.

이상완 매니저는 “효율성과 생산성을 극대화하기 위해 연결성에 대한 요구는 계속 높아지고 있다”면서 “HMS는 다양한 분야에서 프로토콜과 구조상의 연결 장벽을 뛰어넘을 수 있는 통신 시스템을 제공함으로써 기업의 경쟁력을 한층 높일 수 있게 한다”고 전했다.

 
POWERLINK
오후 세션의 시작은 POWERLINK협회 사재훈 사무국장이 담당했다. POWERLINK는 모션부터 프로세스까지 단일 기술로의 연결을 모토로 하며, 이를 위해 OPC UA와 적극적인 협업을 진행하고 있다. 다시 말해 실시간성 및 시간결정성이 중요한 설비단은 POWERLINK가 담당한다면, 다양한 통신 표준화에 강점을 지닌 OPC UA가 데이터 수집을 담당하고 POWERLINK는 터널 역할을 수행함으로써 빅데이터 결합은 물론 원격 제어·네트워크 기반 안전 요소 구성 등까지 해결할 수 있게 되는 것이다.

사 국장은 “가장 포괄적인 개방형 표준 기술로 POWERLINK는 OPC UA는 물론 openSAFETY, openROBOTICS 등과 손쉽게 조합된다”면서 “디지털화된 스마트 팩토리를 위한 최적의 프로토콜이 바로 POWERLINK”라고 강조했다.

EtherCAT
ETG협회 한국지부 권정현 과장은 EtherCAT에 대해 상세히 소개했다. Beckhoff가 개발해 공개한 EtherCAT은 이더넷 기술을 활용하는 필드버스 시스템이라고 말할 수 있다. 따라서 이미 여러 산업현장에서 검증된 필드버스의 신뢰성을 그대로 지닌다. 또 보다 가볍고 빠른 특성도 지닌다.

권 과장은 “하위 필드버스를 손쉽게 통합할 수 있는 EtherCAT은 생산 현장 전반에 걸쳐 기존 인프라를 모두 포괄해 기존 투자를 최대한 보호한다”면서 “검증된 신뢰성을 지닌 개방형 국제 표준 기술인 EtherCAT은 인더스트리 4.0 개념의 스마트 팩토리를 위한 이미 준비된 기술”이라고 전했다.

엠씨테크
숨가쁘게 달려온 세미나는 엠씨테크 이상호 연구소장의 특별강연으로 마무리됐다. ‘산업용 필드버스 애플리케이션을 위한 소프트웨어 엔지니어링’을 주제로 한 이 소장의 강의는 다양한 실제 산업 현장의 특성을 고려한 응용 애플리케이션 개발 방법으로 높은 호응을 받았다. 우리나라 제조산업의 경우, 독일·미국·일본 등과 달리 응용 기술을 통해 부가가치를 창출하는 경향이 크기에 이 소장의 강연이 크게 도움이 됐다는 평가다.

이 소장은 “모션을 포함한 여러 시스템에서 제어의 복잡도가 크게 증가하고 있다”면서 “이러한 어려움을 해결하기 위해서는 소프트웨어 기술을 이해한 상태에서 산업용 네트워크의 특성을 고려한 설계가 필요하다”고 강조했다.
 


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