오늘날에는 산업용 PC를 다양한 산업현장에서 찾아볼 수 있다. 하지만 산업용 PC가 어떻게 탄생하는지, 어떤 점을 유심히 살펴보아야 하는지에 대해 정통한 이는 드물다. 메인보드부터 펌웨에 이르기까지, 그리고 그 사이에 존재하는 무수한 부품들을 살펴봄으로써 신뢰성이 떨어지는 상업적 제품을 걸러내는 방법에 대해 배운다.
글｜Joan Jacinto, 지멘스

 

가전제품 가격이 곤두박질치면서 PC 가격 역시 수십만 원 아래로 낮아졌다. 산업용도로 PC를 구입하고자 할 때 매력적인 요소다.
 

하지만 이러한 상용 제품은 본질적으로 드라이버 및 부품의 품질이 끊임없이 변화하기 마련이다. 따라서 산업용 응용사례에 맞는 솔루션을 구축하고자 하는 이들은 제품의 품질 신뢰성 측면에서 의구심을 가질 수밖에 없다.
 

산업용 PC는 최근 자동화 분야의 대들보 역할을 하고 있다. PLC보다 더 나은 유연함을 바탕으로 자동화 분야를 주도하고 있다. 오늘날의 관리자들은 PC를 통해 얻을 수 있는 장점에 만족하고 있다. 규격에 맞는, 즉 바로 사용할 수 있는 상용 하드웨어 및 패키지 구매량이 증가한다는 것이 이를 증명한다. 첫 번째 시스템이 마비되면 패키지 안에 있는 두 번째 시스템이 즉각 작동한다는 장점으로 인해 패키지 시스템 구축 사례가 점차 늘고 있다.
 

이를 두고 사람들은 소탐대실, 즉 한 푼 아끼려다가 열 냥을 잃는 멍청한 짓이라고들 말한다. 시스템에 쓰이는 다양한 장치들이 전체 비용의 빠른 증가를 야기하기 때문이다. 표준형 PC를 통해 비용을 절약할 수 있으리라는 기대에 회의적인 시선을 두게 되는 이유이기도 하다.

하지만 이처럼 단순한 시각으로만 분석하는 것이 옳은 일일까?

우선 어떤 오류든지 생산라인을 멈출 수 있는 위험요소를 내재하고 있음을 인지해야 한다. 예기치 못한 정지시간은 큰 간접비용을 야기한다. 정지시간 증가가 장치를 구매하지 않음으로써 절약한 비용을 전부 까먹기까지는 단 몇 분도 걸리지 않는다. 장비를 교체 및 대체하는 과정에서 위치설정과 설치하는 데에도, 장비가 멈춰있는 동안 제품에 일어난 오류를 확인 및 검사하는 데에도, 소프트웨어를 통해 설정한 수치가 올바른지 판단하는 데에도 시간과 비용이 추가적으로 들어간다.

또 다른 문제는 상업용 PC의 마케팅 라이프사이클(상품이 팔리기 시작했을 때부터 수명이 다할 때까지의 과정)이 지속적으로 변화한다는 점이다. 생산 중 드라이버가 변경되면 하드웨어가 정상적으로 작동하지 않을 수 있으며, 때로는 전체 구성요소를 변경해야 하는 경우도 생긴다. 일부 산업에서는 생산에 대한 규제에 적합한지에 대한 유효성을 다시 검사해야 할 수도 있다. 식품 및 의약품 분야가 대표적이다.

산업용 하드웨어

사용자가 산업용 PC의 혜택을 누리기만 한다면, 앞서 이야기한 모든 염려를 단숨에 불식시킬 수 있다. 거친 산업용 생산 작업에서 흔히 발생하는 높은 온도와 진동에도 견딜 수 있는 컴퓨터를 사용하면 실패 없는 긴 작동시간을 제공함은 물론이고 업그레이드 과정도 쉬워져 한층 발전한 기술의 혜택을 누릴 수 있다.
 

지멘스는 산업등급 컴퓨터를 만들었다. 이 제품은 PC기반 제어의 주축이기도 하다. 이 제품의 메인보드는 지멘스가 만들었으며, 기복이 심한 환경에도 원활히 적응할 수 있을 만큼 강하다. 구성요소의 최대 작동범위는 0~50℃가량이며 장치의 모든 부분들은 대부분 8시간 동작을 준수하는 여타 장치들과 달리 24시간 내내 가동할 수 있게 설계되었다. 
 

지멘스의 IPC 라인 제품은 번들 소프트웨어를 제공한다. 시각화나 제어에 필요한 추가 소프트웨어를 따로 설치할 필요가 없음을 의미한다. Simatic WinAC 프로그램은 실시간 커널 방식으로 작동한다. 이 프로그램은 PLC를 본따 만들어졌으므로 OEM 업체들이 고객 요구사항에 따라 PL나 PLC 등에서 실행되도록 조절할 수 있다.
 

지멘스는 리눅스 OS도 지원한다. 산업용 기술자들 사이에서 점차 활용이 늘고 있는 OS다. 프로그램은 또한 다중 터치 모니터 기능으로 사용이 쉬워짐은 물론, 휴대전화 혹은 태블릿에서도 사용할 수 있어 모션컨트롤의 확장 및 보급에 일조한다.

산업용 하드웨어의 또 다른 이점은 고객의 요구사항에 맞춰 사용자가 세부사항들을 직접 정의할 수 있다는 점이다. 지멘스는 인텔 및 마이크로스프트와 협력관계를 맺어 전체 수명주기에 걸쳐 하드웨어 및 소프트웨어를 지원할 수 있다.

하드웨어 관련 문제

구매자가 사용자 정의 형태의 보드를 주문했든 표준형 보드를 주문했든 관계없이 지멘스의 부품은 시간이 지나도 교체할 필요가 없는 부품들로 구성된다. 이는 상업용 시스템에 큰 변화를 불러온다. 상업 공급업체는 보통 수 개월에 한 번씩, 즉 자주 구성요소를 변경한다. 구성요소가 바뀌면 전체 부품 가격에도 변동이 생긴다.
 

지멘스는 메인보드를 설계 및 제작할 때 구성요소를 자주 변경하지 않는 것에 중점을 둔다. 제품 수명주기 전체에 걸쳐 동일한 드라이버에 각기 다른 펌웨어를 덧붙이는 방식을 활용한다. 부득이하게 구성요소를 크게 변경해야 할 경우에는 고객에게 미리 알린다. 이는 컴퓨터를 교체했을 때 새로운 PC와 이를 관리하는 주변장치가 효율적으로 의사소통할 수 있음을 의미한다. 지멘스의 제품은 시장 내에서 일어나는 지속적인 변화에도 적응할 수 있게 설계되었다.
 

메모리는 현대 컴퓨터 구성요소 중에서도 중요한 역할을 한다. 메모리 관련 솔루션은 그 기능만큼이나 특별한 관심을 얻고 있다. 산업 시스템이 요구하는 긴 수명 및 높은 사용량을 충족하기 위해, 지멘스는 일반적인 소비자 시스템에서 예상하고 있는 것보다 훨씬 긴 수명을 보장하는 전용 메모리 솔루션을 활용한다.
 

시스템을 구축할 때에는 지속적인 진동에도 견딜 수 있는 기능(즉, 내진기능)을 탑재한다. 또한 방진을 위해 금속 포장을 도입하며 열 방출을 개선한 기계설계를 실현한다. 각 보드는 위치에 맞추어 고정함으로써 연결 지점이 느슨해지거나 보드가 흔들리는 등 진동으로 인한 문제들을 사전에 방지했다.
 

모든 장치를 조립한 후에는 열분석을 실행하는 것이 바람직하다. 온도가 허용치를 유지하는지 확인하기 위해서다. 필요에 따라 온도 한계점에 다다른 장치를 보호하기 위해 히트싱크(전자부품이나 소자로부터 열을 흡수하여 외부로 방산시키기 위한 구조를 말하며, 냉각용 방열기를 뜻한다. 출처 기계공학용어사전)를 추가하기도 한다.
 

산업용 PC는 시스템을 한층 강하게 만드는 데에 도움을 준다. 하지만 산업용 PC 도입을 결정하기에 앞서 회사의 평판을 유지하고 더욱 높일 요소가 필요할 수도 있다. OEM이나 시스템 통합업체 등의 상업용 제품이 중요한 시점에서 오류를 일으킬 경우, 실패에 대한 뼈아픈 기억을 남기게 된다. 산업 요구사항을 충족하도록 설계하고 충분한 실험을 거쳐 검증된 시스템을 활용하면 오류를 크게 줄일 수 있다.