Special Report /2015년 Motion Control 산업전망
변화하는 제조 패러다임,
모션 컨트롤 업계에도 예외는 없다!
지난해, 주요 수요처의 투자위축으로 성장에 브레이크가 걸린 모션 컨트롤(Motion Control) 업체들이 새로운 2015년을 맞이했다.
현재 제조 기업들은 IoT(Internet of Things: 사물 인터넷)나 Industry 4.0 등 급격하게 변화하는 제조 패러다임을 맞이하고 있으며, 이에 따라 모션 컨트롤(Motion Control) 업계 역시 기존 제품 포트폴리오에 IT 기술을 접목시켜 나가느라 분주하기만 하다.
현재 모션 컨트롤 업계는 기존의 아날로그/펄스열 지령방식에서 다축 동기제어가 가능한 통신방식으로의 전환이 가속화되고 있으며, 튜닝 최소화 등을 통한 편이성 향상, IT 융합에 필요한 클라우드 시스템과의 통합, 에너지를 효율적으로 관리하고 모니터링할 수 있는 기능 및 Safety 기능의 강화를 주요 트렌드로, 기술적인 진화를 거듭해 나가고 있다.
특히, 일부 모션 전문 업체들이 자사의 모션기술에 FPGA 기술을 탑재시키면서, 그동안 장비의 액추에이터로만 구동하던 서보 드라이브가 고속 정밀 위치제어를 위해 멀티 코어 기술을 활용한 로컬모션 제어기로 발전되어 나갈 움직임을 보이고 있는 점도 주목해야 할 기술 트렌드 가운데 하나.
올 한해, 반도체 및 자동차, 물류 시스템 등의 산업분야를 중심으로 한 공급업체간 치열한 경쟁이 예상되는 가운데, 국내 컨트롤 업계의 자존심을 대표하는 국산 모션 컨트롤 업체가 어느 정도의 성장을 이룰 수 있을 지, 가격적인 우위로 시장을 빠르게 점유해 나가고 있는 일부 일산 업체의 행보가 어디까지 이어질 지, 그리고 메이저급 글로벌 자동화 업체들의 시장 확대가 국내 모션 컨트롤 업계의 시장 판도를 어떻게 바꿀 지에 관련 업계의 관심이 모아지고 있다.
주요 모션 컨트롤 업체들의 최근 행보를 취재했다.
<기획ㆍ취재/최교식 기자 cks@engnews.co.kr>
Special Report / 2015년 Motion Control 산업전망
"지난해, 타이어 및 자동차, 반도체 업계를 중심으로 전년대비 61%의 성장 달성"
EtherNet/IP로 통신하는 Kinetix 5500 서보 드라이브는, Bus sharing 기능을 통해 에너지 절감 효과 실현
로크웰 오토메이션 마케팅 박병준 차장
Motion Analyzer 웹 툴은 클라우드 기반으로, 사용자들이 일정한 위치에 저장된 프로젝트를 액세스 및 업데이트하고 동시에 공유하며 협업할 수 있도록 해준다.
Kinextix 5500은 EtherNet/IP 기반의 서보 드라이브로서, 별도의 모션 네트워크가 불필요하다.
Kinetix 6000M 통합 드라이브 모터 시스템.
-지난 2014년 로크웰 오토메이션 코리아의 모션 컨트롤 비즈니스 성과는 어떠했나.
▲우리 로크웰 오토메이션 코리아는 지난해, 타이어 및 자동차, 반도체 업계를 중심으로 전년대비 61%의 성장을 달성했다.
자동차와 타이어 업체 해외 프로젝트와 지난해 말부터 시작된 모 반도체 업체의 대규모 투자에 힘입어, 지난해는 모션 컨트롤 분야에서 긍정적인 성과가 도출됐다.
특히 타이어 업계의 경우, 우리 로크웰의 아노라드(Anorad) 및 Kinetix 리니어 시스템이 적용되기 시작한 것이 주목할 만한 점으로, 이러한 추세는 올해에도 이어질 것으로 예상이 된다.
특히 지난 2014년은 기존 OEM 고객들의 로크웰 제품 도입 비중이 확대된 것이 중요한 특징 가운데 하나로, 일반적으로 하이퍼포먼스가 요구되는 공정에는 우리 로크웰의 제품을 사용하고, 로우엔드 어플리케이션에는 일산이나 국내 제품을 채택했었으나, 로우엔드 어플리케이션에도 로크웰 제품을 도입하는 사례가 늘어나고 있다.
-저가시장에 대한 진입은 고려하고 있지 않나.
▲로크웰의 모션 솔루션은 기본적으로 하이엔드 중심의 비즈니스를 진행하고 있었으나, 장비 시장에서의 인지도가 향상되면서 로우엔드 시장으로까지 서서히 확대되어 나가는 중이다. 특히 로우엔드 시장에 맞는 Micro800 시리즈 PLC와 Kinetix 3 및 Kinetix300, 모터로 대응해 나가면서 고객들의 만족도를 높이고 있다.
-로크웰은 흥아기연 등 국내 메이저급 포장 업체를 고객으로 확보하는데 성공하고 있다. 지난해 포장분야에서 신규로 확보된 고객이 있나.
▲패키징의 경우, 현재 프로젝트 베이스와 OEM 베이스가 함께 확대가 되고 있다. 지난해 기존 고객 외에도 새로운 포장업체 수 개사를 고객으로 확보하는 성과가 있었다.
특히 로크웰은 전자 CAM 기능에서 탁월한 경쟁력을 확보하고 있는 것이 특징으로, 최근 기계 CAM을 사용하던 기존 고객들이 전자 CAM에 관심을 가지면서, 우리 로크웰에 많은 문의를 해오고 있다. 로크웰의 전자 CAM은 5차방정식까지 지원함으로써, 보다 부드러운 모션 제어가 가능하다
-로크웰의 모션 컨트롤 제품 포트폴리오에 대한 간단한 설명을 부탁한다.
▲우리 로크웰은 PLC와 모션, HMI, 세이프티, 인버터가 모두 하나의 플랫폼 안에서 엔지니어링되는 통합 아키텍처(Integrated Architecture)를 기반으로, 현재 ControlLogix와 CompactLogix의 모션 컨트롤러 및 Kinetix 모션 드라이브 패밀리, Kinetix 서보모터/액추에이터 패밀리 등의 제품군으로 각각 유저의 특성에 맞춘 솔루션 공급에 집중하고 있다.
통합 아키텍처 개발 툴인 Studio 5000을 통해 시퀀스와 드라이브, 모션에 대한 프로그래밍과 설정, 시운전까지 지원함으로써, 시퀀스 제어기와 모션 제어기가 하나로 통합, 구성요소를 감소시켜주는 이점을 제공하고 있는 것이 우리 로크웰의 최대 강점이다.
특히 전자 CAM 이나 키네마틱스가 들어가는 델타 로봇 제어를 하는 경우와, 장비 혹은 전체 라인에 안전 등급을 고려하여 안전 PLC를 사용하고자 하는 고객들은 Studio 5000을 통해 타사 대비 직관적이고 용이한 프로그램이라는 이점과 안전에 대한 손쉬운 인증이라는 이점을 얻을 수 있다. 그리고 간단하게 EtherNet/IP로 이 모든 자동화 장비를 쉽게 연결 할 수 있다.
-서보 드라이브 제품군은 어떻게 라인업이 되어 있나.
▲로크웰의 서보 드라이브 제품 포트폴리오는 단축 컴포넌트 드라이브부터 다축 모듈러 드라이브에 이르기까지 광범위하며, 고객의 시스템 성능향상과 단순한 장비설계를 지원하는데 초점을 맞추고 있다.
Kinetix 통합 모션 제품군으로는 EtherNet/IP 기반의 Kinetix 350, Kinetix 5500, Kinetix 6500이 주력제품으로 높은 판매를 보이고 있고, Kinetix Indexing & Componet 제품군에는 Kinetix 3 단축 컴포넌트와 Kinetix 300 EtherNet/IP 인덱싱이 라인업되어 있다. 그 외 고용량의 Kinetix 7000과 드라이브와 모터 일체형 제품인 Kinetix6000M을 라인업으로 구성하고 있다.
또 서보 모터 제품 역시 저관성, 중관성 회전형 서보 모터 및 리니어 모터가 라인업되어 있으며, 고용량의 HPK 모터를 지원 한다. 추가적으로 식품 및 의약 산업에서 사용할 수 있는 등급의 로터리 서보 모터도 공급 하고 있다. 리니어 모터의 경우에도 표준화된 제품과 고객의 요구에 맞도록 조립하여 사용할 수 있는 제품군까지 폭넓게 공급하고 있다.
-그 가운데 Kinextix 5500 서보 드라이브의 특징은 무엇인가.
▲최근 출시된 Kinextix 5500은 CIP Sync 및 CIP Motion을 지원하는 EtherNet/IP 기반의 통합 모션 제어기로서, 별도의 모션 네트워크가 불필요하며, DLR(Device Level Ring) 지원으로 네트워크 이중화를 지원하여 케이블 문제에 따른 장비 다운타임을 줄일 수 있다.
기존 제품과 달리 드라이브 개별로 사용하면서 설치시 드라이브 간 별도의 Cooling을 위한 공간이 필요 없어 기존 대비 패널 공간을 60%까지 절감할 수 있다.
또한 CIP Safety를 지원하여 세이프티 등급을 SIL3, PLe까지 만족 한다.
추가 하드웨어 설치가 불필요한 혁신적인 공용 AC/DC 버스로 설치 시간 및 비용이 감소되며, 라인 토폴로지와 DLR 토폴로지를 모두 지원하는 듀얼 포트 이더넷이 장착되어 있어서, 표준 이더넷에서 실시간 폐 루프를 통합 모션 제어 기능을 제공한다.
또 로크웰 소프트웨어 Studio 5000 통합 개발 및 엔지니어링 환경에서 설정이 가능하며, 세이프 토크 오프(Safe Torque Off) 기능, 최대 80-1 관성 불일치를 지원하는 외란 관측기(Disturbance Observer) 기능까지 갖추고 있다.
Kinetix 5500 드라이브는 서보와 유도 모터를 제어 할 수 있다.
특히, 전력을 여러 드라이브로 나누는 고유 기능이 있어서 전력 사용량과 에너지 절감의 균형을 실현할 수 있다.
-Studio 5000의 새로운 버전이 출시되면서, 모션 컨트롤 기능의 업그레이드가 있었던 것으로 알고 있다.
▲Studio 5000 24 버전이 출시되면서, 과거 모션 쪽 그룹핑을 하나밖에 못했던 것을 소프트웨어적으로 모션그룹을 3 개로 나눌 수 있게 되면서, 장비구성에 따라 모션 제어 속도가 더욱 빨리 할 수 있게 되었다. 이것은 이전에 불필요하게 빠른 속도를 동시에 사용하던 것을, 그룹을 나누어 CPU 부하를 줄여주면서 보다 빠르게 모션 제어를 할 수 있게 됐다는 것을 의미한다.
-에너지 절감이 전 세계적인 이슈로 대두되면서, 모션 컨트롤 분야에도 효율적으로 에너지를 사용할 수 있게 해주는 기술이 탑재되고 있다. 이 부분에 대한 진행은 어떠한가.
▲ODVA에서는 최근, EtherNet/IP CIP(Common Industrial Protocol)에 Energy 오브젝트를 추가하면서, 디바이스 자체가 에너지 소비상황 등을 스스로 인식할 수 있도록 함으로써, 컨트롤러 및 디바이스가 별도의 미터기 없이도 에너지 정보를 획득하고 축적할 수 있게 되어, 궁극적으로 네트워크를 통해 플랜트와 공급망 전체의 에너지 관리를 가능하게 하고 있다.
따라서 로크웰에서는 드라이브가 어느 정도의 에너지를 소비하는지를 볼 수 있어서 효율적인 에너지 관리를 이미 지원하고 있고, 이는 공장전반의 최적화와 지속 가능한 생산 실현을 가능하게 한다.
또 앞서 얘기한 대로, 로크웰에서는 전력을 여러 드라이브로 나누는 고유 기능을 지원함으로써, 전력 사용량과 에너지 절감의 균형을 실현할 수 있다.
-일부 모션 컨트롤 전문업체들이 드라이브와 모터가 통합된 제품을 선보이고 있다. 로크웰에서도 몇 년 전에 Kinetix 제품군 안에 이러한 제품이 소개가 된 것으로 알고 있는데. 드라이브와 모터가 통합되면 장비제조업체들은 어떤 이점을 얻을 수 있나. 왜 이러한 제품들이 모션 컨트롤 업계에서 하나의 트렌드로 부상하고 있나.
▲우리 로크웰도 지난 2012년, 서보 드라이브와 소형 온머신 패키지 모터 기술을 결합한 Allen-Bradley Kinetix 6000M 통합 드라이브 모터를 출시했다. 간편한 케이블링과 패널 공간 절약이 Kinetix 6000M이 제공하는 이점으로, 고객은 이 제품을 통해 제어 시스템의 외함 크기를 절감하고 배선 시간을 단축하며 케이블을 단순화할 수 있다.
장비제조업체에게는 더 많은 서보 축을 사용해 장비 제조의 유연성을 증가시키면서, 장비 규모 및 조립과정상의 인건비 절감이라는 두 가지 목표 간의 균형을 유지하는 일이 중요한 과제인데, 이 Kinetix 6000M은 장비제조업체들이 이러한 목표를 성취할 수 있게 해준다.
제어 외함의 서보 드라이브를 장비로 이동시키면 상당한 공간 절약의 효과가 있을 뿐 아니라, 케이블 절감에도 도움을 준다. 한 예로, 패널 장착형 드라이브를 Kinetix 6000M 통합 드라이브 모터 시스템으로 교체하면 일반 8축 시스템에 필요한 패널 공간을 최대 60%까지 감소시킬 수 있다.
또, 패널 장착형 서보 드라이브에 필요한 개별적인 파워 및 피드백 케이블이 하이브리드/네트워크 케이블 데이지 체인으로 대체되기 때문에, 제어 외함 외부로 연결되는 케이블 수도 최대 75%까지 절감된다.
사용되는 케이블 수가 줄어들면 그 만큼 장비 조립 시간 및 결선 에러, 문제 해결과 유지 보수에 필요한 시간을 단축할 수 있다.
패널 장착형 서보 드라이브에서 서보 모터의 파워 및 피드백 케이블을 종단하는데 걸리는 시간은 축 당 약 20분이다. Kinetix 6000M 통합 드라이브-모터 시스템은 이 작업을 대략 30초 안에 가능하게 함으로써, 설치 시간을 현저하게 감소시킬 수 있다.
이러한 이점들 때문에 드라이브 모터 통합형 제품이 시장에 속속 선보이고 있는 중이다.
-Kinetix 6000M 통합 드라이브 모터 시스템은 어떤 공정에 적합한가. 또 어떤 세이프티 기능이 탑재가 되어있나.
▲Kinetix 6000M은 포장, 변환(Converting), 인쇄 및 웹 장비 등 서보 모터 집약적인 어플리케이션에 적합하다. 식품 및 음료 환경에 적합한 향상된 실링(Sealing) 기술과 부식방지 재료 및 코팅 등 업계에 특성화된 기능을 제공함으로써, 식음료 포장 및 이송 어플리케이션 특유의 필요성에 해결책을 제시한다. 이 제품은 SIL2/PLd 안전 토크 차단 기능이 옵션으로 제공된다.
-최근, Motion Analyzer 소프트웨어를 웹 툴로 재구축한 것으로 알고 있는데.
▲새롭게 구축된 Motion Analyzer 소프트웨어를 웹 툴은 사용자 위주의 다양한 새로운 기능과 크게 늘어난 제품 옵션을 통해 엔지니어들이 완전한 모션 제어 시스템을 보다 용이하게 파악, 설계 및 평가할 수 있도록 돕는다.
Motion Analyzer 웹 툴은 클라우드 기반으로, 사용자들이 일정한 위치에 저장된 프로젝트를 액세스 및 업데이트하고 동시에 공유하며 협업할 수 있도록 해주기 때문에, 버전 관리 문제가 줄어들고 프로젝트 파일을 서로 주고받을 필요가 없어진다. 또한 플랫폼이 클라우드 기반이어서 보다 복잡한 애플리케이션을 위한 시스템을 설계할 때도 컴퓨터의 처리 속도에 구애 받지 않아도 된다.
이 툴은 보편적인 전자 상거래 사이트가 제공하는 검색 기능과 유사한 브라우저 스타일의 새로운 포맷으로 제공되어 사용자들이 다양한 제품과 가격 정보를 여과하여 검토 및 비교할 수 있도록 해준다.
Motion Analyzer 웹 툴은 STOBER Drives, NIDEC-SHIMPO, item North America, Tolomatic, Nook Industries, WITTENSTEIN, Exlar Corporation, Bonitron, Elwood CorporationIt 등, 로크웰의 Encompass 제품 파트너 9곳의 제품을 통합하여, 장비 제조업체들에게 이제껏 없었던 가장 광범위한 모션 제어 제품 옵션을 제공한다.
다양한 분야의 장비 제조업체들과 자동화 솔루션 공급업체들 간의 협업은 장비의 총 설계, 개발 및 운송비용을 낮추는데 핵심적인 역할을 한다.
엔지니어들은 Motion Analyzer 웹 툴을 이용해 시스템의 규격을 결정하고 다양한 제품을 평가하여 설계를 완성할 수 있을 뿐 아니라, 자재 사양서도 생성할 수 있다. 이 툴은 며칠이 걸리던 모션 시스템 설계 작업을 단 몇 시간 만에 해결할 수 있게 해준다. 이 웹 툴은 영어, 독일어, 중국어를 지원하며, 다양한 운영 체제를 이용하는 컴퓨터, 스마트폰 및 태블릿을 지원한다.
-클라우드 기반이라면, 보안에 대한 우려는 어떻게 해결하나.
▲로크웰은 사용자 데이터를 보호하기 위해 모든 연결의 128비트 암호화를 위한 HTTPS/TLS 1.2 프로토콜을 포함해, 안전 산업 분야에서 통용되는 성공 사례들을 사용하여 Motion Analyzer 웹 툴을 개발했다. 이 툴은 마이크로소프트의 클라우드 플랫폼 Azure에 내장된 세부적 방어(defense-in-depth) 안전 기능을 사용하며, ISO 27001을 비롯한 최고 수준의 국제 인증 및 승인을 받았다.
-Motion Analyzer는 유료로 제공되나.
▲무료로 제공이 된다.
-로크웰은 커넥티드 엔터프라이즈(Connected Enterprised)라는 기업 비전하에 사물인터넷(IoT: Internet of Things)을 이용해 제조레벨의 OT(운영기술)와 IT(정보기술)의 융합을 추진해 나가고 있다. 모션 컨트롤의 경우, IT 기술과의 접목은 어떻게 이루어지고 있나.
▲지금 얘기한 대로, 커넥티드 엔터프라이즈는 곧, 제조레벨의 OT와 IT의 융합이다. 생산현장의 산업용 장비와 액추에이터 및 센서가 서로 네트워크로 연결되고, 이는 정보 소프트웨어(Information Software)를 거쳐 IT 단의 기업정보시스템인 ERP와 CRM, Finance 시스템과 긴밀하게 하나의 표준화된 네트워크로 연결된다.
커넥티드 엔터프라이즈를 구현하는데 있어서의 핵심은 네트워크와 통합 플랫폼으로서, 우리 로크웰이 10년 이상 전부터 전개해온 통합 아키텍처 자체가 제조단에 IT 기술을 접목하는 것이다.
PLC와 HMI, Motion, Safety가 하나의 플랫폼에서 엔지니어링되고 구동이 되는 통합 아키텍처를 통해, 장비를 개발할 때 IT 소프트웨어가 기능적으로 하나의 프로그램에 임포트되어 자동으로 들어오게 되어 있다.
특히, 이 커넥티드 엔터프라이즈를 통해 화낙(Fanuc)의 CNC 등 타사 장비와 손쉽게 연동이 되는 것이 이점으로, 현재 이러한 이점이 엔드유저에게 크게 어필이 되고 있다.
-올 2015년 모션 컨트롤 시장전망은 어떻게 하나.
▲우리의 메인 수요처 가운데 하나인 타이어 업계의 해외 프로젝트가 수 건 예상이 되고, 특히 모 반도체 업체의 투자가 올 하반기까지 이어지고 있으며, 주요 OEM 고객들의 해외 시장 상황도 괜찮아서 올해도 긍정적인 성과가 예상이 된다.
-올 한해 어떤 전략으로 모션 컨트롤 시장을 확대해 나갈 계획인가.
▲코팅 및 프린팅, 웹핸들링과 반도체 등의 분야에 초점을 맞춘 영업을 전개해 나갈 예정으로, 실린더 타입의 액추에이터 및 리니어 시장에 대한 영업 강화도 계획이 되어 있다. PLC 등 로크웰 제품을 사용하는 고객에 대한 어태치먼트 전략을 통해 시장을 적극적으로 확대해 나갈 예정이다. 최근 중국 OEM 고객들의 기술력이 많이 올라오면서 국내 OEM 고객들 또한 새로운 기술적용을 검토 하고 있어, 추가 적으로 시장을 확대할 수 있을 것으로 판단하고, 이 부분에 대한 확대도 전개해 나가고자 한다.
-로크웰 오토메이션 코리아의 올 모션 컨트롤 매출목표는.
▲지난해에 비해 10% 정도의 상승을 예상하고 있다. 1/4분기에 이미 목표치의 40% 수준을 달성해 놓은 상황이다.
-앞으로 새롭게 출시될 서보 드라이브 제품이 있나.
▲올 하반기에 Kinetix 5700이 새롭게 출시가 될 예정이다.
이 제품은 파워레이트가 60kW까지 확대가 되고, 단일 드라이브에서 2개의 서보 모터를 제어하는 추가 기능 이외에 튜닝할 때도 Kinetix5700은 튜닝 없이 유저가 95%까지 드라이브 기능을 알아서 사용할 수 있도록 개발이 되어 출시가 될 예정이다.
또, 기본적으로 세이프티 부분도 SIL3, PLe를 만족 한다.
Kinetix 5500이 VPL 모터가 기본으로 연결이 되면서 기존 모터를 사용하기 위해서는 컨택터를 썼어야 했던데 비해, Kinetix 5700은 컨택터 없이 기존 모터와 바로 연결해서 사용할 수 있도록 출시가 된다. 또 이외에도 25kW급의 대용량 서보모터의 출시가 계획되어 있다.
이러한 신제품의 출시로 로크웰의 모션 컨트롤 제품 포트폴리오가 하이엔드부터 로우엔드까지, 소용량부터 대용량까지 모두 커버가 되기 때문에, 앞으로는 기존 고객 중심으로 로우엔드 시장 확대에도 역량을 집중해 나갈 방침이다.