[인더스트리뉴스 최종윤 기자] 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 선도기업에는 독일의 힐셔(Hilscher)를 빼놓고 이야기 할 수 없다. 산업용 통신 제품을 전문적으로 개발, 생산하는 회사로 현재 산업자동화에서 사용되고 있는 주요 필드버스와 리얼타임 이더넷 기술과 제품은 물론 산업용 IoT 기술과 이를 위한 제품 및 Protocol Stack, 그리고 TSN 기술도 보유하고 있다. 현장에서 사용하는 거의 모든 통신 프로토콜을 취급하고 있으며 다양한 적용 실적을 가지고 있다. 힐셔코리아의 원일민 지사장을 만나, 최신 산업용 네트워크 기술 트렌드와 힐셔의 주요 솔루션에 대해 들어봤다.
국내외 산업용 네트워크 관련 주요 이슈를 꼽는다면?
근래에 이슈가 되고 있는 내용은 아무래도 TSN일 것 같다. TSN(Time Sensitive Networking)은 ISO/OSI 7 Layer에서 Layer2의 Ethernet Data Link 계층에 대한 확장 규격으로 현재까지 사용되던 표준 이더넷에서는 불가능했던 동시성을 보장한다. 더 나아가 산업용 통신에서 필요로 하는 실시간성을 확보할 수 있도록 한 새로운 네트워크 표준이다. 이와 같은 장점으로 인해 다양한 프로토콜들이 TSN을 기반으로 서비스를 하고자 준비하고 있으며, 이미 제품을 출시한 기업도 있다.
기존의 프로토콜과 연계된 EtherCAT over TSN, CC-Link IE over TSN 뿐만 아니라 OPC UA over TSN과 같은 새로운 프로토콜이 산업용 제어 영역에서 자리를 차지하게 되리라 생각된다. 하지만 Gbit 통신을 기반으로 하기 때문에 전용 ASIC을 사용해야 하므로 기존의 일반 컴퓨터용 범용 이더넷 카드를 사용하던 프로토콜에게는 근본적인 변화가 필요하기도 하다.
힐셔는 ‘netX’ 기반의 통합 지원 전략을 가지고 있는 것 같다. ‘netX’ 소개와 사용시 최대 강점을 알려준다면?
netX는 지난 2005년에 출시돼 당사의 모든 제품에 사용되고 있는 핵심 ASIC이다. 또한 산업용 제어기나 드라이버등과 같은 제품을 공급하는 글로벌 기업에서 자사의 통신용 ASIC으로 선정할 만큼 다양하고 유익한 기능들을 포함하고 있다. netX는 하나의 칩안에 DeviceNet, PROFIBUS, CC-Link등과 같은 필드버스와 PROFINET, EtherNet/IP, EtherCAT과 같은 Real-Time Ethernet, 그리고 MQTT나 OPC UA와 같은 IoT용 프로토콜까지 구현할 수 있도록 설계됐다. 사용자는 원하는 프로토콜 스택을 netX에 다운로드 함으로써 원하는 프로토콜로 변경 및 사용이 가능하다. 또한 2개의 ARM CPU가 내장돼 있어 하나는 통신 전용으로 나머지 하나는 제어기의 MPU로 사용할 수 있다. 공간 및 비용을 절감할 수 있다. netX는 Master와 Slave용 칩으로 구분돼 사용자가 목적에 맞게 선택해 사용할 수 있으며, netX90의 경우 Motion과 관련된 제품에 사용이 편리하도록 다양한 기능들을 제공하고 있다. IO-Link나 TSN을 지원할 수 있도록 지속적으로 개발 중에 있으며, 신제품 또한 내년에 출시를 앞두고 있다.
국내외 대표적인 솔루션 구축 사례가 있다면?
우리나라의 주요 산업 중 대표적인 영역은 반도체라고 할 수 있으며, 힐셔는 20여년 전부터 반도체 장비 사용되는 통신용 제품을 공급하고 있다. 워낙 다양한 장비에 사용되고 있어 특정한 장비나 시스템을 꼽기는 힘들다. DeviceNet, CC-Link, EtherCAT 등 제어기에 사용되는 표준 통신 카드를 제공하고 있으며, 장비 제조사는 힐셔의 제품을 사용해 다양한 장비를 개발, 생산하고 있다. 특정 DeviceNet Master Card의 경우 20여년 동안 약 5만장 이상 판매됐고, 현재도 가장 많이 판매되는 제품 중 하나다. 또한 반도체 장비뿐만 아니라 산업용 로봇 제어기에도 당사의 제품이 통신용 제품으로 선택돼 사용되고 있다.
산업용 네트워크 구축과 관련해 수요기업에게 조언한다면?
산업용 네트워크, 다시 말해서 공장에서 사용되는 프로토콜을 결정하고 이를 설치하는 데는 많은 비용이 소요되고, 잘못 선정됐다고 하더라도 이를 제거하고 다시 설치하는 것이 굉장히 힘들다. 공장을 새로 건설하거나 기존 공장의 시스템을 모두 변경하는 경우라면 장비 또는 시스템 메이커의 경쟁에 의해 프로토콜이 정해져 사용자 입장에서는 실수를 최소화 할 수 있고 잘못 선정하는 오류를 줄일 수 있어서 별도의 조언이 필요없을 것 같다. 문제는 신기술이라는 단어에 반해서 기존 시스템과 호환되지 않는 새로운 시스템을 구비할 때 주로 발생한다.
예를 들어 회사에서 유명한 아이비리그를 졸업한 우수한 학생을 신입사원으로 채용을 했는데, 이 직원이 한국말을 못 한다면 어떻게 하겠는가? 더군다나 회사에 영어가 가능한 직원이 없다고 가정한다면? 프로토콜을 선정해 네트워크를 구성하는 일은 이와 같다. 새로운 시스템이 기존 시스템과 연결은 간편한지, 기존 시스템의 데이터를 새로운 시스템에서도 활용 가능한지, 사용 방법이나 유지 보수 방법이 기존 시스템과 큰 차이가 없는지 등 먼저 투자된 시스템을 기반으로 새로운 몇 가지 기능이 추가된 시스템을 선정해야 한다. 새로운 시스템이 IoT용 프로토콜을 지원해 클라우드로 직접 연결이 가능하고, 생산량, 가동시간, 대기시간, 가동율, 제어기의 온도, 진동등 다양한 데이터를 생성하고 공급할 수 있어도 현장에 이를 연결하기 위한 인프라가 없다면 이 기능들은 무용지물이다.
제조산업 분야에서 산업용 네트워크 솔루션의 남은 과제는?
국내 산업 분야의 산업용 네트워크는 여전히 선진국과 차이가 있다. Real-Time Ethernet을 적용한 장비를 사용하는 반도체나 자동차 공장이 있는 반면 아직 Serial 통신이나 Hard wiring을 사용하는 공장도 여전히 존재한다. 언제인가부터 우리는 Industry 4.0이나 스마트 팩토리라는 말로 대변되는 4차 산업혁명 시대에 살고 있다고 말하고 있다. 하지만 실제로 그런지는 의문이 남는다. PLC를 클라우드에 연결해 데이터를 수집하고 있지만 데이터 전송을 위해 제어용 PLC의 부하율이 얼마나 상승하는지, 이를 위해 추가된 PLC 프로그램으로 인해 Tact Time에 영향을 주지는 않는지, PLC로부터의 데이터들이 클라우드로 전송돼야만 하는 데이터인지, 그리고 클라우드로 전송된 데이터들을 어떻게 가공해 어떤 곳에 사용하고 있는지, 모든 것이 의문투성이다. 더군다나 현장의 제어기를 클라우드로 연결하면서 거기에 대한 보안 대책은 확실한지도 불분명하다.
장비나 시스템의 설계 당시 PLC는 제어 전용이었고, Monitoring이나 Data의 전송은 고려되지 않은 상태에서 선정됐다. 단순히 클라우드 연결에 있어 가장 손쉽고 저렴한 방법이 PLC를 통한 직접 연결이기 때문에 시스템의 원래 목적이 부합하지 않는 방향으로 사용하고 있는 것은 아닌지 생각해 봐야 한다. 또한 OPC UA나 MQTT와 같은 IoT용 프로토콜은 기존 산업용 Ethernet 통신인 PROFINET이나 EtherNet/IP 통신선을 통해서 데이터의 전송이 가능하다.
하지만 많은 경우 현장에서 산업용 Ethernet을 사용하고 있지 않기 때문에 이런 장점을 전혀 살리지 못하고 신규로 통신라인을 구축하고 있다. 어쩌면 제대로 걷기도 전에 뛸 생각을 하고 있기에 이런 현상이 발생하는 것인지도 모르겠다. 물론 모든 회사에서 위와 같이 시스템을 꾸민 것이라고 생각하지는 않는다. 향후 수년 이내에 5G 기술이 산업현장으로 들어오게 될 것이고, 이렇게 되면 TSN이 필수불가결한 통신 솔루션이 될 것이다. 하지만 하나부터 제대로 설계하고 투자하지 않는다면 우리가 자랑하는 초고속 통신 기술은 우리 회사에서 볼 수 없을지도 모른다.
관련해 힐셔가 추진할 사업이나 솔루션 출시 계획이 있다면?
Industry4.0이나 스마트팩토리를 위해 당사는 모든 제품에 IoT 기능을 탑재하고 있다. PC card, Embedded Module, ASIC, Edge Gateway 등과 더불어 IO-Link 제품에도 클라우드에 연결할 수 있는 기능을 제공하고 있다. 기존에 설치돼 사용중인 시스템에는 Edge Gateway를 통해 데이터를 수집, 가공 및 전송하도록 하지만 이를 위해 PLC 또는 제어기가 추가로 변경되는 경우는 없다. 또한 Embedded Module이나 ASIC으로 개발돼 사용 중인 제품은 IoT용 Firmware로의 변경만을 통해 직접 클라우드에 연결할 수 있다. 또한 기존 현장에 추가되는 제품은 IO-Link Master를 통해 IO를 제어하고 여기서 발생되는 다양한 데이터를 직접 클라우드에 연결할 수 있는 기능들을 제공한다.
당사에서 판매하는 IO-Link 제품을 구매해 사용할 수도 있지만 IO-Link 개발용 Package를 구매해 사용자가 직접 제품을 개발, 자사의 브랜드로 판매도 가능하다. 이와 더불어 내년에는 본격적으로 TSN 제품이 출시될 것으로 예상하고 있으며, 이는 기존 제품과 호환되는 것은 물론 신규로 현장에서 요청하고 있는 OPC UA 프로토콜 등을 탑재해 사용할 수 있다.
