스마트 팩토리가 화두다. 똑똑한 공장, 즉 지능화된 생산 프로세스를 통하여 효율성을 극대화하는 움직임은 비단 어제오늘의 일이 아니지만, 최근 기술진화의 혜택을 더욱 빠르게 접목하여 새로운 제조 혁신에 동참하기 위하여 스마트 팩토리가 회자되고 있는 것. 스마트 팩토리를 위한 다양한 기술들을 조망한다. <편집자>
‘연결된 공장’이란 무엇일까?
연결된 공장(Connected Factory)은 제조환경이 꿈꾸는 새로운 청사진이다. 모든 기기 및 장치들이 여타 장비들과 연결 및 상호 소통할 수 있게 된다. 공장 전체는 물론, 멀리 떨어진 곳에서도 통신할 수 있다. 연결된 공장을 구현하기 위해서는 사실상 공장 내의 모든 요소들을 연결(Connect)·관찰(Monitor)·제어(Control)할 수 있어야 한다. 이를 통해 운영 생산성과 수익성을 높일 수 있다.
‘인더스트리 4.0’은 무엇일까?
위키피디아에 서술된 사전적 정의를 적절히 의역하면, 인더스트리 4.0이란 가치사슬 조직이 내포하고 있는 기술과 개념의 총칭이다. 인더스트리 4.0은 독일 정부 이니셔티브로부터 탄생한 용어로 네 번째 산업혁명을 의미하며, 인더스트리 4.0은 또한 생산자원 내부 요소들의 동적 최적화가 이루어지고, 각 공장 내부-내부 및 내부-외부 요소들이 서로 밀접하게 연결된 제조환경을 뜻하기도 한다.
산업용 사물인터넷(IIoT)이란?
산업용 사물인터넷 역시 연결된 공장 및 인더스트리 4.0과 유사한 의미를 가지고 있다. 산업용 사물인터넷을 적용하면 조직 내에서 서로 다른 다양한 장비를 연결할 수 있게 된다. 여기엔 기존에 사용하던 오래된 장비도 포함된다.
연결을 통해 구형 장비부터 최신 장비까지 장비들이 서로 ‘대화’할 수 있게 된다. 조직은 오래된 장비와 새 장비를 아우르는 모든 장비로부터 데이터를 획득하여 효율성을 높이고 경쟁우위를 확보할 수 있다.
효과적인 구현 전략
오늘날 많은 기업들이 연결된 공장과 인더스트리 4.0 그리고 산업용 사물인터넷의 개념 중 하나 이상을 도입하고자 한다. 운영비용 감소 및 제어 측면의 향상 같은 이점을 누리기 위해서다. 하지만 대부분의 기업 및 조직에게는 개발 가능한 시설을 구축하거나 기존 시설들을 전면적으로 교체하는 비용이 비현실적일 정도로 비싸다. 이러한 문제를 극복하기 위해 최근에는 기존 장비를 활용하고 제품 및 기기들을 효율적·전략적으로 배치하여 일상적 업무에 지장을 주지 않으면서도 제어 및 감시 기능을 확장하는 추세가 등장하고 있다.
시설을 개선하고자 할 때는 목표 및 예상 효과를 일찍 잡는 것이 중요하다. 실제로 네트워크 기능을 지원하는 모든 장비가 IP 주소를 가지고 있음에도 불구하고, 사용자들은 모바일 기기를 통해 모든 패널 미터, 펌프 그리고 드라이브로 접속하지 못하고 있다. 21세기에 합당한 시설을 구축하기 위해서는 일련의 핵심 기술을 도입하여 부드러운 전환을 실현하고, 이를 바탕으로 어느 곳에서든 접속·감시·관찰·제어 등과 관련한 정보에 접속할 수 있도록 해야 한다.
효과적인 구현을 위한 첫 단계는 현재 조직이 가지고 있는 운영환경 및 장비를 중심으로 애플리케이션 및 공정 구축을 고려하는 것이다. 그러나 행동에 앞서 다섯 가지 핵심요소를 고려해야 한다.
① 기존 장비
전 공장에서 사용하고 있는 장비와 장치 목록을 만들어라. 이들은 얼마나 낡았는가? 교체 혹은 업그레이드가 필요한가? 기존 장비가 새로운 장비와 연결 및 통신할 수 있는가? 교체에는 얼마나 많은 시간과 비용이 드는가? (만약 문제가 있다면)이 기반시설의 문제를 해결할 수 있는 비용효율적인 방법은 무엇일까?
③ 프로토콜 및 통신
장비와 함께 고려해야 할 사항으로 통신 측면이 있다. 서로 통신하고 있는 기기들은 어떤 프로토콜을 사용하고 있는가? 얼마나 많은 프로토콜을 활용하고 있는가? 모든 장비가 동일한 환경에서 통신해야 하는가(즉, 일부 통신 프로토콜을 변경해야 하는가)? 어떤 종류의 케이블 및 커넥터를 통해 통신하고 있는가? 광섬유 케이블? 시리얼(RS-232/422/485)? USB? 구리선?
③ 지역 및 환경
공장 등의 시설은 어디에 위치해있는가? 장비가 먼 곳에 존재하는 경우, 각 장비는 셀룰러 네트워크(즉, 휴대전화 통신)를 통해 감시 및 관찰할 수 있을까? 4G(LTE) 혹은 3G 네트워크를 활용할 수 있는 지역에 있는가? 아니라면, 광대역 혹은 광섬유 기반 네트워크를 활용할 수 있는가?
건물 자체가 가지고 있는 전반적인 환경은 어떠한가? 뜨거운가? 먼지가 많은가? 온도를 조절할 수 있는가? 진동이 많은 환경인가? 가연성 기체가 발생하는 공정인가? 환경 평가 및 승인을 받거나 산업 인증을 받은 산업 등급 장비를 사용하고 있는가?
④ 보안
산업용 사물인터넷 분야에서 역시 보안이 중요한 요소로 부각될 수 있다. 수집 및 전송하는 데이터를 어떻게 보호할 것인가? 산업용 사물인터넷 데이터를 수집·감시·공정처리·저장하는 과정에 어떠한 보안 조치를 취해야 하는가? 데이터 및 정보의 보호와 관련한 규정이 존재하는가?
⑤ 직원
더 많은 장비를 추가하는 과정에 적절한 IT 직원을 두고 있는가? 기술 적응력이 높은, 설치 및 관찰 작업에 도움을 줄 수 있는 직원은? 다른 공간에 존재하는 장비를 확인하고 감시하는 데 필요한 소프트웨어 및 원격 감지 기술을 구현할 수 있는 직원은?
