[인더스트리뉴스 김관모 기자] 오스트리아 에겔스버그(Eggelsberg)에 본사를 두고 있는 B&R은 40년이 넘는 전통과 75개국 이상의 지사를 둔 대표적인 글로벌 자동화 기술 제조업체다. 특히 지난 2017년에는 ABB가 B&R을 인수합병하면서 더욱 시장이 확대된 상태다.

B&R코리아 역시 2002년 설립된 이래 다양한 기업들과 코워크를 맺으면서 산업 자동화와 스마트팩토리 구축의 발전에 있어서 중요한 위치로 발돋움하고 있다. 최근에는 반도체 공정과 물류 공정에서 획기적인 솔루션을 내놓으면서 디지털트랜스포메이션 시대를 선도하고 있다.

‘하이퍼바이저’로 반도체 설비의 PC제어 극복

최근 B&R이 반도체 분야에서 가장 중점에 두고 있는 것이 하이퍼바이저(Hypervisor) 솔루션이다. B&R의 하이퍼바이저의 가장 큰 특징은 PC에 의존했던 반도체 장비 제어를 두 개의 OS가 나누어 담당한다는 점이다. 그 중 하나가 실시간 운영체계라 불리는 RTOS(Real Time Operatin System)이며, 또다른 하나는 윈도우와 리눅스의 GPOS(General Purpose Operating System)다.

B&R코리아에서 기술영업부를 맡고 있는 옥태령 과장은 “반도체 공장은 다른 산업의 공장보다 월등한 데이터 게더링이나 분석능력을 갖추고 있어서 이미 3.5차 산업혁명에 들어섰을 정도로 강력한 솔루션들을 갖추고 있다”며, “이렇듯 3.5차를 구현하려면 PC제어가 무조건 필요하기 때문에 메인서버의 연결성이 나오게 되는데 여기서 여러 제약사항이 발생한다. B&R은 이 문제점을 해결할 수 있는 솔루션에 집중한 것”이라고 설명했다. 옥 과장이 말하는 제약사항은 메인 컨트롤러 외에 서브 컨트롤러 설치에 따른 레이턴시(latency)와 기술적인 종속성을 말한다.

그동안 반도체 설비 제어를 PC기반으로 할 경우 온도나 모션 컨트롤러 같은 경우는 서브 컨트롤러가 필요했다. 그러다보니 메인 하나에 서브 컨트롤러가 여럿이 달리면서 메인 제어기와의 동기화나 복잡한 배선 문제 등이 이슈가 됐다. 옥 과장은 “반도체 분야는 고온에 다량의 화학약품을 사용하는 공정이 많다보니 센서는 넣어서 내부를 디테일하게 분석하기 어렵기 때문에 고성능의 제품을 써도 원하는 결과가 나오지 않는 경우가 허다했다”며, “이런 하드웨어적인 요소를 OS 내에서 해결함에 따라서 PC제어의 단점을 커버하는 효과를 거두고 있다”고 말했다.

이뿐만 아니라 별도의 하드웨어 설치가 줄기 때문에 이런 통합 솔루션은 비용 절감 효과를 보여준다. 또한, 하이퍼바이저는 컨트롤러의 알고리즘에 대해 상당히 개방적이어서 기술적인 종속성도 해소하고 있다. 한 사례로 B&R의 한 고객사는 그동안 비싼 비용을 치르고 온도제어기를 별도 사용하고 있었다. 하지만 하이퍼바이저를 장착한 이후 하드웨어를 설치할 필요 없이 PC 솔루션에 온도제어용 알고리즘을 넣어서 리모트 I/O만으로 제어가 가능해졌다.

또 다른 고객사는 모션 컨트롤러를 사용할 때 PC에 PCI보드를 연결해야 했기 때문에 PC성능이 떨어지는 부작용이 있었다. 이를 하이퍼바이저 설치만으로 정주기성과 안정성을 확보하게 된 것.

B&R은 이런 획기적인 솔루션 개발을 완료하고 지난해 초에 출시한 이후 본격적인 마케팅에 들어간 상태다. 현재 약 10여 곳의 업체들이 이 솔루션을 사용하고 있으며, 기존 B&R의 고객사도 솔루션 전환을 추진하고 있는 것으로 나타났다.

Trak 시리즈로 지능형 운반시스템을 혁신한다

최근 B&R이 집중하고 있는 또 하나의 솔루션은 물류 운반의 혁신을 선도하는 지능형 운반시스템 트랙(Trak) 시리즈다. 특히 2013년에 개발돼 2019년부터 양산을 시작한 ACOPOS Trak은 운반 시스템 제어되는 셔틀을 갖춘 배치 사이즈 원(batch size one)의 대량 생산을 가능하게 만들고 있다. 지능형 ACOPOS Trak은 어떤 고장도 1시간 이내에 수리가 가능한 모듈러 방식을 갖추고 있어서 트랙 길이가 100미터가 넘고 수백 개의 셔틀이 배치돼있다고 해도 정확한 이동이 가능하다.

또한 이 시스템은 최대 4m/s의 빠르기까지 제어가 가능하며 모든 생산품의 속도와 이동 방향을 별개로 제어할 수 있다. 옥 과장은 “기존 물류 컨베이어 로봇의 경우에는 한번 배치하고 나면 변경이 사실상 불가능하며, 물건들이 이동하는 과정에서 물건이나 컨베이어 시스템에 손상이 가기도 한다”며, “반면, B&R의 트랙은 기계적인 구동이 아니기 때문에 정확하고 안전한 이동이 가능하다”고 강조했다.

이런 ACOPOS Trak의 고도화를 지원하는 것이 바로 mapp Trak 시스템 소프트웨어다. 이 소프트웨어는 트랙 기능 뒤에 숨겨진 충돌 회피나 최대 속도에서 제품 흐름의 분할과 통합, 최적 경로 계산 등 다양하고 복잡한 수학적 작업을 자동으로 처리하고 있다. 또한, 충돌을 방지하는 셔틀 제어 장치도 포함돼 있어서 사용자들은 크기나 무게가 다른 제품들 사이에서도 별다른 걱정 없이 업무를 할 수 있다.

한편, B&R은 스마트 제조의 공장 내 데이터센터 구축 과정의 효율성이 앞으로 중요한 이슈가 될 것이라고 내다봤다. 옥 과장은 “수천~수십만의 데이터 태그를 처리하기 위해서는 상황에 맞는 유동적인 데이터의 재정의가 필요하다”며, “그런 이유로 최근 Self Description이 가능한 OPC UA가 공장 내 표준 데이터 통신 프로토콜로서 각광받고 있다. OPC UA를 사용하면 미리 모든 데이터를 정의할 필요 없이 모두 통신망에 올려놓고, 필요에 따라 선별적으로 수집하는 게 가능해진다”고 설명했다.

다만 이 과정에서 OPC UA를 사용하더라도 실시간성이라는 문제가 생긴다. 불량률과 압력 또는 온도, 장력 등의 상관관계처럼 정확한 주기로 빠르게 수집해야 실효성이 있는 데이터를 처리해야 해야 할 경우 실시간성이 없는 데이터는 유효성이 떨어지게 된다. 하지만 이를 위해 실시간성이 있는 데이터를 수집하려 하면 여러 가지 필드버스 통신들의 호환성과 상위망과의 연결성, 그리고 데이터망의 대역폭 제한에 다시 한 번 문제를 겪게 된다. 따라서 B&R은 TSN을 이용한 OPC UA Protocol인 OPC UA/TSN을 NI, CISCO 등 여러 업체와 함께 OPC UA/TSN을 통해 기술적 한계를 넘어 공장 내 전체 망을 통합할 준비를 하고 있다.

옥 과장은 “B&R은 이런 망 통합을 통해서 데이터 센터 및 망구축의 준비기간을 획기적으로 단축할 수 있을 것”이라며, “향후 스마트 제조 구축과 디지털트랜스포메이션 시대에 크게 기여할 수 있으리라 생각한다”고 강조했다.

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