트라이텍 이명복 부장
Special Reportⓛ / 제조자동화의 새로운 트렌드 IoT와 Industry 4.0
2015년 제조 산업을 뒤흔들IoT(Internet of Things)와 Industry 4.0!
"BECKHOFF의 PC 기반 제어 기술은 산업현장의 생산 네트워크에 통합되고 있으며, 데이터베이스와의 통신을 실현할 수 있게 하고, 인터넷과 클라우드 기반 서비스를 통해 원격 유지 보수 수행에 완벽하게 통합"
BECKHOFF에서는 ‘Social Automation’을 가능하게 하는 기술을 준비하고 있어
- BECKHOFF는 PC 기반 제어(PC-based Control) 기술을 스마트 팩토리 어플리케이션을 위한 기술적인 기반으로 설명하고 있다. 구체적으로 BECKHOFF의 PC 기반 제어 기술은 인더스트리 4.0 구현에 어떤 역할을 하나.
▲BECKHOFF는 지난 1980년에 설립되어, 1986년 PC를 이용해서 최초로 NC장비를 개발했다. 이것이 BECKHOFF에서 얘기하는 최초의 AT(Automation Technology)다.
Industry 4.0은 제조업과 같은 전통 산업에 IT 시스템을 결합하여, 인텔리전트한 스마트 공장으로 진화시키는 개념이다. 이를 위해서는 디바이스와 서비스 사이의 적합한 네트워킹과 통신이 요구되는데, 이러한 점에서 PC 기반 제어 기술은 항상 IT(Information Technology와 AT(Automation Technology)의 융합을 이끌어 왔다고 할 수 있다.
BECKHOFF의 PC 기반 제어 기술은 산업현장의 생산 네트워크에 통합되고 있으며, 데이터베이스와의 통신을 실현할 수 있게 하고, 인터넷과 클라우드 기반 서비스를 통해 원격 유지 보수 수행에 완벽하게 통합된다. CPU와 상위 클라우드를 연결한다든지 하는 Industry 4.0이나 IoT 기술은 이미 오래 전부터 BECKHOFF에서 해오던 기술이다. BECKHOFF는 통신 베이스 기업으로, OPC나 TCP/IP 등을 모두 연결을 해왔다. 단 이러한 연결기술을 얼마나 잘 활용하느냐 하는 것이 IoT나 Industry 4.0의 포인트다.
따라서 PC 기반 제어 기술을 활용한 BECKHOFF 솔루션은 Industry 4.0이라는 용어가 생기기 이전부터 IT와 AT의 융합을 이끌어왔으며, 따라서 Industry 4.0에 가장 이상적으로 준비된 솔루션이라고 할 수 있다.
Industry 4.0과 관련해 독일정부의 Hightech Strategy 2020이라는 것이 있는데, 이 전략을 실현하기 위한 ‘it’s OWL(Intelligent Technical Systems OstWestfalenLippe)’ 클러스트에BECKHOFF가 현재 메이저 업체로 참가하고 있다.
‘it’s OWL’은 지난 2012년 German Federal Ministry of Education and Research(BMBF)에 의해 Top Cluster로 지정되었고, 독일정부의 High-tech Strategy ‘Industry 4.0’에서 지원되는 첫 주요 프로젝트인 ‘ScAut( Scientific Automation)’을 이끌고 있다.
BECKHOFF에서는 ‘Scientific Automation’이라는 주제를 가지고 고객 호환성에 초점을 맞춰 비즈니스를 전개해 나가고 있다.
- Industry 4.0과 관련해 BECKHOFF는 전력 모니터링과 관리에 있어서 어떤 기술적인 전개를 해나가고 있나.
▲전력 등 에너지는 Industry 4.0이나 IoT가 가장 손쉽게 구현될 수 있는 어플리케이션 가운데 하나다. 따라서 BECKHOFF 역시 전력 모니터링 모듈을 출시해 놓고 있다.
BECKHOFF는 최대 3상 690V AC의 전압 및 전류, 주파수 측정은 물론 전력 등 설비의 전력 모니터링을 위한 전력 측정 모듈을 갖추고 있다. 측정된 데이터는 최대 100us의 속도로 업데이트 된다.
BECKHOFF에서는 Industry 4.0과 관련해 전력모니터링 시스템이 아닌, 툴박스를 제공하고 있다.
Industry 4.0을 구현하는 BECKHOFF의 제품군
- Industry 4.0과 관련해, 클라우드를 통한 원격 생산설비의 진단 및 관리 솔루션들이 속속 출시되고 있다. BECKHOFF의 경우에는 어떠한가.
▲클라우드를 활용한 생산 설비의 진단 및 관리 개념에 대해서는 이미 지난 2013년 SPS/IPC 전시회에서 시연된 바가 있으며, 지난해에도 업그레이드된 장비를 시현해 보였다.
웨어러블 디바이스인 Google Glass를 활용해서 설비의 생산량과 상태의 모니터링은 물론 제어까지 선보였는데, 이러한 기능을 가능하게 한 기술은 BECKHOFF의 PC 기반 제어 솔루션이 가지는 인터넷과의 완벽한 연결성 때문이다. BECKHOFF에서는 OPC- UA와 ADS, EAP 등 다양한 클라우드 연결 방법을 제공한다.
특히, OPC UA는 DKE(German Commision for Electrical, Electronic & Information Technologies)의 Industry 4.0 표준화 로드맵의 단일 IEC 표준화 SOA 구조로, OPC-UA가 Industry 4.0 및 IoT 어플리케이션에서 데이터와 정보를 교환하기 위한 사실상의 표준으로 점쳐지고 있다.
이를 위해 BECKHOFF에서는 OPC-UA 클라이언트 서버 기능을 제공하는 CX 임베디드 PC를 출시했으며, 이는 BECKHOFF의 자동화 소프트웨어인 TwinCAT에서 완벽하게 지원된다.
과거의 통신은 요청이 있으면 응답하는 사이클릭 방식이어서 하단에는 항상 서버가 있고, 상위에는 클라이언트가 있었다. 그러나 지금은 디바이스가 ERP에 직접 데이터를 줄 수 있고 ERP가 디바이스에 서비스를 제공한다. SOA 즉, 서비스 형태로 바뀌고 있다.
따라서 디바이스는 이제 더 이상 센서가 아니며, 인터넷 공간에서의 서비스 대상이 되어, 서로가 유기적으로 커뮤니케이션을 하게 된다. 레벨 간을 단순히 커넥션하는 계층구조가 아니라, 모든 레벨이 통합된 구조로 커뮤니케이션을 하는 것, 이것이 Industry 4.0에서 지향하는 통신의 모습이라고 할 수 있다.
- 인더스트리 4.0 기술 동향 및 인더스트리 4.0 구현을 가능하게 하는 BECKHOFF의 제품 포트폴리오에 대한 설명을 부탁한다.
▲앞서 설명했듯이, BECKHOFF의 솔루션은 Industry 4.0에 완벽히 준비된 솔루션이다.
최근에 출시된 제품 가운데 하나를 예로 들어 소개하면 BECKHOFF에서는 IPC 분야에서 CPU가 최대 36 코어, 2TB 까지 확장 가능한 RAM을 구축할 수 있는 「C6670」을 출시했다. 이는 ‘Big Iron’ 프로젝트로 진행되고 있으며, ‘Scientific Automation’의 콘셉트를 추구하는 것으로, 모션을 비롯해 비전까지 하나의 PC에서 운영이 되며, 멀티 코어를 지원하는 TwinCAT3을 이용하면, 제어에 필요한 모든 기능을 수행할 수 있는 강력한 성능을 발휘한다.
TwinCAT은 멀티코어의 지원뿐 아니라, 자유롭게 프로그래밍 언어를 선택할 수 있고, 프로그래머에게 가장 익숙한 Visual Studio 환경을 제공한다. 또한, Industry4.0의 핵심적인 기능인 네트워킹과 통신을 완벽하게 지원하고 있다.
- 「C6670」외에 최근 출시된 제품들로는 어떤 것들이 있나.
▲BECKHOFF에서는 최근 EJ 터미널이라는 EtherCAT 플러그인 모듈을 개발해서 출시했다. 이 제품은 보드 자체가 케이블링으로 하드와이어링이 없어지게 되며, 사용자 프로젝트에 맞게끔 설계를 할 수 있다.
또 다축 서보 시스템인 AX800이 새롭게 출시가 됐다. 이 제품은 1마이크로세크 이내에 각 축들을 TwinCAT의 코어와 연결함으로써, 고속 어플리케이션을 실현하는 것이 특징이다.
- Industy 4.0을 통해 제조혁신을 구현하기 위한 BECKHOFF의 기업비전에 대한 설명을 부탁한다.
▲‘Social Automation'. 이것이 향후의 BECKHOFF의 기업비전을 단적으로 설명할 수 있는 용어로 생각된다.
우리가 아무렇지도 사용하고 있는 페이스북(Facebook)은 인터넷을 이용한 기술로, 일종의 Industry 4.0이라고 할 수 있다.
새로운 자동화 서비스에 대한 정의는 향후 개발에 대한 기회를 가져다준다. BECKHOFF에서는 ‘왜 머신 자동화를 위한 Facebook은 없는 거지?’, ‘이를 구현하기 위한 유용한 기능은 무엇일까?’에 대한 고민과 함께, ‘Social Automation’을 가능하게 하는 기술을 준비하고 있다.
PC 제어는 이러한 접근을 위한 이상적인 기초이기 때문에, 장비들을 클라이드 기반 서비스와 인터페이스 할 수 있다. ‘Traffic’ 서비스는 모바일 폰을 사용하여 예상되는 교통상황을 Google로부터 제공받는다. 자동화 서비스에서는 이러한 형태로 새로운 지식을 생산해낼 수 있으며, 이를 활용하여 유연성을 증대시키고, 효율적인 생산 공정을 적용할 수 있다.
Internet-capable 통신 플랫폼으로 TwinCAT 자동화 소프트웨어는 Industry 4.0에 완벽하게 준비된 제품이다. BECKHOFF는 미래에 Industry 4.0의 표준화된 인터페이스를 추가하고자 한다.
- Industry 4.0 가운데 BECKHOFF가 주력하고 있는 비즈니스 내용에 대한 간단한 설명을 부탁한다.
▲Industry 4.0에 관련된 BECKHOFF 의 비즈니스는 특정 영역에 한정되어 있지 않다. 다만, 앞에서 설명했듯이, ‘Scientific Automaton’을 가능하게 하는 리소스에 주력하고 있다.
지난해 개최된 하노버 박람회는 BECKHOFF의 PC 기반 제어 기술이 ‘Industry 4.0’을 지원하기 위한 완벽한 툴임을 증명해보였다.
- BECKHOFF의 ADS(Automation Device Specification), EAP(EtherCAT Automation Protocol)는 Industry 4.0 구현에 있어서 각각 어떤 역할을 하나.
▲앞서 얘기했듯이, BECKHOFF의 PC 기반 제어 기술이 산업현장의 생산 네트워크에 통합되고 있으며, 데이터베이스와의 통신을 실현할 수 있게 하고, 인터넷과 클라우드 기반 서비스를 통해 원격 유지 보수 수행에 완벽하게 통합된다.
이를 가능하게 하기 위한 스마트 공장의 핵심 기술로서, BECKHOFF의 ADS(Automation Device Specification)와 AP(EtherCAT Automation Protocol), 그리고 OPC-UA(OPC Unified Architecture)를 활용하여, 사용자들은 ‘Industry 4.0’ 이 요구하는 수직 및 수평적인 통합을 구현하는데 필요한 모든 리소스를 가질 수 있게 된다.
ADS와 EAP는 OPC-UA와 함께 디바이스와 서비스 사이의 적합한 네트워킹과 통신을 구축하는데 사용된다.
- Industry 4.0을 구현하는데 있어 기술적인 장애요인으로는 어떤 것이 있나.
▲Industry 4.0은 제조업과 같은 전통 산업에 IT 시스템을 결합하여 인텔리전트한 스마트 공장으로 진화시키는 것이다. 이를 위해 공장의 모든 데이터 및 정보를 사이버 공간으로 연결하게 된다. 이는 사이버 공간의 보안과 안정성을 기반으로 서로를 연결해야 하지만, 아직까지는 Industry 4.0에 관해 표준화되고 신뢰성을 확보한 인터페이스가 없는 것으로 생각된다.
- Industry 4.0이나 IoT를 얘기하게 되면 언제나 표준화와 오픈이라는 두 가지 이슈가 대두된다. 산업 장비 제조업체에게 개방형 자동화가 왜 중요한가.
▲폐쇄형 시스템을 사용하면 이기종간의 통신을 설정하는데 들이는 노력과 비용이 높고, 기능 구현에 필요한 선택이 한정적일 수밖에 없기 때문이다. 이에 비해 개방형 자동화는 이기종간의 통신을 쉽고 저비용으로 실현할 수 있게 해주며, 글로벌화나 표준화를 위해 필요한 기능을 자유롭게 이용할 수 있게 해준다.
- Industry 4.0을 구현하는데 있어 BECKHOFF의 경쟁력은 무엇인가.
▲BECKHOFF는 이미 25년 전부터 최초의 PC 기반 제어시스템을 구축했다. 이는 PC를 활용한 다양한 경험이 축적되어 있다는 의미이며, BECKHOFF는 이러한 경험과 노하우를 바탕으로 Industry 4.0에 최적화된 제품들을 출시하고 있다.
PC 기반 제어 시스템 업체로서 가장 최신의 OS와 CPU 프로세서를 접목시켜, 산업 전반에 필요한 요소기술들을 타 경쟁업체에 비해 발 빠르게 적용해 나가고 있는 것, 이것이 BECKHOFF의 경쟁력이라고 할 수 있다.
- Industry 4.0 구현 사례가 있으면 설명을 부탁한다.
▲Industry 4.0의 충분한 잠재력을 보여주는 PC 기반 제어의 사례 가운데 하나가, 키친(Kitchen) 제조회사인 Nobilia 사다.
이 회사는 하루에 약 2,200 개의 키친을 생산한다. 모든 레벨에서 일관된 컴퓨터를 통한 생산 덕분에 이 Nobilia 사는 유럽의 관련 시장에서 No.1의 위치를 확보하고 있다. Industry 4.0이 지향하는, 생산(AT)과 IT 시스템의 연결은 Nobilia의 성공을 촉진시켰다.
이 연결은 전체 제어공정 안에서 PC 제어기의 통합으로 구성될 뿐만 아니라, 복잡한 생산 데이터 획득을 위한 사내 시스템에 결합하거나 높은 수준의 ERP 시스템으로 결합된다.
- Industry 4.0과 관련한 BECKHOFF의 향후 기술개발 방향은 어떠한가.
▲‘Scientific Automation’. 이 개념은 세계에서 가장 강력한 머신 제어기를 구축하는 것이다. 앞서 설명한 BECKHOFF의 새로운 IPC는 최대 36 코어, 2TB 까지 확장 가능한 RAM을 구축할 수 있으며, 멀티 코어를 지원하는 TwinCAT3을 이용해 제어에 필요한 모든 기능을 수행할 수 있다. 또 XFC 제품군은 PC와 EtherCAT 기술을 활용한 가장 빠른 통신, 빠른 통신 기술을 기반으로 한다. 또 BECKHOFF의 기술은 통합된 측정 기술과 상태 모니터링, 복잡한 생산 시스템들의 모니터링을 가능하게 한다.
이러한 기술들이 바로 BECKHOFF의 기술 개발 방향을 보여주고 있다.
Industry 4.0 에서 인터넷을 통해 모든 레벨이 서로 유기적으로 연결되어 있다.
- Industry 4.0과 관련한 BECKHOFF의 시장 확대 전략은.
▲BECKHOFF에서는 앞으로 ‘Scientific Automation’에 부합되는 완벽한 솔루션을 구축하고자 한다. 모든 산업에는 ‘Killer Application’을 구현하고자 하는데, 현재 고객들은 빠르고 효율적인 장비 제어기에 대한 고민을 하고 있다. 그러나 BECKHOFF에서는 “어떤 제어기를 쓸 것인가”에 대한 고민이 아니라, “어떻게 하면 디자인을 잘 할 것인가”하는 고객 자신의 어플리케이션 상상력의 한계에 대해서만 고민을 할 수 있도록 지원해 나가고자 한다.
- 향후 스마트 팩토리, IoT, Industry 4.0의 기술 전개 방향을 어떻게 예상하나.
▲앞으로는 IT와 OT(Operation Technology), IT와 AT의 통합을 구현해 나가는데 있어서, 고전적인 수직ㆍ수평적인 통합이 아닌, 서비스 형태의 통합을 구현하는 방향으로 기술이 전개되어 나갈 것으로 예상된다.