[인더스트리뉴스 최종윤 기자] 4차 산업혁명의 핵심 키워드는 ‘연결’이다. 5G‧AI‧IoT 등 급격히 발달한 기술은 사람과 사물 등 모든 것을 네트워크상에서 한데 연결시키면서, 그야말로 초연결 사회로의 진입을 앞두고 있다. 제조분야도 마찬가지다. 독립적 디바이스와 시스템들이 하나의 네트워크상에서 연결되고 데이터를 공유한다. 하나로 연결된 고도화된 스마트공장이 하나씩 모습을 드러내고 있다. 네트워크화된 환경에서 가장 필수적인 것은 안정적인 통신 네트워크를 구축하는 것이다. 필요한 모든 정보를 정확한 시간에 원하는 지점에 전달할 수 있어야 하고, 이런 네트워크들은 계속해서 늘어날 데이터를 처리할 수 있게 미래지향적으로 설계돼야 한다.

산업용 통신 솔루션 선도업체 힐셔는 산업용 이더넷 분석툴에 대한 수요에 대응하기 위해 이미 수년 전에 netANALYZER를 출시했다. netANALYZER에서 캡처한 데이터를 시각화하고 분석할 수 있도록 netANALYZER Scope라는 소프트웨어도 추가했다. netANALYZER Scope는 별도의 소프트웨어 초기 구성을 하지 않고도 PROFINET 네트워크를 빠르고 손쉽게 진단할 수 있는 PROFINET Quicktester 기능도 지원해 네트워크 장치 목록을 비롯해 지터 안정성 측정, 실시간 및 비실시간 트래픽 간의 네트워크 부하 밸런스, 이벤트 로그와 같은 논리적 네트워크 연결 상태 등의 정보를 추가 구성 없이 자동으로 수집한다. 힐셔의 netANALYZER 프로덕트 매니저 Holger Pfrommer와의 서면인터뷰를 통해 힐셔의 숙성된 산업용 네트워크 분석 기술에 대해 살펴봤다.

산업용 네트워크 분석을 위한 힐셔의 솔루션 구성요소를 소개한다면?

힐셔는 사용자들이 산업용 네트워크 동작을 분석할 수 있도록 다양한 하드웨어 구성요소와 소프트웨어 애플리케이션을 제공하고 있다. 이 가운데 메탈 하우징으로 구성된 견고한 netANALYZER 박스장치를 소개하고 싶다. 네트워크 통신에 대한 심층적인 통찰력을 제공한다. 이 장치는 PROFINET, EtherCAT, EtherNet/IP, SERCOS-3, Powerlink, Modbus/TCP, MECHATROLINK-3, CC-Link IE Field Basic 등과 같이 사용하는 특정 프로토콜과 상관없이 모든 산업용 고속 이더넷 네트워크와 연결이 가능하다.

또한 netANALYZER Scope라는 추가 소프트웨어를 제공해 netANALYZER에서 캡처한 데이터를 시각화하고 분석할 수 있다. 아울러 netANALYZER Scope는 다양한 산업용 프로토콜을 인식할 수 있다. 내장된 프로토콜 인텔리전스 기능을 통해 개별 이더넷 패킷 대신 전송된 데이터로 직접 작업을 수행할 수 있다. 따라서 사용자는 특정 프로토콜의 세부사항을 고려할 필요없이 애플리케이션 데이터에 즉각적으로 집중할 수 있다. 한편 플랜트 또는 장비의 진단 테스트 액세스 포인트 역할을 수행하는 netMIRROR는 저비용으로 영구적인 설치가 가능하며, 사용하기 편리하다.

‘netANALYZER’는 지능형 PC카드 형태로 첫 출시된 것으로 알고 있다. 어떻게 업그레이드 돼 왔나?

산업용 통신 전문기업인 힐셔는 산업용 이더넷 분석툴에 대한 수요에 대응하기 위해 이미 수년 전에 netANALYZER를 출시했다. 힐셔는 산업용 이더넷 기술을 개발하기 시작하면서 해당 개발 부서에 적합한 툴을 찾기 위해 노력했지만, 당시 처리해야 할 모든 요구조건에 부합하는 툴을 찾을 수 없었다. 당시 대부분의 툴은 IT 시스템용으로 만들어졌기 때문에 산업 자동화에 특화된 요구사항들이 고려되지 않았다. 이로 인해 힐셔는 자사의 netX 칩을 기반으로 자체 분석툴을 개발하기로 결정했다.

PC카드 형태로 설계를 시작한 것은 오랫동안 산업용 PC카드에 대한 풍부한 개발 경험을 가지고 있었기 때문이다. 이후 힐셔의 많은 고객들이 netANALYZER PC카드를 만족스럽게 사용했다. 또한 산업용 이더넷 기반의 현장 설비들이 점점 더 기존의 필드버스 시스템을 대체하기 시작하면서 휴대용 분석기에 대한 수요 또한 갈수록 증가했다. 고객은 현장의 서비스 부서들이 사용할 수 있는 분석기를 필요로 했다.

그 당시 대부분의 랩톱 PC는 ExpressCard 인터페이스를 장착하고 있었으며, 전체 이더넷 트래픽을 손실없이 캡처하는데 필요한 높은 대역폭을 제공했다. 몇년 후 많은 랩톱 컴퓨터들이 기가비트 이더넷을 지원하게 되면서, 힐셔는 해당 기술로 전환하기로 결정했으며 이를 통해 ExpressCard 제품들이 제공하지 않는 탈부착이 가능한 케이블 기능을 사용할 수 있게 됐다. 또한 최근의 netANALYZER 주요 업그레이드 과정에서 USB 메모리에서 직접 캡처할 수 있는 기능도 추가됐다. 많은 고객들이 이 기능을 현장 서비스에 사용하고 있으며, 이를 통해 영구적으로 랩톱 PC에 장착할 필요없이 장기적으로 손쉽게 측정을 수행할 수 있게 됐다.

힐셔의 ‘netANALYZER’는 타 분석용 소프트웨어와도 호환이 가능한가?

netANALYZER는 개방형 드라이버 API를 제공하기 때문에 널리 사용되는 Wireshark와 같은 툴내에서 직접 사용할 수 있다. Wireshark는 패킷 레벨에서 매우 심층적인 프로토콜 통찰력을 제공한다. 이는 무료 오픈소스 소프트웨어로, 패킷의 세부 레벨에서 매우 심층적으로 네트워크 통신을 검토해야 하는 사람들에게 유용한 툴이다.

netANALYZER Scope는 산업 자동화 제조업체와 엔지니어의 격차를 해소할 수 있도록 해준다. 패킷 세부정보가 아닌 프로세스 데이터나 패킷 타이밍과 같은 전송되는 정보를 기반으로 손쉽게 상위 레벨의 검토가 가능하다. 또한 netANALYZER Scope는 Wireshark로 직접 내보낼 수 있는 기능도 제공한다. 따라서 사용자는 필요에 따라 패킷 세부정보를 심층적으로 파악할 수 있다. 힐셔는 netANALYZER와 netANALYZER Scope를 모두 자체 개발함으로써 서로 원활하게 통합이 가능하도록 구현했다. 예를 들어 netANALYZER Scope에 정의된 트리거 조건을 USB 메모리 기록 기능을 이용할 때 netANALYZER 장치에서 직접 사용할 수 있다. 또한 Sercos Monitor 및 Mechatrolink Analyzer 소프트웨어와 같은 기존의 다른 타사 툴에서도 netANALYZER를 캡처 장치로 사용할 수 있다.

타사 제품 및 솔루션과 비교해 힐셔 제품의 최대 강점을 꼽는다면?

netANALYZER는 제로-지연시간과 제로-간섭 기술을 사용하기 때문에 장치 자체가 네트워크상에서 매우 명확하게 동작한다. 이더넷 네트워크상에 유입되는 신호 지연은 1ns 미만으로, 이는 수 밀리미터의 추가 이더넷 케이블에 해당한다. 이 장치는 간섭 트래픽을 네트워크로 보낼 수 없으며, 기존 네트워크 트래픽만 수신할 수 있다. 따라서 사용자가 이 장치를 사용할 때 네트워크 기능에 어떠한 부정적인 영향도 미치지 않는다.

netANALYZER를 사용하면 두 개의 이더넷 라인에서 동시에 캡처할 수 있기 때문에 일반적인 2-포트 산업용 이더넷 장치의 수신 및 발신 트래픽을 모두 모니터링할 수 있다. 또한 이 박스는 디지털 신호 이벤트를 동시에 모니터링할 수 있다. 이더넷 패킷 및 디지털 신호 이벤트와 같은 모든 캡처된 데이터는 나노초의 고정밀 정확도를 갖는 타임스탬프가 추가된다. 데이터는 로컬로 연결된 USB 메모리에 저장하거나 추가 분석을 위해 PC로 직접 스트리밍할 수 있다. 다른 분석기 장치와 달리, netANALYZER의 PC연결은 전송을 위해 TCP/IP를 통해 동작하기 때문에 캡처된 모든 데이터는 손실된 패킷없이 완료할 수 있다. 힐셔는 데이터의 정확성과 완결성을 통해 고객이 신뢰할 수 있는 툴을 설계하는데 항상 주력하고 있다.

netANALYZER Scope 소프트웨어는 PROFINET, EtherCAT 및 EtherNet/IP를 위한 프로토콜 인텔리전스 기능을 내장하고 있어 사용자는 몇 번의 클릭만으로 이러한 시스템의 모든 프로세스 데이터에 액세스할 수 있으며, 개별 프로토콜의 세부사항에 대해 신경 쓸 필요가 없다. 프로세스 데이터와 패킷 지터, 네트워크 부하나 특수 이벤트와 같은 netANALYZER Scope의 모든 데이터 포인트는 풍부한 분석 기능과 함께 공통의 고정밀 시간축으로 시각화 할 수 있다. 또한 해당 데이터에 대한 트리거를 정의해 산발적인 오류를 손쉽게 조사할 수 있다. 기본으로 제공되는 프로토콜이 아닌 경우, 사용자별로 특정 프로토콜 필터를 정의할 수 있으며, 이는 다른 데이터와 마찬가지로 시각화나 트리거링을 위해 사용할 수 있다. 또한 PROFINET 퀵 테스터 기능을 사용하면, 모든 PROFINET 네트워크 연결 장치와 통신 상태에 대한 개요를 매우 빠르게 확보할 수 있다.

힐셔의 ‘netMIROR’의 실제 활용도가 궁금하다. 개발 배경과 구체적인 활용 예를 소개한다면?

산업용 이더넷 네트워크는 기존의 버스 시스템과 달리 P2P(Point-to-Point) 네트워크 케이블링을 사용하기 때문에 네트워크 케이블을 잠시 분리한 다음, 분석 장치를 연결해야 한다. 이는 일반적인 실험실 환경에서는 문제가 없지만, 가동 중인 장비나 플랜트에서 분석을 수행할 때는 문제가 복잡해진다. 이것이 바로 netMIRROR를 설계한 이유이다. 진단 테스트 액세스 포인트 역할을 수행하는 netMIRROR는 저비용으로 영구적인 설치가 가능하며, 액세스가 용이하다.

이를 장비와 플랜트에 설치하면, 사용자는 통신 네트워크 케이블링을 변경하지 않고도 netANALYZER와 같은 분석 장치를 가동 중인 장비에 쉽게 연결할 수 있다. PROFINET 설치 가이드라인의 경우, PLC 인터페이스와 같은 관련 네트워크의 모든 위치에 이러한 테스트 액세스 포인트 장치를 설치할 것을 권장하고 있다. netANALYZER와 마찬가지로 netMIRROR는 제로-지연시간 및 제로-간섭 기술을 내장하고 있다. 또한 24V 직접 연결이 가능한 전원 콘센트를 제공하기 때문에 netMIRROR를 플랜트나 장비에 설치한 경우, 필요에 따라 netANALYZER를 매우 쉽게 작동시킬 수 있다.

사용자는 netANALYZER에 USB 메모리를 장착한 다음, 데이터와 전원선을 netMIRROR와 연결하고, netANALYZER의 기록 버튼을 누르기만 하면 된다. 이 장치는 네트워크의 전체 통신을 기록하기 시작하거나 또는 트리거 조건이 발생했을 때만 짧은 스냅샷을 기록할 수 있다. netMIRROR를 통해 시스템을 종료하거나 케이블을 변경할 필요 없이 가동 중인 장비나 플랜트에서 이러한 작업을 쉽게 수행할 수 있다.

최근 OT와 IT 사이 네트워크 융합에 대한 업계의 관심이 뜨겁다. 보안 이슈에 대한 힐셔의 대응은?

힐셔는 보안 부팅과 같은 IT 표준 보안 메커니즘 외에도, OT 네트워크의 데이터 다이오드(Data-Diode) 분리 기능을 갖춘 솔루션을 제공하고 있다. 데이터 다이오드는 netMIRROR 이더넷 테스트 액세스 포인트와 결합해 OT 네트워크를 IT 네트워크와 물리적으로 분리시켜 준다. 데이터는 OT에서 IT측으로만 전달될 수 있기 때문에 분석 작업을 위해 생산된 데이터를 수집할 수 있다. IT에서 OT로의 직접 통신은 netMIRROR의 하드웨어 기능으로 인해 물리적으로 불가능하다. 따라서 어떠한 소프트웨어 공격도 생산 네트워크를 위해 높은 수준의 보안을 제공하는 이러한 하드웨어에 내장된 보안 장벽을 넘어설 수 없다.

TSN 기술 개발 현황과 힐셔의 관련 제품 또는 솔루션 출시 계획은?

더 많은 양의 데이터에 대한 수요가 점점 증가하면서 기존의 고속 이더넷 기반 산업용 네트워크의 결정론적 성능과 더 높은 데이터 전송속도를 모두 제공할 수 있는 솔루션이 필요하게 됐다. 이로 인해 100Mbit/s에서 CC-Link IE 및 EtherCAT G와 같은 기가비트 기반 기술에 이어 새로운 레이어 2 기반 TSN(Time Sensitive Networking) 표준으로 나아가고 있다. 이러한 새로운 통신 표준에 대한 수요가 M2M(Machine-to-Machine) 레벨 또는 실제 장비와 플랜트의 필드 레벨까지 이어질 것인지는 아직 미지수다.

공장 자동화에서 IoT가 확산되면서, 현재 IoT 애플리케이션 및 스마트 공장을 실현하기 위한 확장 가능한 네트워크 및 아키텍처에서 데이터를 필드 레벨에서 클라우드까지 전송하기 위한 표준으로 OPC UA가 부상하고 있다. 이 지점에서 TSN은 상호 운용성을 보장하는데 필요한 결정론적 성능을 제공할 수 있다. 결국 안전한 환경에서 TSN 기반의 PROFINET, EtherCAT, CC-Link IE, 또는 OPC UA Pub/Sub(Publish/Subscribe)와 같은 기가비트 프로토콜이 구축되는 방향으로 기술이 빠르게 변화하게 될 것이다. 따라서 새로운 기술 클러스터를 기반으로 향후 힐셔의 제품이 나가야 할 방향도 결정될 것이다.

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