인더스트리 4.0이나 스마트 팩토리는 빅데이터, 머신러닝, AI, 클라우드와 같은 기술을 생산현장에 적용하여, 설비 데이터를 분석하고, 분석한 데이터를 통해 설비의 개선 작업이 가능해지며, 궁극적으로 더 나은 품질의 제품을 생산하는 시스템을 구축한 공장을 의미한다. 그러나 생산 현장은 최신 설비부터 수십년 된 설비까지 그리고, 다양한 브랜드의 제품들을 사용한 설비들이 산재해 있다. 이러한 다양한 설비들의 고유의 통신방식과 언어를 모두 알고 데이터를 수집하는 것은 불가능하며, 가능하다고 해도 많은 인력이 소요된다. 이러한 수고를 최소화 시켜주는 것이 바로 IoT 게이트웨이다. IoT 게이트웨이는 OT와 IT의 원활한 통합을 위한 제품으로, 현재 수요가 점차 늘어나고 있다.

특히, 많은 기업에서 IoT로의 전환이 이루어짐에 따라, IoT 관련 소프트웨어 및 플랫폼 시장이 꾸준히 성장하고 있는 점에 주목할 필요가 있다.

현재 산업용 IoT 게이트웨이는 글로벌 브랜드부터 스타트업까지 다양한 업체에서 제품을 출시하면서, 갈수록 경쟁이 치열해지고 있다. 주력 IoT 게이트웨이 업체들의 시장전략을 취재했다.

 

 

 

 

 

 

 

다양한 산업 환경에서 스마트 공장이 추진되면서, IoT 수요가 늘어나고 있다. 국내 IoT 게이트웨이 시장은 지난 2020년 이후 2021년에도 정부 주도하에 스마트 공장과 관련한 다양한 정책이 추진되고 있고, 대기업에 이어 중견, 중소기업들의 설비 스마트화에 대한 투자가 지속되면서, 향후 수요가 늘어날 것으로 예상되고 있다.

 

HMS 인더스트리얼 네트웍스 코리아 이종두 팀장은 “인더스트리 4.0, 스마트 팩토리가 부각됨에 따라 엔드유저의 IT-OT간의 원활한 데이터 송/수신이 요구되고, 또 PLC 자체적으로 OPC UA, MQTT 등을 지원함에 따라, 해당 기능을 지원하지 않는 PLC로 제어시스템을 구성한 장비 제조사에서 IoT 게이트웨이를 주로 검토하고 있다. 일반적인 산업용 게이트웨이는 주로 장비 간 혹은 기기 간의 동일 계층 내에서의 통신에 이용되는 반면, IoT 게이트웨이는 OT와 IT의 원활한 통합을 위한 것으로서, 이것의 검토가 늘어났다는 것은 COVID-19 상황에도 불구하고, 엔드유저가 꾸준히 스마트 팩토리 구축을 위한 프로젝트를 진행하고 있다는 것을 방증하는 것이다.”라고 말한다.

 

국내 스마트 공장 공급기업들은 IT 플랫폼 기반에서 현장데이터와 설비데이터 수집을 위한 IIoT 장비 개발을 추진하고 있다. 특히 IT 회사들은 OPC UA, MQTT 그리고 클라우드 기술로 IoT 플랫폼을 개발하면서 사업을 확장해 나가고 있다. 자동화 공급사들 역시, OPC UA 장비와 클라우드 플랫폼을 추진하면서, IT와 OT의 통합이 가능한 시스템을 시장에 선보이고 있다.

 

IoT 게이트웨이는 IT와 OT 간 연결을 통해 상호 운용성을 향상시킬 수 있다. 신규장비의 경우에는 OPC UA나 MQTT로 데이터를 전송해야 하는 요구가 있을 경우, 최초의 설계 단계에서부터 IT로의 연결 준비가 되어있지만, IT로 데이터를 전송할 준비가 되어있지 않은 기존 OT의 장치를 IT와 연결하기 위해 미들웨어가 필요할 때 IIoT 게이트웨이를 이용하면 간편하게 연결할 수 있게 된다.

 

다양한 엣지 컴퓨팅 기능을 통해 게이트웨이는 프로토콜 변환기, 데이터 수집기 ​​또는 데이터 로거와 같은, 다중 IoT 축소화를 위한 중요한 역할을 수행할 것으로 보인다.

일례를 들면 산업용 LoRaWAN 게이트웨이는 원격 실시간 제어 및 모니터링을 위해 수백 대의 센서를 연결하고, 데이터수집과 컴퓨팅 및 분석 분야의 어플리케이션을 위해 3G/LTE 또는 유선 이더넷 연결을 통해 클라우드 플랫폼과 데이터를 송수신할 수 있을 뿐 아니라, 서로 다른 위치에서 중앙 명령 센터로 데이터를 전송할 수 있어서, 담당자는 즉시 원격 중앙 집중식 모니터링을 수행할 수 있다.

 

또 일반적인 컴퓨팅 디바이스 또는 모바일을 통해 24시간 무중단으로 장비 상태에 대한 모니터링 및 데이터수집이 가능한 무선 기반의 진동 센서 모듈로 사용자가 ISO 10816-3 표준 및 진동 특성값에 대한 RMS 속도 및 고유값의 교차 비교를 통해 모터 구동 기계 장비의 작동 상태를 추정할 수 있다. 생산라인 장비 상태 및 상태를 사전에 추적하여 경제적인 투자비용으로 예방 유지관리를 계획하고 원치 않는 다운타임을 방지할 수 있는 것이다.

 

이러한 솔루션은 사용자가 거리에 대한 제한성과 현장의 간섭을 극복하기 위해 무선 기술을 활용하여 원격 지역 및 열악한 환경에서 어플리케이션을 제어하고 관리할 수 있게 해준다.

 

IoT 게이트웨이 비즈니스, 각 사 별로 늘어나

 

Beckhoff Korea 권정현 차장은 “전력 분야에서, Beckhoff 게이트웨이의 적용범위를 넓히고 있고, Bekhoff의 EPC TwinCAT OPC UA 및 IoT 소프트웨어를 이용하여 전국 각지에 구축되어 있는 설비의 에너지 생산량뿐만 아니라 디바이스 상태를 실시간으로 모니터링하고 있다. 이는 필드에서 생산되는 에너지 모니터링, ESS 시스템의 제어 및 예측 기능이 구현된 스마트 게이트웨이라고 할 수 있다.”라고 설명한다.

 

B&R Korea 사재훈 부장은 “2020년과 올 상반기에 특히 IIoT 게이트웨이의 활용도가 높아지는 것을 체감하고 있다. 수년 전부터 전략적으로 공략 중인 선박산업 분야에서 큰 성과를 달성할 것으로 기대하고 있으며, IIoT 게이트웨이의 활용이 전반적인 프로젝트 통합운영에 많은 도움이 됐다.”라고 말하고, “전통적인 OEM 시장과 중소형 공장에서도 관련 니즈가 지속적으로 증가하고 있으며, IIoT 게이트웨이를 프로모션하는 과정에서 PLC, PC, Motion, HMI, IO 관련 프로젝트가 수주되는 시너지효과를 경험하고 있다. 특히 식품산업의 필수적인 Haccp 인증에 당사의 IIoT 게이트웨이의 활용이 증가할 것으로 기대된다.”고 설명했다.

 

보쉬렉스로스 코리아 이광호 차장은 “다양한 프로젝트를 진행했지만, 가장 많이 진행한 프로젝트는 오래된 물류 라인의 예지 보전을 목적으로 하는 모니터링 시스템 구축이라고 할 수 있다.”고 말한다. IoT 게이트웨이를 활용하면 물류 라인에 들어가는 주요 구동품의 진동값과 토크, 축의 회전 속도를 모니터링하여 구동축의 상태 트렌드를 분석해서, 문제 발생 전 예지 보전을 할 수 있는 시스템을 구축할 수 있게 되는 것이다.

 

어드밴텍 한국지사 이지민 대리는 “지난 2020년에는 반도체, 신재생 에너지 분야를 주축으로 게이트웨이와 임베디드 박스 PC 수요가 증가했으며, 반도체, 신재생 에너지, 자동차 산업을 주 시장으로 전년대비 약 5%의 성장률을 보였다. 특히, ESS의 화재로 인한 장비 모니터링의 중요성이 부각되면서 게이트웨이 관련 문의와 수요가 급증한 것을 체감했다.”고 말하고, “올 2021년 상반기에는 작년 동기 대비 18% 성장했으며, 작년과 마찬가지로 반도체와 에너지 시장에서 비즈니스가 활발하게 진행 중이다”라고 덧붙였다.

 

 

 

 

실시간 분산 전처리 기능을 쉽게 구축할 수 있는 IoT 게이트웨이 수요가 확대될 것

 

현재 산업용 IoT 게이트웨이는 글로벌 브랜드부터 스타트업까지 다양한 업체에서 제품을 출시하면서, 갈수록 경쟁이 치열해지고 있다. 그러나 산업 환경에 맞추어진 전용 게이트웨이는 아직 시장에서 활성화되어 있지 않다.

 

어드밴텍은 오래전부터 실제 현장의 글로벌 트렌드와 수요를 고려한 IoT 게이트웨이 제품에 대한 중장기적인 개발 계획을 가지고, 2018년부터 다양한 제품을 출시하고 있다. 어드밴텍 한국지사의 경우, 2019년 하반기부터 본격적으로 국내 시장에 맞는 제품을 선정하여 소개하고 있어 주목을 끌고 있다.

 

터크코리아 정목해 이사는 “IT 공급사가 주도하고 있는 스마트 공장 추진 또는 설비 예지보전 시스템 구축에서 현재 많이 사용하고 있는 IoT 장비인 싱글 보드의 리눅스 OS 또는 라즈베리 디바이스는 내구성과 자동화 시스템과의 통합 문제 때문에, 산업 환경에 쉽게 적용하기가 어렵다. 터크 IIoT 게이트웨이는 이러한 문제를 해결하고 또한 분산제어 기능도 쉽게 구축할 수 있다. 앞으로 산업용으로 최적화된 이러한 IIoT 게이트웨이 사용이 늘어날 것으로 본다.”고 말하고, “또한 과거 데이터수집은 현장 도메인 정보 없이 PLC의 모든 값을 수집하였으나, 점점 데이터 비효율성으로 인해 현장 도메인 정보가 포함된 정제된 데이터수집을 요구하고 있어서, IoT 게이트웨이의 실시간 분산 전처리 기능이 필요해지고 있다. 이 기능으로 인해 클라우드 또는 빅데이터 시스템의 효율성을 증대할 수 있기 때문에, 이 기능을 쉽게 구축할 수 있는 제품들이 시장에서 수요가 증가될 것으로 보고 있다.”라고 피력했다.

 

또 어드밴텍의 이 대리는 “IoT 게이트웨이의 다양한 통신을 사용하여 I/O모듈을 통해 취합된 센서의 데이터들을 상위 단의 컴퓨터에 전송하거나, 바로 IT 단과 OT 단을 연결한다. 이러한 경우 유선 기반의 통신을 할 경우에는 비교적 안정적인 플랫폼을 구현할 수 있는 것은 사실이지만, 현장 설치나 활용의 유연성에는 한계가 생길 수밖에 없다. 그렇기 때문에 간섭이 많이 발생할 수 있는 현장에서도 안정적으로 운용할 수 있는 통신을 사용자가 선정하고, 그런 다양한 유무선통신 프로토콜을 지원할 수 있는, 소형이지만 유연하고 견고한 하드웨어를 제공하는 게 매우 중요하다.”고 말한다.

 

보안 및 OPC UA, TSN 등이 IoT 게이트웨이 업계의 이슈로 부상

 

한편, 보안 및 OPC UA, TSN 등이 IoT 게이트웨이 업계의 이슈로 부상하고 있다.

B&R Korea의 사 부장은 “클라우드, 보안, OPC UA TSN, AAS 등의 키워드가 이슈로 부상하고 있다. OT관련 생태계에 클라우드 활용이 증가되는 추세에 따라, 자연스럽게 IT 업계에서 이슈가 되고 있는 Security 관련 솔루션에 대한 니즈가 증가하고 있다. 또 장비 및 컨트롤러의 데이터수집을 실시간, 고속으로 처리하기 위한 프로토콜 및 네트워크 관련 솔루션, 표준기술 기반 디지털 트랜스포메이션을 위한 AAS 도입검토 등이 이슈가 되고 있다.”고 말한다.

 

어드밴텍 한국지사 이 대리는 다양한 통신방식을 가진 기존의 IoT 제품들을 하나로 통합할 수 있는 게이트웨이 형태에 대한 문의가 증가하고 있다는 것을 이슈로 꼽았다. 이 대리는 “그렇기 때문에 모든 정보가 하나의 플랫폼으로 통합하는 방향으로 진행될 경우 소프트웨어 및 하드웨어 모두 보안 이슈가 강조될 것이며, 이에 따라 표준 보안규격에 맞는 제품들이 시장에서 선호될 것으로 예상된다.”고 말한다.

 

HMS 인더스트리얼 네트웍스 코리아 이 팀장 역시 “데이터의 보안을 유지하는 것이 가장 큰 이슈라고 생각한다. 데이터 자체는 가치가 없다. 다만 이것을 올바른 의사결정을 위한 고객사의 요구조건에 알맞게 가공한 데이터는 고객사의 가치 있는 소중한 자산이다. IoT 게이트웨이의 사용으로 인해 OT에서 IT로의 연결이 간편해졌고, 최신 보안 기술이 집약되어 있지만, 무형 자산을 침해하기 위한 외부로부터의 공격과 잠재적 위협은 여전히 존재하고 있다.”라고 말하고, “데이터 여정을 처음부터 끝까지 보호하는 것이 디지털화를 성공적으로 달성하는 유일한 방법이다. 장치는 공격에 대응할 뿐만 아니라 잠재적 위협에도 사전 대응해야 한다.”라고 보안의 중요성을 강조했다.

 

한편, TSN통신은 리얼타임 모니터링 및 데이터 전송 솔루션으로 최근 새롭게 거론되기 시작한 기술이다. 현재 리얼타임 통신 프로토콜로서 대중적으로 사용되고 있는 프로피넷과 이더캣 통신의 통합이 가능하고, TSN 기반의 최적의 컨디션으로 플랫폼이 구현될 경우, 마이크로세컨드 단위의 진정한 실시간 스마트 산업현장을 실현할 수 있다.

 

B&R이나 어드밴텍, Beckhoff 등의 업체 외에 아직까지는 TSN 통신 기반의 제품을 출시한 업체들이 드물다. 이 가운데 어드밴텍은 TSN 기반의 IoT 게이트웨이 UNO-148뿐만 아니라, 산업용 이더넷 스위치 EKI-8510G도 올해 9월 초에 출시할 예정으로, 이 분야에서 앞서 가는 행보를 보이고 있어 관련업계의 주목을 끌고 있다.

 

 

 

 

클라우드 연결, 플랫폼을 통한 데이터수집 및 활용, 엣지 디바이스와 IoT게이트 웨이의 통합 등이 트렌드

 

IIoT Gateway도 다른 기술 트렌드와 마찬가지로, 융합기술이 필수적으로 수반되면서 진화할 것으로 전망된다. 이에 따라 모바일 앱과 클라우드 연결, 플랫폼을 통한 데이터수집 및 활용, 엣지 디바이스와 IoT게이트 웨이의 통합 등이 트렌드가 될 것으로 보인다.

 

B&R Korea 사 부장은 “산업용 IoT에 대한 니즈가 늘어나는 것 같다. 게이트웨이가 순수하게 게이트웨이 역할만 하는 게 아니라 아주 복합적인 기능을 소화해야 되기 때문에, 기존에 가지고 있던 컴퓨팅 파워만으로는 부족하다. 그리고 사이즈도 콤팩트해야 된다.”라고 설명한다. 이러한 트렌드에 맞춰 B&R은 자사의 Compact-S에 인텔 아폴로레이크 CPU를 탑재해서 성능을 높이고, 메모리 사이즈도 두 배로 늘리고, 램을 2기가바이트로 늘리는 등의 형태로 제품을 출시하고 있다.

 

Beckhoff Korea 권 차장은 “단순한 데이터 변환이나 전달이 아닌 필드 데이터에 대한 전처리 과정을 거칠 수 있는 스마트/지능형 게이트웨이가 발전할 것으로 생각된다. 이는 게이트웨이 디바이스와 제어기능이 통합된 개념으로, 이전에는 게이트웨이를 통해 전달된 데이터를 상위 제어기가 분석 및 처리하는 과정을 거쳤는데, 현재는 하나의 통합된 제어기에서 모든 과정을 처리할 수 있는 능력을 갖춰 나가고 있다.”고 설명한다.

 

보쉬렉스로스 코리아 이 차장은 “PLC와 게이트웨이의 결합이 현재 진행 중인 기술 트렌드라고 볼 수 있으며, 더 나아가 무선 통신 라우터의 기능까지 결합되는 게이트웨이가 준비될 것이다. 즉, 5G통신을 사용하는 현장이 앞으로 더 늘어날 것이며, 개별적인 모뎀을 설치하지 않고, 하나의 Body에서 제어, 게이트웨이 및 5G 통신까지 가능한 제품으로 업그레이드가 될 것으로 예상된다.”고 피력한다.

 

또 HMS 인더스트리얼 네트웍스 이 팀장은 “지원 프로토콜 추가를 통한 연결성 향상, 프로세서 성능 향상, 내부 스토리지 향상 등을 통해 단순한 프로토콜 변환 장치가 아닌 IT로 가공된 OT 데이터를 안전하게 송신할 수 있는 엣지 게이트웨이로서의 역할에 많은 기능이 집약될 전망이다.”라고 설명한다.

 

무선, 이더넷통신 기술, AI 기술, 클라우드 기술 발전이 IoT 시장의 발전을 견인하면서, IoT 게이트웨이 시장 역시 빠르진 않지만 성장이 담보되어 있다. 따라서 이 시장을 누가 선점할 것인가 하는 점 역시 자동화 업계의 관심거리가 되고 있다.