글로벌 모션제어 트렌드는 네트워크 타입이 접수 ②
  • 월간 FA저널
  • 승인 2013.01.08 14:13
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임베디드와 다른 출발선, PC 기반 모션 컨트롤러 ‘스퍼트’





























PLC 기반 모션 컨트롤러의 점유율이 심상치 않다. 최근 제조시장이 고효율 중심으로 확대됨에 따라 원가절감을 비롯한 화두에 적극 대응하고자, 가격 경쟁력 높은 보드와 모듈 형태의 PC 기반 솔루션이 높은 성장세를 보이고 있기 때문이다. PC 기반은 생산시간 단축, 간단한 구조, 에너지 사용량 절감 등을 요구하는 업계 요구에 적극 반영되고 있다. 더구나 안정성을 비롯한 신뢰성 측면에서 드러났던 약점들이 개발이 진행될수록 크게 개선됐기에 향후 시장 성장률은 더욱 높아질 것으로 기대되고 있다.


네트워크 타입 컨트롤러 시장 선도

산업용 네트워크를 통한 고속·고성능 모션 컨트롤러가 해당 업계에 대표적인 제품으로 인지도가 상승하고 있다. 과거 케이블 타입의 단점이었던 복잡한 구조가 매우 간단하게 구현됨으로써 지역 기반의 업계에서 네트워크 타입의 컨트롤러로의 빠른 전환을 요구하고 있다. 더구나 대용량 프로세스 데이터 교환, 고속 모니터링 등은 기존 방식에서는 실현할 수 없었던 기능으로 사용자들로부터 긍정적인 평가를 얻고 있다. 대역폭, 샘플링 타임 향상, 택트 타임 감소 등의 과제들이 장비 성능 극대화의 목적을 달성하고 있다.


2013년 모션 컨트롤러 성장 기대

반도체, FPD, 스마트기기, 테스트 장비 등 다양한 분야에서 다채롭게 활용되는 모션 컨트롤러는 꾸준한 성장세를 유지했지만, 올 2013년에는 대단한 호기를 맞이할 것으로 보인다.

글로벌 경기 침체로 보류됐던 지난해 국내 대기업의 생산라인 설비 투자 계획이, 올해 재개될 것으로 보여 해당 업계는 전천후 준비에 여념이 없다. 글로벌 경쟁력을 갖춘 AMOLED, LED 등의 국내 디스플레이 분야는 침체기에도 지속적인 성장세를 선보였기에 더욱 높은 기대감을 주고 있다.

모션 컨트롤러는 어느 시장에서도 적용이 가능하다는 특수성 때문에 성장세는 분명해 보이며, 신시장 및 수요 개척에 따른 업계들의 노력도 또 다른 수익 창출의 창구로 활용될 것으로 보인다.


서 정 훈 기자


네트워크 통합 제품이 강세인데, 귀사가 채용한 네트워크 방식은?


LS메카피온 : 네트워크 타입 컨트롤러는 케이블이 간단해지고, 하나의 망에 여러 대의 장치를 연결할 수 있어 시스템의 하드웨어적인 구성도 간단해진다. 그렇기 때문에 시스템 고장율이 낮아지고, 기존 방식에서는 불가능했던 대용량의 프로세스 데이터 교환, 고속 모니터링, 파라미터 입출력 등의 장점을 활용할 수 있다.

LS메카피온은 DeviceNet, EtherCAT 지원 제품군이 있으나, 최근의 주력 네트워크 방식은 EtherCAT을 사용하고 있다. EtherCAT을 지원하는 PC 기반 소프트웨어 모션제어기인 MXP, MXN과 EtherCAT 기반 서보 드라이브 L7N 제품을 출시하고 있다.


아진엑스텍 : 아진엑스텍은 모션 제어기술의 원천기술 확보와 이를 통한 범용화된 모션 제어칩 개발 및 이를 응용한 사용자 기반의 각종 제어보드 및 시스템 제어기를 개발 공급하고 있다. 사업자 측면에서 봤을 때 네트워크 기반의 모션 제어 확대는 이더넷 통신 기술의 급속한 발전과 상용화가 산업자동화 전반에 보급되고 있다는 것을 확인시켰다. 따라서 기존 제어 신호와 제어기기 간의 1:1 케이블 배선에서 오는 저효율성을 1:N의 네트워크 케이블을 이용한 배선으로 고효율화할 수 있다는 장점이 있다. 더불어 제반 비용 절감·경제적 효율성 제고가 최대의 이점이라 할 수 있다.

현재 자동화 시장에서는 다양한 네트워크 기반 제어 기술들이 관련 협회를 통해 소개되고 있으며, 각각의 특징들도 협회에서 발간하는 자료들을 통해 확인할 수 있다. 다만, 이러한 장점들이 모든 산업과 장비에 범용적으로 사용되고 효율성을 제고하기까지는 더 많은 확대 보급과 검증의 시간이 필요할 것으로 생각된다. 그러나 선택적으로 필요한 분야에서부터 적용을 확대하고자 하는 노력은 개발사와 장비 업체들을 중심으로 현실화되고 있다.

아진엑스텍에서도 이 같은 마켓 트렌드를 반영해 다양한 네트워크 기반 제어기들을 상용화했으며 현장 적용을 통해 공개하고 있다. 즉, 네트워크 기반 제어기를 채택하려는 고객의 입장을 충분히 고려해 개발 및 출시하고 있다.


커미조아 : 네트워크 타입이 증가하는 이유는 RJ45, mini RJ45 커넥터 간 전용선 또는 광케이블 연결로 배선이 간결하고, 일반 PC 또는 IPC를 사용하더라도 많은 축을 사용해 PCI 슬롯 부족에 대한 문제를 해소시키기 때문이다. 또한, 펄스 출력 방식의 모션 제어기에 비해 상대적으로 빠른 응답속도를 요하지 않는다.

커미조아에서는 NEMO(네모, 네트워크 모션 의미)라는 제품군으로 미쓰비시 SSCNET III, 야스까와 MECHATRO LINK III 및 파나소닉 RTEX 프로토콜을 100% 지원하는 네트워크 모션 제어 보드를 2012년 초에 이미 출시했으며 현재 시판 중에 있다.




























ADLINK 코리아 : 최신 모션 컨트롤 제품의 특징은 모션 컨트롤과 네트워크 기술의 통합이다. 고속 이더넷 통신 기반의 제어 솔루션들이 기존의 케이블 방식용 모션 컨트롤 제품을 빠르게 흡수하고 있는 실정이다. 특징은 모션 컨트롤러와 네트워크 기술의 통합으로 제품의 편의성, 유연성, 확장성이 쉬워졌다는 것이다.

ADLINK도 이런 변화에 발맞춰 고속 이더넷 기술이 적용된 PCI-7856을 선보였다. 이 제품은 RS-485 멀티-드롭 포트로 구성됐으며, 데이터 전송시 프로토콜을 이용해 최대 100M까지 데이터 전송이 가능하다. 최대 256축까지 모터도 제어할 수 있다. 실시간으로 포지션 및 속도를 변경할 수 있으며, 쉬운 배선과 모든 컴퓨터 환경에 적합한 기술적 요소들을 적용했다.


내쇼날인스트루먼트 : 네트워크 타입의 모션 제어가 시장 내에서 검증이 이뤄짐에 따라 채택되는 사례가 증가하고 있다. 이는 네트워크 모션을 적용했을 경우 배선의 편리함과 이에 따른 비용 절감, 통신을 이용한 모션 제어를 통해 기존 방식이 갖고 있던 신호의 노이즈 등에 대한 문제를 해결할 수 있다는 특징 때문에 고객들에게 제안되고 있다. 한국내쇼날인스트루먼트에서도 네트워크 방식의 모션제어 솔루션을 제공하고 있으며, 많은 방식 중에서 EtherCAT, 이더넷, CANopen 방식의 네트워크 모션 제어 방법을 제공하고 있다. 이를 이용해 손쉽게 제어 프로그래밍할 수 있는 그래픽 기반의 프로그래밍언어인 LabVIEW도 제공하고 있다.


경쟁사와 다른 귀사만의 독립적인 마케팅 전략은?


LS메카피온 : LS메카피온은 주력 네트워크 기술로 EtherCAT과 RAPIEnet을 채택하고 있다. 이를 기반으로 PC 기반 모션 컨트롤러, CNC, PLC, 서보, 디지털 I/O 제품군을 출시하고 있다. 각 시장과 고객군에 맞는 시스템 솔루션을 개발, 제공하고 있으며, 컴포넌트 단위의 부품 사업과 더불어 우리의 제품과 기술 서비스를 결합한 다양한 솔루션 비즈니스를 통해 새로운 시장 창출을 도모하고 있다.


아진엑스텍 : 국내 모션제어 선두업체로서 기본에 충실하다. 2013년 국내 IT 제조 관련 설비투자가 극도로 부진할 것으로 예상되고, 국내 대기업들의 설비투자 전략이 시장 동향을 반영한 보수적 투자로 전환됨에 따라 우리도 고객사 관리에 만전을 기하고 있다. 그간 부족했던 신제품 개발과 출시에 박차를 가하며 품질관리 강화를 통해 신뢰성과 내구성을 겸비한 제품을 출하하고 고객으로부터 긍정적인 평가를 통해 수익성 제고와 시장 확산을 추구해 나갈 것이다.


커미조아 : 고객을 만족시키는 마케팅 전략이 최고라고 생각한다. 항상 고객의 시선으로 고객이 요구하는 사항은 적극적으로 제공, 서비스하고 있다.


내쇼날인스트루먼트 : 한국내쇼날인스트루먼트에서는 주기적인 기술 세미나를 통해 고객들에게 모션 적용 방향 및 솔루션에 대한 정보를 공유하고 있다. 특히 매년 진행되는 그래픽 기반 시스템 디자인 컨퍼런스 ‘NIDays’와 상반기와 하반기로 진행되는 임베디드 제어 모니터링 컨퍼러스 ‘ECMS Season 1, 2’를 통해 LabVIEW를 이용한 모션 제어 관련 기술들을 소개하고, 다양한 임베디드 모션 데모들을 제작해 고객들에게 모션 제어에 대한 이해도를 높이고 있다.













미래에 선보일 PC 기반 모션 컨트롤러의 기술적 발전 방향은?


LS메카피온 : 다른 모든 형태의 모션 제어기와 PC 기반 모션 컨트롤러가 가지는 기본적인 차이점은 PC라는 최고 성능의 디지털 연산 플랫폼을 쉽게 사용할 수 있다는 것과 PC가 가지는 최고의 범용성을 기반으로 한다는 점이다. 첫 번째 장점인 고속 연산 성능을 바탕으로, 1대의 PC에서 제어할 수 있는 제어축 수가 지금보다 훨씬 늘어나게 될 것이다. 제어축 수가 늘어나는 것뿐만 아니라 제어 주기도 훨씬 고속화돼 더욱 정밀한 제어가 가능해질 것으로 보인다. 초고속 산업기계, 다관절 로봇 등과 같은 정밀 단위 장비제어를 넘어 하나의 제어기에서 여러 대의 복합 장비를 군제어 개념으로 직접 제어 및 운용하는 것도 조만간 실현될 수 있을 것으로 보인다.

두 번째 특징인 PC의 범용성을 기반으로, 다양한 IT 기술의 접목을 통해 조금 더 편리하고 손쉬운 사용법이 개발될 것이다. IT 기술을 활용해 스마트폰, 태블릿 PC 등에서 원격으로 시스템을 모니터링하고 제어할 수 있고, 무선 네트워크 기반 제어기술을 적용하는 것도 다른 시스템에 비해 비교적 용이해질 수 있다.

마지막으로, PC를 기반으로 하기 때문에 하드웨어 의존적인 부분이 점차 축소될 것으로 예상된다. 대부분의 기능이 소프트웨어로 구현될 것이고, 최신의 IT 기술을 활용해서 분산화, 모듈화, 네크워크화돼 새로운 기능들이 좀 더 유연하고 빨리 개발될 수 있을 것으로 보인다.


아진엑스텍 : 아진엑스텍의 미래를 대비한 개발 전략은 개/폐루프의 원천기술 확보와 범용 모션칩 개발, 네트워크, 드라이버, 센서, 다축 모션제어 등 자동화 제어시스템의 필수적인 요소들을 융합한 제품들을 개발 출시해 장비개발 고객사들의 수요를 충족시켜 나갈 것이다.


커미조아 : 택 타임 절감 및 처리량 향상을 위한 고급 정밀 모션 제어 알고리즘 구현, 사용자 편의 지향적인 제어 인터페이스가 제공될 것으로 보인다.


ADLINK 코리아 : 한마디로 표현한다면 통합형 제품이 주를 이룰 것이라고 생각한다. 모든 기능들이 내장된 모션 컨트롤러를 사용해 최소한의 비용으로 최대의 효과를 내기 위한 방향으로 발전할 것으로 보인다.































내쇼날인스트루먼트 : PC 기반은 운영체제와 하드웨어의 내구성에 따라 성능이 좌우된다. 실제로 모션 제어에서 PC 기반의 경우 빈번하게 발생하는 문제들이 이 같은 부분에서 비롯되는 것이다. 내쇼날인스트루먼트에서는 이런 문제들을 해결하기 위해 임베디드 기반의 모션 제어 또는 운영체제를 제외한 방식의 하드웨어 모션 제어 기술을 적용해 솔루션을 제공하고 있고 지속적인 기술 개발을 하고 있다.


모션 컨트롤러가 가져야 할 대표적인 요소들은?


LS메카피온 : 기본적인 모션 제어 기능이 구현돼 있다고 할 때, 가장 중요한 것은 신뢰성이다. 모션 제어기를 사용하는 시스템에서 모션 컨트롤러에 문제가 발생했을 때, 시스템의 일부가 고장나는 것이 아니라, 시스템 전체가 정지하는 고장 모드에 해당되기 때문에 신뢰성은 가장 중요한 요구사항이라고 하겠다.

다음은 호환성과 범용성을 들 수 있다. 최근의 시스템 빌더들은 더 빠른 납기와 낮은 비용의 한계를 요구받고 있다. 이를 위해서는 지속적으로 새로운 부품이나 파트들을 검토하고, 적용할 수 있어야 한다. 그런데, 모션 컨트롤러의 경우 다른 부품들과 달리 한번 제품이 선정되면 이를 변경하기가 쉽지 않다. 전장의 변경, 운용 프로그램의 변경, 제어 시퀀스의 변경 등에 수반되는 인스톨 비용이 부품 교체에 따른 원가절감을 상회하는 경우가 대부분이라 시스템 구성을 거의 그대로 유지할 수밖에 없었다. 이에 대한 한계를 극복하기 위해, 유럽을 중심으로 한 선진 시장에서는 61131, PLC open과 같은 국제 표준이 개발됐고, 미래의 모션 컨트롤러는 이러한 표준을 통한 호환성 유지가 아주 중요한 요구 사항이 될 것이다.


아진엑스텍 : 국내 IT 제조 및 검사장비들은 국산화 개발 과정을 거쳐 양산공급이 가능한 상태에 있으며, 이러한 국내 FAB에서의 검증을 통해 세계시장으로 확산을 지향하고 있다.

따라서 국산 모션 제어기들의 가장 중요한 이슈는 품질 신뢰성을 기반으로 한 내구성 확보가 현실적인 목표일 것이며 범용성, 기술성 등의 기술적 이슈는 차세대 450mm 장비 개발이 본격화되면 다시 한번 부각될 것으로 보인다.


커미조아 : 안정성/내구성, 정밀제어/반복 정밀도 보장, 손쉬운 사용자 인터페이스, 제어 프로그램 개발 편의성 제공, 가격 경쟁력 등이 모션 컨트롤러가 가져야할 대표적인 요소들이라고 생각한다.


ADLINK 코리아 : 정밀성, 호환성, 안정성, 응답성 등이다.


내쇼날인스트루먼트 : 기술이 다양해지고, 복잡해짐에 따라 모션 제어는 다축의 동기화와 빠른 제어 속도를 제공해야 한다. 당연히 이것은 신뢰성과 안정성을 바탕으로 해야 한다. 여기에 조금 더 모션 제어를 편하게 할 수 있도록 소프트웨어적인 측면에서도 대화식 개발 환경이나 직관적인 개발 환경을 제공해야 한다.


귀사가 주력하는 시장 단계는 어디이며, 매출 성과는?


LS메카피온 : LS메카피온은 하이엔드 시장을 목표로 PC 기반 모션 컨트롤러를 새롭게 개발해 2013년 상반기 출시를 목표로 하고 있다. 새로운 PC 기반 모션 컨트롤러에 요구되는 네트워크 관련 기술, 산업표준 호환 등에 기술적 주안점을 두고 개발 진행 중에 있다.


아진엑스텍 : 지난 2012년 국내 모션 산업계는 전년대비 20% 이상의 매출감소가 있었을 것으로 추정되며 하이/미들/로우엔드의 시장점유율은 하반기 투자부진으로 변동이 없었을 것으로 보인다. 아진엑스텍은 기술적 분류에 관계없이 고객의 니즈에 부합하는 제품 개발과 공급을 통한 고객지원에 최선을 다하고 있다.


커미조아 : 커미조아는 미들앤드 시장에 주력하고 있다. 지난 2011년에는 50억을 달성했으며, 지난해는 75억원을 달성해 시장 불황 속에서도 성공적인 성과를 보였다.


출시 및 예정인 신제품은 어떤 특징을 가지고 있나?


LS메카피온 : 출시 예정인 LS메카피온의 PC 기반 모션 컨트롤러는 2가지 시리즈로 구분된다. 하나는 API 형태의 SDK를 제공해 C++/C#/VB 등을 이용, 사용자 프로그램을 개발하는 방식이고, 다른 하나는 PC 상에서 동작하는 소프트웨어 PAC 제품으로 전용 프로그래밍 프로그램을 이용해서 Ladder/Function Block의 언어로 프로그램하고 빌트인 HMI 툴을 이용해 GUI를 작성하는 방식이다.

기존 PC 기반 컨트롤러에 익숙한 사용자는 전자인 MXP-A 시리즈를 사용하고, PLC 사용에 익숙한 유저는 MXP-Q 시리즈를 사용할 수 있는데, 내부 모션 제어 엔진을 공용으로 사용하고 있어, 한 제품의 시리즈에 익숙해지면 다른 시리즈 제품도 바로 사용할 수 있도록 하고 있다.

EtherCAT 기술을 바탕으로 LS메카피온의 서보 및 I/O 제품군과 결합해 손쉽게 시스템을 구성할 수 있는 특징이 있고, 모션 명령어에 PLCopen 표준을 채용해 국제 표준에 대응해 개발됐다.




























커미조아 : cEIP-α는 기존 cEIP(Compact Ethernet I/P) 제품과 100% 기능이 호환되며 PLC 기반의 장점을 본따 백플레인에 개별 모듈이 탈장착이 용이한 구조를 채택, Honda 커넥터 및 터미널 젠더를 통한 배선의 편리성을 제공한다.


ADLINK 코리아 : 에이디링크테크놀로지는 새로운 톱라인의 PCI-8254/8258 모션 컨트롤러를 출시했다. 최대 20KHz의 서보 업데이트 속도, 우수한 제어 성능 제공, 서보 하드웨어 기반의 PID FF 제어 루프와 2차 필터, 시간 결정적 궤적 및 속도 기획, 포괄적인 응용 프로그램 기능, 그리고 사용하기 쉬운 진단 및 제어 유틸리티를 제공한다. 강력한 필터 능력과 함께 노이즈 강화, PTP(Point-to-Point) 테이블 지원, 빠른 응답 속도, 생성된 잡음의 영향을 극복했으며, 반도체 산업에서 요구하는 고속 고정밀도 및 응용 프로그램에 대한 기계적 공진을 제거할 수 있다.


내쇼날인스트루먼트 : 내쇼날인스트루먼트에서는 고객들에게 PC 기반의 모션 제어보다 안정적이고 빠른 제어 환경을 제공하기 위해 임베디드 모션 제어 솔루션으로 CompactRIO 제어기와 모션 관련 c시리즈 모듈들을 개발해 제공하고 있다.

CompactRIO 제어기는 기본 운영체제보다 더욱 빠르고 안정적인 환경을 제공하는 리얼타임 운영체제를 채택해 모션제어 시스템의 안정성을 확보했고, 하드웨어 제어 환경을 제공하는 FPGA를 적용해 빠르고 정확한 모션 제어 솔루션을 제공한다. 또한 c시리즈의 모션 제어 모듈들은 모터를 직접 또는 모터 드라이버를 연결해 손쉽게 모션제어 시스템을 구축할 수 있도록 했다.




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