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생산 자동화와 프로세스 자동화, 모두를 위한 산업용 네트워크

산업용 네트워크에서 기술과 시장을 선도해 온 PROFIBUS와 PROFINET이 새로운 목표를 설정했다. 작년 2008년에 새로운 협회장에 선임된 요그 프라이탁(Jorg Freitag) 국제프로피버스협회(PROFIBUS & PROFINET INTERNATIONAL) 회장은 생산 자동화와 프로세스 자동화, 그리고 세이프티 시스템 모두에서 이들과 함께 새로운 역사를 쓰게 될 것이라고 전망했다.

글_ 요그 프라이탁, 프로피버스&프로피넷 인터내셔널

무려 2,500만 노드를 넘었다. 설치 사례가 다른 경쟁 시스템들을 모두 합한 것보다 많다고 한다. PROFIBUS 말이다. 이 산업용 표준 이더넷 컨셉은 필드 시스템 부문에서 타의 추종을 불허하는 시장 선도주자의 입지를 공고히 하고 있다. 시장이 실제 수치로 이를 증명한 셈이다. 지난 2008년 4월, 생산 및 공정설비 부문에서 PROFIBUS의 설치 노드 수가 2,500만을 돌파했다.

PROFIBUS사용자협회(PNO)가 집계한 설치 노드 수가 2천만 노드를 넘어선 것이 2007년 4월. 그러니까 설치 기반이 1년 사이에 무려 25%나 성장한 셈이다. 현재 PROFIBUS의 증가율은 연간 5백만 노드 수준이다. 이러한 증가추세는 가파른 상승세를 기록하고 있다. 때문에, 2012년까지 향후 4년간 PROFIBUS 제품의 투입 규모는 두 배로 증가하여 5천만 노드에 이를 것으로 전망된다. 돌이켜 보면, PNO 창립 10주년 해였던 1999년도에 연결된 버스 노드 수는 3백만 개에 불과했었다.

PROFIBUS의 이러한 성공 배경에는 다음과 같은 이유가 있다. PROFIBUS는 제조산업 (Factory Automation)과 공정산업 (Process Automation)에 공히 투입할 수 있는 유일한 필드버스(Fieldbus) 시스템이다. 이러한 시스템 유연성은 모듈방식의 컨셉을 비롯하여 상호보완적인 전송 테크놀로지, 시스템 통합을 지원하는 일관된 통신 프로토콜, 그리고 수많은 애플리케이션에 특화된 프로토콜 등에 기인한 것이다.

이렇듯 일관성과 통합성을 겸비한 필드버스 아키텍처는 비용 측면에서도 차별화된 장점을 발휘한다. 우선 조립, 설치 및 결선은 물론, 시스템 설계, 엔지니어링, 시운전 및 검사 등에 소요되는 비용을 절감한다. 또한 시스템 문서화 및 교육훈련에서도 적지 않은 비용을 절약할 수 있다. 하지만 무엇보다 유지보수와 장기 운용 측면에서 효율적인 자산관리 체계를 통해 지속적인 비용절감을 실현하는 점이야말로 PROFIBUS에서 얻는 사용자 혜택으로 높이 평가할 만하다.

생산 자동화 부문에서의 PROFIBUS

이미 필드버스 테크놀로지 개발 초기단계인 80년대 말부터, PROFIBUS는 자동화 시스템 및 필드장치 부문의 유명 공급업체들의 지지를 받아왔다. 따라서 현재 PROFIBUS는 제조 및 생산업계에서 단연 주도적인 필드버스 시스템으로 각광받고 있다. 개방성과 상호운용성을 겸비한 한편, 공급업체 및 제품 선택의 폭이 넓을 뿐만 아니라, 안전 관련 애플리케이션, 드라이브 및 모션 컨트롤 시스템 등을 위한 솔루션을 제공하는 점은 PROFIBUS가 지닌 강점이라 할 수 있다.

공정 산업부문에서의 PROFIBUS

공정자동화 역시 매우 다양한 측면이 있다. 때문에 광범위한 분산 애플리케이션이 있으며, 여기서도 제조산업의 경우와 마찬가지로 동일한 필드버스들이 적용될 수 있다. 다만, 공정장치들을 연결할 수 있는 등, 연속공정 및 배치 공정들이 상당히 특수한 요건을 필요로 한다. 여기에 요구되는 것이 바로 2 와이어 방식의 필드버스 시스템으로, 이는 필드장치에 대한 데이터 전송과 전력공급을 동시에 수행한다. 뿐만 아니라, 이러한 버스 시스템은 본질안전(intrinsically safe) 영역에 응용하기에 적합한 사양을 구비해야 한다.

이를 위해, ‘PROFIBUS PA’ 프로파일이 해법으로 제시된다. 여기서도 PROFIBUS의 성공은 수치에 반영되어 있다. 총 2,500만 노드들 중에서 현재 400만 개가 공정산업에 설치되어 있다. 2007년 한 해에만 무려 70만 노드가 증가한 셈이다. PROFIBUS PA 장치 수는 작년에 12만 개가 늘어, 75만에 달한다. 이렇듯 괄목할만한 수치에도 불구하고, 공정산업부문에서 PROFIBUS가 지닌 성장 잠재력은 여전히 엄청나다. 공정설비 사용 수명이 길기 때문에 대다수의 필드장치들이 아직도 종래의 HART 방식 또는 4 – 20mA 인터페이스로 연결되어 있다. 하지만 신규설비나 개장(改裝) 시에는 시설운영자들이 현대적인 필드버스 테크놀로지, 특히 PROFIBUS PA를 주로 투입하고 있다.

트렌드를 선도하는 안전 테크놀로지

Profisafe 테크놀로지 역시 1999년 첫 번째 프로파일 버전이 공개된 이래 제조산업은 물론 공정산업에서도 선도적인 지위를 점하고 있다. 단일 케이블상에 일반 표준통신과 안전통신이 공존하는 Profisafe 안전 테크놀로지는 선풍적인 반향을 불러일으키며 시장에 파급되었다. 2007년, Profisafe 설치 노드 수는 18만이 증가한 41만 개로, 80%의 성장률을 기록하였다. Profisafe 시스템의 수도 15,000개가 늘어, 2007년말 현재 41,000개를 돌파했다.

인증을 통한 품질보증

PROFIBUS의 시장성공 요인들 중 결정적인 주축은 PNO의 품질 인증기관이라 할 수 있다. 독립적인 공인 검사기관에서 실시하는 PROFIBUS 인증검사는 검사 대상 장치들이 해당 규격에 부합하여 작동하는가를 확인한다. 이러한 검사결과는 사용자 및 제조사의 의사결정 시 최상의 투자안전성을 확보할 수 있도록 중요한 판단기준을 제공한다. 또한 고객은 일체의 PROFIBUS 관련 제품목록은 물론, 다수의 제조사들을 파악할 수 있어, 적절한 공급업체를 선택할 수 있는 자유를 함께 누리게 된다.

이러한 선택의 자유는 안정적이면서도 탄력적인 제품공급 여건을 마련함은 물론, 공급업체들 간의 건전한 경쟁을 유발하여 최종 사용자에게 매력적인 가격대에 해당 제품을 구매하는 유익한 결과를 가져다 준다.

PROFINET: 산업용 이더넷 솔루션

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PROFIBUS가 자동화 부문에서 그만큼 성공적이라면, 고객들이 PROFIBUS를 선택한 이유는 무엇일까? 대답하자면, PROFINET이 PROFIBUS에서 축적한 노하우의 혜택을 십분 활용하는 한편 자동화 전략을 탄력적으로 운용할 수 있다는데 있다. 특히 더한층 높은 성능을 제공할 뿐만 아니라 생산공정과의 완전한 통합을 가능케 하기 때문이기도 하다.

PROFINET을 투입하면 기업 전체를 관통하는 완벽한 일관성을 확보하여, 운영상의 편익과 아울러 시설 사용수명 전반에 걸친 혜택을 실현할 수 있다.

PROFINET은 표준화된 이더넷 테크놀로지 기반인 점에서는 IT 및 사무환경에 투입된 것과 같은 공통점이 있지만, 산업환경에 투입하기 위해 자동화 기술 관점에서 특별히 고안된 것이다. PROFINET은 실시간 산업공정의 요건과 산업환경에서 요구되는 내구성을 반영하여 기본 이더넷 사양을 확장하였다. 기술적 측면에서 볼 때, 이더넷 어드레스 공간이 대폭 확대되어, 보다 많은 장치들을 시설망에 투입할 수 있음은 물론, 사실상 무한대의 확장성을 제공한다. 이렇듯 대역폭이 향상됨으로 인해, 예를 들어 기계적 시각화 작업 등의 고용량 데이터 사용도가 높은 애플리케이션의 활용도 가능하다.

모션 컨트롤과 같이 높은 사양을 요구하는 애플리케이션을 위해 더욱 넉넉한 데이터 처리용량을 구비하고 있다. 물론, 이더넷은 결선 및 설치도 간편하다. 한편, 수많은 진단 툴들이 제공되어, PROFINET 엔지니어링을 비롯한 네트워크 관리 및 유지보수 작업을 지원한다. 인터넷 테크놀로지를 적용함으로써, 표준 웹 브라우저를 통해 글로벌 환경에서 생산 운영시스템에 대한 원격 접속 및 제어가 가능하다.

기업 경영자의 입장에서 이러한 장점은 생산활동의 개선을 의미한다. 생산공정이 기업 관리체계에 완전하게 통합될 수 있어, 시장상황에 보다 신속하게 대응하는 한편 생산성 향상도 실현할 수 있다. PROFINET은 모듈방식의 확장성을 갖추고 있기 때문에, 요구조건의 변경에 따라 PROFINET 시스템 업데이트 및 개장(改裝)이 언제나 가능하다. 모듈방식의 아키텍처로 인해, PROFINET 시스템 도입을 단계별로 제어할 수 있다. 다시 말해, PROFINET은 제반 자동화 기능은 물론, 시스템 운영의 경제성을 배려한 기능들을 모두 구비하고 있는 까닭에, 시스템 도입과 함께 미래를 대비한 투자안전성을 확보하는 셈이다.

또한 프록시(proxy) 솔루션을 제공하여, PROFIBUS 네트워크를 PROFINET과 상호 연동할 수 있다. 이더넷 환경에서 프록시는 하나 이상의 필드버스 장치들을 대표하는 기능을 담당한다. 이는 프로토콜 터널링을 사용하지 않고도 네트워크간 통신환경을 투명하게 구축한다. 가령 주기적으로 반복되는 데이터를 필드버스 장치들에 전달해 준다. 프록시 컨셉은 (PROFIBUS PA를 포함한) PROFIBUS 시스템은 물론, 예를 들어 Foundation Fieldbus, DeviceNet, HART, Interbus 및 AS-i 등의 다른 필드버스에 적용하기에도 적합하다. 이러한 응용 가능성은 기존 시스템과 장치에 대한 투자와 함께 그간에 축적한 노하우를 보호해준다. 때문에 PROFINET 시스템으로의 마이그레이션을 언제나 저렴한 비용으로 간단하게 구현할 수 있다.

PROFINET, 유리한 고지를 선점하다

이미 1백만 노드 이상 설치된 PROFINET은 현재 산업용 자동화 업계에서 최상의 입지를 공고히 하고 있다. 최초로 공식 집계된 PROFINET 노드 수가 이러한 사실을 실증적으로 보여준다. 2007년 말 이후, 각종 애플리케이션에 설치된 PROFINET 노드는 114만 개를 돌파했다. 이 때, 이더넷 인프라 구축에 사용된 스위치, 허브 또는 라우터 등과 같은 장치들은 수치에 반영되지 않았다. PNO는 2010년이면 설치 총계가 3백만 노드를 넘어설 것으로 전망하고 있다. 이는 연평균 37%의 성장률에 해당하며, 이러한 PROFINET의 성장 예상치는 시장평균을 훨씬 상회하는 규모다.

가령, 2008년 1월에 발표된 ARC Advisory Group의 연구는 향후 5년간 이더넷을 탑재한 장치들의 전세계 시장 성장률을 연평균 27.5% 규모로 전망한다. PROFIBUS와 PROFINET은 앞으로 수년간 급속히 보급되면서 증가추세를 이어갈 것이다. 마의 1억 노드를 돌파하는 것도 시간 문제다. PNO는 PROFIBUS의 지속적인 성장을 위해 꾸준히 지원하는 한편, PROFINET으로의 이행(移行)을 간편화하는 데 역점을 둘 계획이다. 고객의 입장에서는 양수겸장(兩手兼將)이다. PROFIBUS와 PROFINET을 동시에 사용할 수 있어, 모든 가능성과 혜택을 누리는 셈이니까.

아이씨엔 매거진 2009년 01월호

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