MX-System은 고도로 모듈화된 제품으로 다양한 기능 모듈을 통해 해당 어플리케이션에 맞게 최적화할 수 있다. © Beckhoff
지난 수십 년 간의 컨트롤 캐비닛 기술을 비교해보면 본질적인 기본 구조는 바뀌지 않았으며, 필요한 부품과 배선의 복잡성도 여전히 높다. Beckhoff 가 컨트롤 캐비닛 대안 기술이자 유연성 및 효율성이 대폭 향상된 모듈 및 플러그인 방식 자동화 툴킷, MX-System 개발한 배경도 그와 같은 이유 때문이다. 이번 인터뷰에서 MX-System 제품관리자인 Marvin Düsterhus 및 Friedrich Klasing 박사가 새롭게 출시된 3열 베이스플레이트를 포함한 자세한 내용을 설명한다.
Marvin Düsterhus, MX-System 제품 관리자, Beckhoff Automation © Beckhoff
2021년 출시된 MX-System은 분명 기존 컨트롤 캐비닛의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 심지어 완전히 대체할 수도 있습니다. 그후로 고객의 반응과 수용도에 있어 변화된 점이 있습니까?
Marvin Düsterhus: 출시 이후에 정말 많은 일이 일어났습니다. 지금까지 70가지가 넘는 어플리케이션에 적용되었으며, MX-System으로의 전환에 성공했습니다. 그리고 테스트 벤치, 패키징 머신부터 양조장 자동화 시스템까지 다양한 분야로부터 제품 문의를 받고 있습니다. 이러한 어플리케이션에서 채택되는 컨트롤 캐비닛 솔루션도 마찬가지로 다양합니다. 이는 Beckhoff의 MX-System이 모든 어플리케이션에서 관심을 끌 수 있다는 사실을 보여주는 것입니다. MX-System을 사용하면 현장에서 바로 컨트롤 캐비닛을 교체할 수 있을 뿐 아니라 보다 작은 유닛으로 세분화함으로써 전체 제어 기술을 모듈 및 분산 방식으로 배치할 수 있습니다. 이 기술은 여러 고객의 관심을 끌고 있으며, 자동화 기술의 미래에는 컨트롤 캐비닛이 없어질 것이라는 것엔 사실상 의심의 여지가 없습니다. MX-System과 같이 컨트롤 캐비닛이 완전히 필요 없는 자동화 기술은 고객들이 미래에 직면하게 될 문제에 대한 해결책을 제시합니다. 특히 전체 기계의 완전한 모듈화, 부품 및 공정의 표준화, 숙련된 인력 부족 문제 해결, 기계 유지보수 간소화가 이에 포함됩니다.
Friedrich Klasing 박사: MX-System은 단순히 자동화 솔루션을 구현하는 방법으로 간주되는 것이 아니라, 경쟁사와 차별화할 수 있는 기회로 인정받고 있습니다. 전체 기계 또는 구성품의 모듈화는 수리 및 유지보수 측면에서의 명확한 이점을 제공하기 때문에 산업혁명이 시작된 이후 기계 제작의 기본적인 원칙으로 자리잡았습니다. 컴퓨터 프로그래밍의 초창기 이후 소프트웨어와 전자 부품에 사용되는 하드웨어 분야에도 유사한 접근 방식이 존재해 왔습니다. 기계와 전자 부품을 연결하는 역할을 하는 컨트롤 캐비닛은 지금까지 이러한 트렌드에 거슬러 왔습니다. MX-System은 기계 콘셉트에 맞는 컨트롤 캐비닛의 완전한 모듈화 및 분산화, 수리 및 유지보수, 운영 측면에서의 이점을 통해 이러한 문제를 해결합니다. MX-System은 다양한 산업에 걸친 적용성과 포괄적인 적합성(IEC, UL, CSA 등)을 바탕으로 전 세계적으로 점점 더 많은 관심을 끌고 있습니다. 고객과의 상담을 통해 새롭고 혁신적인 기계 콘셉트가 등장하고 있음을 알 수 있는데, 이러한 콘셉트는 기존 방법으로는 실현 불가능하고 가능하더라도 상당한 추가 비용이 소요될 것입니다. MX-System에 대한 이해가 보편화되고 이에 따라 수요도 증가하고 있습니다. 특히 수요 증가에 힘입어 내년에는 MX-System을 체계적으로 공급할 수 있을 것입니다.
Friedrich Klasing 박사, MX-System 제품 관리자, Beckhoff Automation © Beckhoff
첫 출시 이후 MX-System의 적용 부품 범위가 지속적으로 확대되어 왔습니다. 현재까지 가장 중요한 개발 단계나 새로운 부품은 무엇이었습니까?
Marvin Düsterhus: 추가로 VPN 라우터를 컨트롤 캐비닛에 설치한 기계가 많은데, 이는 Beckhoff의 포트폴리오에는 찾아볼 수 없습니다. Beckhoff는 해결책을 모색하는 과정에서 기본적으로 외부 연결부를 통해 베이스플레이트에 연결되는 빈 외함인 인프라 모듈을 개발했습니다. 이를 사용하면 서드파티의 다양한 디바이스를 Beckhoff 시스템에 공간 절약형 방식으로 원활하게 통합할 수 있습니다. 전원 공급 장치 제품군도 확대되었는데, 특히 48 V DC 버전의 경우 최대 40 A 용량의 고성능 모델을 공급하고 있습니다. 이러한 모델은 ATRO 및 XTS에 중점을 두고 특별히 개발되었지만 표준 48 V DC 부품에도 사용할 수 있습니다. 또 다른 혁신은 공압 장치 통합 기능입니다. 이는 공통 공압 밸브를 직접 수용하고 베이스플레이트에 함께 장착 가능한 전자 소켓 모듈입니다. 이것이 특히 로봇의 엔드 이펙터와 같이 밸브가 분산되어 있고, 그 수가 제한적인 어플리케이션에서 비용 효율성 및 공간 절약 효과가 크다는 사실을 발견했습니다. 또 다른 중요한 점은 베이스플레이트 및 기능 모듈을 위한 사이즈 3을 출시한 것인데, SPS 2023에서 공개했습니다.
Friedrich Klasing 박사: 공압 모듈은 Festo 및 SMC와의 협업을 통해 개발했는데, 다른 제조사의 기술을 성공적으로 통합한 좋은 사례입니다. MXSystem 과 공압 모듈의 조합은 관련된 모든 당사자에게 부가 가치를 제공합니다. 미래에도 계속하여 MX-System의 스펙트럼을 넓히는 것은 부가가치 향상을 동반합니다. MX-System은 여러 기계 제작 분야에서 개선을 구현할 수 있으며, 문서화는 이와 관련하여 중요한 역할을 수행할 것입니다. 콘텐츠 제작 및 편성과 관련하여 전적으로 새로운 접근법을 추구하는 것도 그와 같은 이유 때문입니다. 누가 어떤 정보를 언제 필요로 할까? 이는 문서를 작성할 때 항상 염두에 두는 핵심 질문입니다. MX-System에서 필수적인 구성요소 중 하나는 Beckhoff 진단 어플리케이션입니다. 이와 같은 진단 어플리케이션이 MX-System 리소스를 사용하는 기계의 구현 가능성에 있어 유일한 결정적인 요소는 아니지만, 해당 분야에서 기계를 취급하는 방식에 지속적으로 영향을 미칠 것입니다. 진단 어플리케이션은 이전에는 접근할 수 없었던 정보를 제공하여 서비스 기술자들이 서비스 품질을 강화하는 동시에 배포 시간도 단축할 수 있게 해줍니다. 이에 더해 MX-System의 기능과 결합하여 사용할 경우 다운타임을 줄이고 생산성을 높일 수 있습니다. 이 어플리케이션의 잠재력은 끝이 없으며, Beckhoff에서는 현재 외부 기술자를 위한 액세스 포인트로 이를 확장하는 작업을 진행하고 있습니다. 타 제조사의 앱과 비교할 때 Beckhoff의 진단 어플리케이션의 또 다른 장점은 IO-Link 디바이스와 같은 개별 부품뿐 아니라 전체 기계에 대한 정보를 제공할 수 있다는 것입니다.
데이터 및 전력 커넥터와 더불어 해당 기능 모듈이 포함된 새로운 3열 버전과 같이 특정한 어플리케이션에 맞는 다양한 베이스플레이트를 사용할 수 있다. © Beckhoff
SPS 2023에서 공개된 사이즈 3 구성 요소의 특징은 무엇이고, MX-System의 어플리케이션 범위를 어느 정도까지 확장시켜 줄 수 있습니까?
Marvin Düsterhus: 추가 데이터 슬롯을 통해 베이스플레이트를 강화할 수 있을 뿐 아니라 다양한 크기의 기존 기능 모듈이 모두 호환된다는 것이 핵심입니다. 치수 측면 이외에 베이스플레이트 자체는 새로운 기술적 특징이 없지만 새로운 가능성을 제공합니다. 폭은 그대로 유지하면서도 슬롯이 대폭 증가하여 더 많은 기능 모듈을 수용할 수 있습니다. 또한 열이 추가되어 3열 기능 모듈을 사용할 수 있습니다. 그리고 대형 냉각 핀 덕분에 32 A를 넘어 최대 125 A의 전력 공급까지 구현하고 훨씬 더 큰 부하를 수용할 수 있게 되었습니다. 사이즈 3에서는 서보 드라이브가 채널당 최대 28 A의 공칭 전류를 전달하고 주파수 인버터가 최대 15 KW의 출력으로 모터를 구동할 수 있습니다.
Friedrich Klasing 박사: 이와 관련해서는 새로운 기능의 통합보다는 성능 강화가 주안점입니다. 특히 출력 증대는 MX-System의 어플리케이션 범위를 대폭 확대시켜 줍니다. 지금까지는 높은 전력의 입력을 요구하는 기계의 경우 제한적인 정도까지만 모듈 방식의 MX-System을 사용하는 복합적인 방식으로만 구현할 수 있었습니다. 3열 베이스플레이트는 그와 같은 경우 배전용 컨트롤 캐비닛에 대한 필요성을 해소하여, 더 많고 더 큰 기계의 컨트롤 캐비닛이 필요 없는 설계를 구현함으로써 분산제어 기술의 이점을 활용할 수 있게 해줍니다. 기계 토폴로지 측면에서 3열 베이스플레이트는 언제나 1열 및 2열 베이스플레이트보다 상위에서 스타 및 데이지 체인 토폴로지의 조합에 있어 중심점 역할을 수행할 것입니다.
MX-System 및 EtherCAT을 사용하면 기존의 중앙집중형 접근 방식을 분산형 컨트롤 캐비닛 방식으로 전환할 수 있다. © Beckhoff
MX-System의 주요한 장점 중 하나는 점차 대중화되고 있는 기계 모듈화를 최적으로 지원한다는 것입니다. 이러한 맥락에서 베이스플레이트 포트폴리오의 확장이 갖는 중요성은 어느 정도입니까?
Friedrich Klasing 박사: 컨트롤 캐비닛은 항상 다른 기계 부품 간에 종속성을 야기하거나 기계실과 간단하게 통합되지 않기 때문에 기계 및 전자 부품 측면에서 모두 완전한 기계 모듈화를 저해하는 요소입니다. 광범위한 베이스플레이트는 제조사들이 요구되는 MX-System을 다양한 기계 모듈에 보다 쉽게 맞춤화할 수 있도록 합니다. 또한 모듈 및 부품을 더욱 간편하게 교체하거나 추가하는 것이 가능해지기 때문에 솔루션의 전반적인 유연성에 기여합니다. 베이스플레이트 확장과 성능 향상을 통해 더 많은 기계를 컨트롤 캐비닛 없이 구현할 수 있습니다. 일반적인 대형 모듈형 기계를 제외하고 3열 베이스플레이트는 상대적으로 많은 수의 24 V DC 부품을 지닌 소형 모놀리식 기계에 사용되는 1열 또는 2열 베이스플레이트를 대체하는 더욱 비용 효율적인 대안이 될 수 있습니다.
모듈화에 따른 간소화와 기계 설치 면적 측면에서의 잠재적인 절약 효과를 수치로 설명해 주시겠습니까?
Marvin Düsterhus: 컨트롤 캐비닛이 모두 같지는 않기 때문에 이는 언제나 어플리케이션에 따라 다릅니다. 치수도 각기 다르고 설치 장소나 위치도 모두 다릅니다. 일반적으로 MX-System은 전형적인 컨트롤 캐비닛에 비해 높이 및 폭 측면에서 요구 장착 공간을 약 1/3만큼 줄여줍니다. 모듈 크기가 상대적으로 작은 MX-System은 기계 컨셉에 보다 간편하게 통합되기 때문에 전체적인 설치 면적을 축소할 수 있습니다. 자동차 산업에서의 구체적인 예로 50개가 넘는 서보 축이 있는 기계를 살펴보았는데, 전체 기계 부분이 이미 완전히 모듈화되어 있었습니다. 기계 모듈에는 다수의 분산형 I/O 모듈과 몇몇 분산형 드라이브가 포함되어 있었는데, 그럼에도 기계 측면에 7 미터 길이의 컨트롤 캐비닛이 있었습니다. 이 캐비닛은 기계 접근성을 제한했으며, 기계 모듈과의 모든 배선이 캐비닛을 통과하도록 요구했습니다. MX-System으로 전환한 후에는 컨트롤 캐비닛이 완전히 필요 없게 되었습니다. 이 경우에서는 서브스테이션으로 스타 구조를 통해 6개의 다른 MX-System에 전력을 공급하는 125 A 전원 공급 장치가 장착된 3열 베이스플레이트가 사용되었습니다. MX-System은 설치 면적을 증가시키지 않고 기계 모듈에 통합할 수 있기 때문에 컨트롤 캐비닛 제거에 따라 바닥 면적을 약 10%까지 축소할 수 있었습니다.
지속적인 기계 모듈화에 있어서는 간소화에 더해 MX-System의 캐스케이드 특성이 중요한 요소입니다. 특히 베이스플레이트의 확장 범위와 관련하여 구체적으로 어플리케이션에 어떠한 이점을 제공합니까?
Friedrich Klasing 박사: 다수의 MX-System을 캐스케이드 또는 데이지 체인 방식으로 연결하는 것은 컨트롤 캐비닛을 다수의 MX-System으로 대체할 때 적용 가능한 여러 잠재적인 토폴로지 중 하나에 불과합니다. MX-System의 경우 단일 케이블을 통해 다수의 MX-System을 연결할 수 있을 뿐 아니라 허브처럼 사용하는 것도 가능합니다. 이는 복수의 MX-System 스테이션이 하나의 (중앙) 베이스플레이트로부터 병렬 또는 직렬로 전력과 EtherCAT을 모두 공급받는다는 의미입니다. 복수의 MX-System이 캐스케이드 방식으로 접속되는지 스타 토폴로지 형태로 연결되는지에 상관없이 여기에서 제한 요소는 전력입니다. 3열 모듈은 주 전원으로부터 최대 125 A AC의 전력을 공급한다는 점에서 큰 차이가 있습니다. 또한 사이즈 3에서는 사이즈 2에 비해 600 V DC의 중간 회로 전압을 생성하는 중앙 DC 링크 모듈을 보다 효과적으로 구현할 수 있습니다.
MX-System의 이점
미래의 보안성 강화를 위한 모듈화
–시장 수요: 엔드 유저가 생산 공정에서 유연성에 높은 우선 순위를 부여하는 경우가 점점 많아지며, 모듈형 기계 및 시스템에 대한 수요가 증가하고 있다.
–분산화: MX-System은 기계 장착이 가능한 분산형 솔루션으로 모듈화를 지원한다.
–유연성: MX-System은 고도로 유연한 캐스케이드 방식의 연결과 기존 컨트롤 캐비닛 및 IP67 필드 부품과의 결합이 가능하다.
기계 제작 효율의 극대화
–엔지니어링: MX-System의 기능 모듈은 프로젝트 계획을 간소화하고, 구성요소 수를 최소화하며, 필요 부품 수를 최대 80%까지 줄여 준다.
–시장 확대: IEC, UL 및 CSA에 적합한 MX-System은 전 세계적으로 호환되는 솔루션이다.
–장착: 기능 모듈의 탈부착 및 체결 과정이 간단하여 복잡한 기계 작업이 필요하지 않고 배선 오류 위험이 줄어든다.
–숙련 인력 부족 문제: 엔지니어링 작업이 상대적으로 적고, 조립이 빠르기 때문에(24시간에서 1시간으로 시간 대폭 절약) 숙련 인력 필요 문제에 대한 부담이 완화된다.
–서비스: 고장을 쉽게 진단하고 부품을 더욱 간편하게 교체할 수 있다.
엔드 유저의 생산성 향상
–최적의 공간 활용: 컨트롤 캐비닛이 없기 때문에 기계 설치 면적이 최소화되고 가용 생산 면적이 극대화된다.
–유연성: 모듈형 기계이기 때문에 시운전 및 기존 생산 설비와의 통합이 간편하다.
–정비: MX-System 부품이 EtherCAT 기반 및 핫스왑 방식이기 때문에 진단 역량이 최적화되고 잠재적인 교체 시간이 단축된다.
–재고 관리: 모듈의 기능성 및 재사용성이 높아 예비 부품 재고가 최소화된다.
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Beckhoff Automation Co., Ltd
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