[커버스토리] 자동화 제품들, 데이터 소통 및 분석하며 똑똑해지다!

스마트 팩토리 실현 위한 첫걸음 ‘IoT’

경제 활동 및 가정생활 등 사회 전반에 걸쳐 모든 사물과 연결이 되는 세상이 다가오고 있다. IoT는 일반 가정은 물론, 의료, 교통, 물류, 제조업 등 사회 전반에 걸쳐 무궁무진하게 적용되며 수조원대에 달하는 거대 시장으로 성장할 것으로 전망되고 있다. 산업자동화 분야에서도 상품 및 제고의 효율적 관리, 스마트한 제조 공정, 생산성 향상 등을 목적으로 IoT 관련 솔루션이 하나둘 출시돼 시장에 선보이고 있다. FA저널은 최근 메가트렌드로 떠오른 IoT를 산업자동화 시장과 연관해, 관련 업계에서는 이러한 시장 변화에 대응해 어떤 솔루션을 준비하고 있으며, 어떤 전략을 진행 중인지 알아봤다.

김 미 선 기자

거대시장으로 성장 중인 IoT 시장

IoT라는 용어는 기존 기계 간 통신(M2M)을 넘어 다양한 프로토콜, 도메인 및 애플리케이션을 포괄하는 기기 및 시스템, 그리고 서비스 간의 연결이 강화되는 것을 일컫는다.

IoT는 최근 국내는 물론 전 세계 산업 전반에 걸쳐 시대적 화두이자 거스를 수 없는 메가트렌드로 부상하고 있으며, 2020년에 이르면 헤아릴 수도 없을 만큼 거대한 시장이 될 것으로 전망되고 있다.

리서치 전문업체인 가트너는 2020년 IoT에 연결된 기기가 260억대 가까이 될 것이라고 추정했고, ABI 리서치는 2020년까지 300억대 이상의 기기가 무선으로 IoT에 연결될 것으로 전망했다.

이에 대해 ODVA 캐서린 보스 전무는 “하버 리서치의 조사 결과에 따르면, IoT와 연결 장치들이 존재하는 산업자동화 시장의 규모는 올해 20억달러, 한화로는 대략 2조원 규모가 달한다고 한다”고 설명하기도 했다.

이플랜 한국지사의 김홍렬 부장도 “Informa와 SAP에서 공동으로 수행했던 설문 조사에서는 이러한 IoT 시장의 10% 정도가 산업자동화 분야에서 발생할 것으로 예상했다”면서, “2020년을 기준으로 연결된 사물에 대한 다양한 카테고리가 존재하지는 않을지라도, 제품 설계자들이 지능형 제품에서 제공될 수 있는 탐색 가능성을 본격적으로 제공하게 된다면 매우 다양한 디바이스에서의 폭발적인 성장이 발생할 수 있을 것으로 전망된다”고 전했다.

스마트 팩토리 실현 위한 도구로서의 IoT

산업자동화 분야에서 IoT를 논의하기 전에 먼저 언급돼야 하는 용어는 ‘스마트 팩토리’와 ‘인더스트리 4.0’이다. 그 외에도 주체에 따라 이러한 개념은 ‘커넥티드 엔터프라이즈’가 되기도 하고, ‘지능형 지구’가 되기도 한다. 하지만 이러한 용어가 의미하는 것은 결국 똑같다. IoT를 통해 적응력이 뛰어나면서도 자원 효율적이며 고객과 사업 파트너를 사업 및 부가 가치 창출 과정에서 하나로 통합할 수 있는 지능형 공장을 만든다는 것이다.

이에 대해 지멘스 인더스트리 사업본부 정석진 부장은 IoT는 결국 인더스트리 4.0에 의해 스마트 팩토리를 실현하기 위한 수단 중 하나일 뿐이라고 말했다. 그는 “스마트 팩토리를 실현하기 위해서는 IoT와 사이버 물리 시스템의 기반이 우선적으로 이뤄져야 하는데, 그중에서도 IoT는 사이버 물리 시스템을 위한 전 단계인 인프라 구축 단계로, 가장 선행돼야 하는 부분”이라고 설명했다. 이처럼 로크웰오토메이션을 비롯해 슈나이더일렉트릭 등 대부분의 글로벌 산업자동화 대표 기업들은 산업자동화 분야에서 IoT를 스마트 팩토리 구현을 위한 과정이자 수단 중 하나로 인식하고 있었다.

이더넷 기반 통신 프로토콜 적용이 선행돼야

산업자동화 분야에서 IoT란 이더넷 기반의 통신 프로토콜을 통해 상위 레벨의 시스템과 하위 레벨의 디바이스들이 연결되는 것을 의미한다. 즉, 하위 레벨에서의 다양한 생산 환경 데이터들이 다양한 이더넷 기반 통신 프로토콜을 통해 상부 레벨에 전송되고, 이 데이터를 해당 제조현장의 다양한 이해관계자들이 공유하고 분석함으로써 생산성 향상을 위한 쓸모 있는 데이터로 활용할 수 있도록 한다는 것이다.

따라서 산업자동화에 있어 IoT 응용을 위해 선행돼야 하는 작업은 이더넷 베이스의 표준 통신 프로토콜의 적용이다. 때문에 현재 산업자동화 제품 제조업체는 이더넷 기반의 통신 프로토콜을 적용한 제품 개발 및 생산에 한창이거나 혹은 이미 몇 년 전부터 이더넷 기반의 통신을 적용한 제품을 출시하고 있는 중이다.

이에 대해 로크웰오토메이션 이순열 상무는 “IoT 환경 조성을 위해서는 기본적으로 호환성이 뛰어난 표준의 인터넷 프로토콜을 사용함으로써 각 사물(디바이스) 간 상호 통신이 가능하도록 해야 한다”면서, “로크웰은 이미 표준 EtherNet/IP 기반의 산업용 IP를 사용하는 자동화 기기들을 개발 및 출시해 오면서 IoT를 위한 기반은 닦은 상황”이라고 밝혔다.

이는 지멘스 인더스트리와 B&R산업자동화도 마찬가지다. 지멘스 인더스트리의 정석진 부장은 “지멘스도 몇 년 전부터 모든 자동화기기에 이더넷 기반의 통신 프로토콜인 프로피넷을 적용해 각 기기 간 연결이 용이하도록 했으며, 이를 통해 HMI 및 PLC 등 각 기기의 데이터 모니터링은 물론 컨트롤 및 리포팅이 가능해졌다”고 설명했다. B&R산업자동화 김동현 과장도 “B&R은 IoT라는 개념이 이슈화되기 전부터 유연성 높은 오픈 프로토콜인 openPOWERLINK 및 openSAFETY를 적용함으로써 IoT를 위한 기능을 소프트웨어적으로 구현해서 제품들을 사용할 수 있도록 했다”고 말했다.

산업자동화 분야에서의 IoT 응용 사례

IoT 기술을 생산 현장에 응용함으로써 얻을 수 있는 효과는 그야말로 무궁무진하다.

산업자동화에 IoT가 적용되면 ‘생산현장의 데이터를 수집한다-데이터를 본다-데이터를 공유해 함께 문제점을 해결한다-생산성 향상 방해 요인을 제거해 생산성을 향상시킨다’와 같은 공통적인 효과를 얻게 된다. 즉, 데이터의 ‘수집-모니터링-분석-재활용’ 등으로 이어지는 일련의 과정을 통해 생산성 향상이라는 공통적인 결과를 거둘 수 있게 되는 것이다. 따라서 현재 제조현장에서 IoT는 주로 생산 데이터 및 생산 환경 데이터, 에너지 데이터 등을 이용해 생산성 향상 및 기업 경쟁력 확보에 도움이 되도록 응용되고 있다.

원격 모니터링 통한 장비의 예방 정비 가능

로크웰오토메이션의 경우 IoT 기술을 원격 모니터링을 통한 장비 예방 정비에 가장 먼저 적용했다.

이순열 상무는 “그동안 로크웰은 커넥티드 엔터프라이즈와 그 기반 기술인 IoT를 어떤 식으로 응용할 수 있을지 고민해 왔다”면서, “그 첫 번째로 원격 모니터링을 통한 장비의 유지보수에 초점을 맞춘 VSE(Virtual Support Engineer) 서비스를 진행하고 있다”고 설명했다. 원격 모니터링을 통해 장비를 모니터링하게 되면 원격 조치와 온라인 조정으로 장비에 문제가 발생해도 즉각적으로 이를 해결할 수 있기 때문에 장비제조사에서 고객사에 파견하는 인력의 출장 시간과 비용이 줄어들고 고객 설비의 고장 시간도 최소화할 수 있게 된다.

생산 이력 관리 통해 생산성 향상

이번 기획취재를 통해 12곳의 관련 업체들을 인터뷰한 결과, 대다수의 업체들은 하위 레벨에서의 생산 환경 정보를 통신 프로토콜로 상위단에 전달함으로써 제조라인의 모니터링 및 추적 관리 등을 통해 생산성을 향상하고 있다고 설명했다.

싸이몬 정창호 부사장은 “불과 1여년 전까지만 해도 단순한 제어만을 요구했던 고객들이 올해 들어서는 더욱 세분화 및 다양화, 지능화된 기능을 요구하고 있다”면서, “이 같은 고객의 요구에 맞춰 앞으로는 산업용 PC 안에 모든 데이터가 기록되고, 이를 상위 레벨의 MES 등에서 받아 생산성 향상을 위해 최적화할 수 있는 IoT 기반의 토털 솔루션에 대한 요구가 더욱 늘어날 것”이라고 전망했다.

생산 데이터 추적 관리로 책임소재 분명해져

한편, IoT를 제조라인에 응용할 수 있게 됨으로써 생산 이력 추적이 가능해졌으며, 자동차 메이커 등과 같이 자동차 부품 결함으로 인해 인명피해가 발생할 경우 제조물책임법에 의해 책임을 물어야 하는 업계는 책임소재를 분명히 하기 위해서라도 제조라인에의 IoT 적용 확대를 늘려가고 있다.

에이시에스 차석근 부사장은 “자동차 사고시 에어백 불량으로 인명의 피해가 있었다면, 제조물책임법에 의해 제조업체가 책임을 져야만 하는데, 기존에는 자동차 생산 전체 라인에 걸쳐 있는 다양한 자동차 관련 벤더들 중 어느 업체가 불량을 일으켰는지 확인하기가 쉽지는 않았다”면서, “IoT 기반의 생산 관리 시스템을 통해 생산 이력에 대한 추적이 가능해져 각 벤더 간 책임소재를 분명히 할 수 있게 됐을 뿐 아니라, 이 같은 데이터를 관련 업계 간 서로 공유함으로써 차후 똑같은 불량이 일어나지 않도록 예방 효과도 높이고 있다”고 설명했다.

에너지 토털 관리 시스템에 응용

산업자동화 현장에 IoT 기술을 응용하는 사업 중 많은 자동화 기업들이 관심을 가지고 접근하고 있는 분야는 에너지 토털 관리 시스템 서비스다.

이와 관련해 로크웰오토메이션의 경우 최근 에너지 모니터링 제품에서부터 모터 제어, 정보 솔루션, 서비스, 툴 등으로 이뤄진 효율적인 에너지 관리 솔루션인 Power & Energy Management 포트폴리오를 공개하기도 했다. 이 같은 에너지 관리 토털 솔루션은 제조업 고객들에 있어서는 에너지 관리를 통해 에너지 사용을 최적화함으로써 기존 대비 현격한 에너지 비용 절감효과를 줄 수 있는 반면, 로크웰 등과 같은 에너지 관리 솔루션을 제공하는 업체에 있어서는 에너지가 IoT를 통해 부가가치를 창출할 수 있는 새로운 사업모델이 돼 부가적인 수익원이 될 수 있다.

슈나이더일렉트릭 역시 수요와 공급의 균형을 유지할 수 있게 해주는 스마트그리드 솔루션 등 다양한 프로젝트를 통해 에너지 관리 솔루션에 IoT를 활용하고자 노력하고 있다. 이에 대해 슈나이더일렉트릭의 레지스 카제나브 본부장은 “당사의 IoT 관련 전략 중 하나는 에너지 관련 문제를 해결하는 데 집중한다는 것”이라고 설명했다.

팩토리, IoT로 스마트해지다!

팩토리가 IoT라는 도구를 통해 더욱 스마트해지는 미래 제조업 구현을 위해서는 관련 업계 간 긴밀한 협업도 필요하다는 설명이다. 슈나이더일렉트릭의 카제나브 본부장은 “슈나이더는 IoT 시장을 선도하기 위한 협업 전략으로 센서를 만드는 기업과 데이터 커뮤니케이션 기업, 데이터 분석 기업 간에 파트너십 관계를 맺고 있다”면서, “지난해 10월 스페인 바르셀로나에서 개최된 IoT 월드 포럼의 플래티넘 스폰서로 참여한 것도 이 같은 맥락”이라고 설명했다.

어드밴텍의 타이거 예 이사도 IoT 시장에서 선도기업으로 자리매김하기 위해서는 관련 업계와의 협업을 통해 상호 윈-윈하는 전략을 전개해 나가야 한다며 의견을 같이했다. 그는 “어드밴텍의 제품과 기술만으로는 빠른 속도로 성장하고 있는 IoT 시장에서 대응할 수 있을 것이라고 생각하지 않는다”면서, “당사는 WebAccess+ 파트너십 프로그램을 통해 각 마켓별 선도 기업과 파트너 관계를 맺어 상호 고객 요구에 완벽하게 대응할 수 있는 고객 맞춤 솔루션 패키지를 제공하고, 다양한 방법으로 WA+ 파트너사를 지원함으로써 WebAccess+ 파트너와 동반 성장해 나가겠다”고 밝혔다.

한편, 산업자동화 설비들이 IoT 기반으로 바뀜에 따라, 보안에 대한 필요성도 늘어나고 있다는 설명이다. 이와 관련해 싸이몬은 최근 대학교 등과의 협력을 통해 VPN이 탑재됨으로써 보안 기능이 강화된 PLC 통신 보안 모듈을 출시했다.

산업용 IoT를 구현하기 위한 End-Point 네트워크 장비인 M2M 라우터를 생산하고 있는 퓨쳐텍도 고성능 CPU와 대용량 메모리를 통해 고속 프로세싱이 요구되는 VPN 기능을 탑재한 M2M 라우터를 산업자동화 업계에 소개했다. 퓨쳐텍 안동희 이사는 “산업용 IoT를 구성할 경우 네트워크 보안은 선택이 아니라 필수”라면서, “M2M 라우터와 클라우드 및 운영자 스마트 디바이스 간 SSL/IPSec VPN 및 방화벽 기능을 이용하면 철저한 보안 네트워크를 구성할 수 있다”고 강조했다.

이 같은 보안 문제와 더불어, 전통적인 기존 산업현장에 새롭게 IoT를 적용하고자 할 경우 기기 간 통신을 위한 배선 등으로 인해 발생하는 비용 부담이 IoT 적용에 있어 애로사항이 되고 있다는 의견이다. 이에 대해 텍사스인스트루먼트 윤형성 부장은 이 문제는 무선 통신을 통해 해결할 수 있다고 답했다. 그는 “생산라인 내 머신 간 상호 연결을 위해 여러 가지 통신 방법을 적용할 수 있겠지만, 그중에서도 투자비 및 설치 시간 등을 고려하면 무선 접속 방식이 가장 효과적일 것”이라고 말했다. 현장 내 통신 설치로 인한 배선 및 설치 시간, 투자 비용 등을 고려한다면 유선보다는 무선으로 연결하게 되면 상대적으로 비용 효과적이기 때문이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 최근 IoT는 시대적인 트렌드로서 산업자동화 업계에서는 ‘스마트 팩토리’ 구현을 위한 인프라로 인식하며, 다양한 분야에서 응용해 적용 사례를 만들어가고 있다.

FA Journal 김 미 선 기자 (fa@infothe.com)