스마트 팩토리, 센서가 지능화돼야 ! 
스마트 팩토리나 IIoT(Industrial Internet of Things)는 공장 내 모든 기기와 장비가 인터넷으로 연결되어 모니터링됨으로써, 장비나 기기가 고장 나기 전에 예지보전을 통해 설비의 다운타임을 줄이고, 생산성과 가용성을 높이는 것을 목적으로 한다. 이것을 가능하게 하는 가장 첫 번째 단계가 바로 IO-Link다.
IO-Link는 공장의 가장 아랫단에 위치한 센서의 상태 진단정보를 상위에 올려서 모니터링을 통해 이상 징후가 나타나기 전에 예지보전을 함으로써, 장비의 다운타임을 줄일 수 있기 때문에, 스마트 팩토리나 IIoT라는 새로운 제조 트렌드와 함께 주목을 받고 있다.
따라서 발루프(Balluff)나 터크(Turck), 로이체 일렉트로닉(Leuze Electronic)과 같은 센서 전문 업체들은 물론, 공장 아랫단부터 ERP 전 단계까지 전체 솔루션을 공급하고 있는 지멘스(Siemens)나 로크웰 오토메이션(Rockwell Automation), 오므론(Omron)과 같은 내로라  하는 글로벌 자동화업체들이 IO-Link를 지원하는 센서와 디바이스를 속속 출시하고, 4차 산업혁명 시대를 주도하기 위한 분주한 움직임을 보이고 있다.
스마트한 공장을 구현하기 위해 앞으로 와이어리스(Wireless) 센서가 잇달아 출시될 것으로 예상이 되며, 이더넷이 가능한 제품으로 기술이 진화되어 나갈 것으로 전망된다.
주력업체들의 IO-Link 기술 전개와 시장전략을 취재했다.
<기획ㆍ취재/최교식 기자 cks@engnews.co.kr>

로크웰 오토메이션 코리아 이종두 과장

-IO-Link는 센서 전문 업체들에 의해 주도되고 있는 기술이다. 로크웰 오토메이션이 IO-Link에 대해 적극적인 마케팅과 영업을 전개하고 있는 이유는 무엇인가.

▲스마트 팩토리를 실제적으로 구현하는 자동화 및 정보 솔루션을 총망라하고, 제조 공장의 수직·수평통합에서 더 나아가 IT(정보기술)와 OT(제조운영기술)의 융합으로 기업 전체 공급망을 초연결하여 스마트 제조를 실현하고자 하는 ‘커넥티드 엔터프라이즈(The Connected Enterprise)가 로크웰의 기업비전으로, 이 커넥티드 엔터프라이즈를 지원할 수 있는 유일한 센싱 컴포넌트가 바로 IO-Link이기 때문이다.

공장이 스마트해지려면 공장의 가장 아랫단에 위치한 센서부터 스마트해져서, 센서의 데이터가 상위로 전송되어, 장비나 기기가 고장이 나기 전에 예지보전이 가능해야 하고, 운영자와 센서 간의 통신이 의사 결정에 필요한 효과적인 정보로 이어져야 한다. 이를 가능하게 하는 기술이 바로 IO-Link 기술이다.

즉, 스마트 센서가 스마트 장비를 가능하게 하고, 또 스마트 장비로 인해 스마트 제조가 가능해지며, IO-Link 기술을 기반으로, 스마트 센서 및 I/O를 통해 제어와 정보를 통합하는 커넥티드 엔터프라이즈 기술이 가능해진다. 그 결과, 우리 로크웰의 통합 아키텍처( Integrated Architecture) 제어 시스템을 통해 현장 데이터를 빠짐없이 확인할 수 있게 된다.

로크웰에서는 지난 2015년부터 새로운 IO-Link 제품군을 라인업하고 이 IO-Link 기술을 기반으로, 스마트 센서 및 I/O를 통해 제어와 정보를 통합하는, 커넥티드 엔터프라이즈 기술을 구체화하고 있다.

-스마트 팩토리라는 새로운 제조 트렌드와 함께 IO-Link가 주목을 받고 있다. 그 이유는 무엇인가.

▲공장 내 모든 기기와 장비가 인터넷으로 연결되어 모니터링됨으로써, 장비나 기기가 고장 나기 전에 예지보전을 통해 설비의 다운타임을 줄이고, 생산성과 가용성을 높이고자 하는 것이 스마트 팩토리나 IIoT(Industrial Internet of Things)의 취지다.

기존 센서들은 단순히 꺼짐/켜짐을 나타내는 정보를 전하는 수준이다. 센서가 고장 나는 경우, 특정 부분이 엉망으로 작동이 되어 있어야만 사용자가 고장 사실을 알게 된다. 그러나 IO-Link 센서는 생산 라인의 진단 정보를 지속적으로 제공하기 때문에, 유지보수 필요 여부를 보다 효율적으로 예측할 수 있다.

스마트 팩토리와 함께 IO-Link가 주목을 받고 있는 이유는 방금 얘기한 것처럼, IO-Link를 통해서 공장의 가장 아랫단에 위치한 센서의 상태 진단정보를 상위에 올려서 모니터링을 통해 이상 징후가 나타나기 전에 예지보전을 함으로써, 장비의 다운타임을 줄일 수 있기 때문이다.

-로크웰에는 IO-Link를 지원하는 제품군에는 어떤 것들이 있나.

▲로크웰은 센서 전문 업체는 아니지만, 고객의 웬만한 요구에 대응할 수 있는 수준의 제품이 라인업　되어 있다.

포토센서나 컬러마크 센서, 근접센서, 변위센서, 압력센서, 온도센서 등의 센서 제품군이 라인업　되어있고, IO-Link Master를 갖추고 있다.

특히, 로크웰의 IO-Link Master나 IO-Link 지원 센서는 장비의 문제점을 탐지하는데 그치지 않고, 장비의 생산성까지 향상시킨다. 이 센서는 설정을 간소화하고, 장비의 상태를 모니터링하며, 글로벌 IO-Link 통신 프로토콜을 통해 실시간으로 데이터와 진단 정보를 전달한다.

IO-Link 센서 제품은 마스터에 연결될 때까지 표준 I/O 센서와 동일한 역할을 하며, IO-Link 마스터와 인터페이스로 연결되고 나면, 사용자는 기존 3선 케이블로 고급 데이터 및 구성 기능에 액세스할 수 있다.

로크웰 오토메이션 IO-Link 제품군

1734 Point IO-Link Master

-로크웰에서 지난해 출시한 ArmorBlock IO-Link Master는 어떤 특징이 있나.

▲로크웰에서는 고객들이 IP67 등급의 Allen-Bradley ArmorBlock IO-Link 마스터를 사용해 열악한 운영 환경에서도 보다 세부적인 센서 진단 정보에 액세스할 수 있도록 지원을 개시했다. 새로운 IO-Link 마스터는 온머신(Onmachine) 애플리케이션을 위한 이벤트 및 프로세스 타임스탬프(timestamp) 기능을 통해 기업의 IO-Link 포트폴리오를 구축해준다.

이 장치는 각 채널마다 최대 40개 이벤트의 타임스탬프를 저장할 수 있으며, 이벤트 이력은 사용자들이 변경 사항을 추적하고 문제를 보다 쉽게 진단할 수 있도록 해준다. 또한 상태가 변경되는 경우, 모든 센서 데이터의 입력 타임스탬프는 컨트롤러로 전송될 수 있다.

이외에도 이 장치를 통해 제공되는 다른 진단 기능들은 문제 해결 시간을 최대 90%까지 단축하고, 사전 예방적인 유지보수를 향상시키며, 전체 시스템 성능을 최적화할 수 있도록 해준다.

IO-Link 지원 센서를 갖춘 ArmorBlock IO-Link 마스터는 엔드유저들이 대대적인 개선 작업 없이 운영을 보다 스마트하게 만들 수 있도록 지원한다. 사용자들은 핵심 프로세스에서 온도, 마진 표시 또는 근접 파라미터를 모니터링하는 기술을 구현할 수 있으며, 이슈 해결에 보다 효과적인 진단이 필요한 영역들을 집중 공략할 수 있다.

-ArmorBlock IO-Link 마스터는 센서를 몇 개까지 연결할 수 있나.

▲ArmorBlock IO-Link 마스터는 최대 8개의 IO-Link 센서 연결이 가능하다. 마스터와 센서들은 IP 주소를 공유하여, 엔드유저들이 장비의 시운전 시간과 비용을 절감할 수 있도록 지원한다.

로크웰 오토메이션 통합 스마트 솔루션. Logix 컨트롤러와 함께 로크웰 소프트웨어인 Studio 5000 설계 환경에서 통합된 기기 설정 및 프로그래밍이 가능하며, 이 통합으로 사용자의 프로그래밍 시간이 단축되고, 시동과 진단 절차가 간소화된다.

-로크웰의 IO-Link 마스터는 온머신 타입 외에 DIN Rail 타입도 공급이 되고 있나.

▲온머신 타입의 ArmorBlock IO-Link 마스터는 험한 환경을 위한 내구성과 견고함을 갖춘 것이 특징이다. 온머신 옵션은 캐비닛에 단일한 케이블만 있으면 되기 때문에 배선 작업과 잠재적인 고장점을 감소시켜 준다는 것이 장점이다. 그러나 로크웰에서는 온머신 타입 외에, 일반적인 애플리케이션을 위한 인 캐비닛 솔루션인 Allen-Bradley POINT I/O 시스템용 IO-Link 마스터와 센서도 공급하고 있다.

-IO-Link와 관련된 로크웰의 경쟁력은 무엇인가.

▲로크웰은 하나의 완전 시스템으로 사용할 때 간단한 통합 및 고급 기능을 제공하는 컨트롤러, IO-Link, IO-Link 센서를 제공하는 유일한 기업이다.

IO-Link 마스터는 센서와 컨트롤러 간의 통신을 간소화한다. 센서는 간단한 IO-Link 프로토콜을 통해 마스터에 정보를 전달하고, POINT I/O 시스템은 EtherNet/IP를 통해 컨트롤러와 통신한다. 따라서 사용자는 합리적인 비용으로 센서 관리에 있어 이더넷과 같은 환경을 가질 수 있다.

특히, 로크웰에서는 프리미어 통합(Premier Integration)을 통해 고객에게 차별화된 이점을 제공하고 있다. 사용자는 동일한 설계 환경에서 센서와 컨트롤러를 프로그래밍할 수 있다. Logix 컨트롤러와 함께 로크웰 소프트웨어인 Studio 5000 설계 환경에서 통합된 기기 설정 및 프로그래밍이 가능하며, 이 통합으로 사용자의 프로그래밍 시간이 단축되고, 시동과 진단 절차가 간소화된다. 로크웰 소프트웨어 Studio5000 Logix Designer 소프트웨어는 하나의 인터페이스에서 설계 및 엔지니어링 요소를 결합하기 때문에, 사용자는 통합 아키텍처 시스템 어디서나 I/O 및 구성 데이터에 액세스할 수 있다.

또한 자동 장치 구성(Automatic Device Configuration: ADC)을 통해 마스터 및 센서에 대한 설정이 저장되기 때문에, 작업을 변경하거나 컴포넌트를 교체할 때 컨트롤러에서 설정을 다운로드할 수 있다. 시스템은 생산 라인의 전환 작업을 간소화하고 인적 오류의 가능성을 감소시킨다.

또, AOP(Add-On-Profile)를 이용해서 로크웰의 단일 개발 소프트웨어인 RSLogix 5000 소프트웨어와 통합이 된다. 각 센서의 AOP를 이용해서 파라미터 설정을 용이하게 할 수 있으며, IO 태그 이름과 스트럭처가 자동으로 IODD(IO Device Description) 파일로 생성이 돼서 장비의 시운전이 빨라진다.

즉, 로크웰의 IO-Link의 스마트 센서는 간단한 구현 방식, 강력한 데이터 그리고 진단 기능을 결합하여, 업타임과 생산성을 향상시키기 위해 장비를 최적화하고 미래에 대비한다.

-IO-Link에 대한 국내 고객들의 반응은 어떠한가.

▲로크웰에서는 자동차 등의 분야의 엔드유저 및 OEM 업체를 대상으로 IO-Link에 대한 홍보를 계속 진행하고 있다.

엔드 유저 입장에서는 센서의 상태를 실시간으로 모니터링함으로써 예지보전 활동을 할 수 있고, 특히 로크웰의 PLC와 IO-Link 마스터, IO-Link 센서의 프리미어 통합으로 사용 시 활용할 수 있는 ADC(Automatic Device Configuration) 기능을 통해, 추후 센서의 교환 시에도 자동으로 설정 파라미터를 다운로드해 줄 수 있기 때문에, 특히 설비 보전에 용이하다는 이유에서 메리트를 느끼고 있다.

또 OEM 업체에서는 IO-Link 기능 가운데 특정센서의 파라미터에 대한 프로파일을 여러 개 가져갈 수 있어서, 장비가 달라질 때마다 다른 센서 프로파일을 쓸 수 있는, 멀티플 프로파일에 대해 큰 메리트를 느끼고 있다. 또, ADC 기능을 이용하면 설치와 시운전이 용이해진다는 점에 대해서도 메리트를 느끼고 있다. 따라서 OEM 업체들 역시 IO-Link 기능에 대해 긍정적인 인식을 가지고 있는 것으로 보인다.

사실 IO-Link 마스터를 사용하게 되면 가격이 높아지지만, 센서 자체는 IO-Link 기능이 탑재되어 있다고 해서 가격이 높아지지는 않는다.

-앞으로 출시될 IO-Link 제품으로는 어떤 것이 있나.

▲올해 안에 IO-Link를 내장한 에어리어 센서와 레벨 센서, 플로우미터, 초음파 센서 등이 출시가 될 예정이다.

-스마트 팩토리나 IIoT와 관련해서, 앞으로 센서의 기술이 어떻게 변화할 것으로 예상하나.

▲IIoT나 IO-Link 기술이 발전될 것은 분명하다. 따라서 상위로 많은 정보를 올리기 위해서는 이더넷 기반의 기술이 필요하게 될 것이기 때문에, 앞으로 이더넷이 가능한 센서가 나오지 않을까 예상이 된다.