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하드웨어와 소프트웨어의 중요한 요구사항을 동시에 해결하는 사물 인터넷

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그림 2. 여러 개의 도터 카드를 수반하는 IoT 기판

글. 와이렌 페레라 (Wiren Perera), 수석 디렉터, IoT 전략, 온세미컨덕터

올 해는 드디어 사물 인터넷(IoT) 산업이 매우 상징적으로 여러 분야에 걸쳐 영향력을 보이기 시작하는 듯한 징후가 보인다. 시장조사기관인 IHS는 1월에 발표한 보고서를 통해 올 해 중으로 네트워크에 연결되는 기기의 대수가 20억대 정도에 이르러 전년도 대비 약 15%로 급상승하게 될 것이라고 예측한 바 있다.

사물 인터넷은 경제적, 물류적, 환경적으로 여러 가지 이점을 제공하므로 여러 부문에서 대규모로 활용될 것으로 예상된다. 산업 공정 분야의 경우 이미 자동화 의존도가 높아져 안전성과 효율, 신뢰성을 향상시켜주고 있으며 거주 환경에서도 더 스마트한 에너지 절약과 더불어 보다 편리하고 효율적인 한 환자 케어가 가능할 것이다.

사물인터넷의 초기 단계부터 반도체 제조업체의 경우는 이를 실전에 적용해 어느 부문에 해당 기술을 구현할 지에 대한 움직임이 빠른 편이었다. 사물 인터넷의 개수가 수백만 개에 이르러 이와 관련된 응용 환경이 비용에 민감해지게 된다고 전제한다면 의심할 여지없이 각 노드와 관련된 자재명세서(BOM)를 기본적으로 고려해야 한다.

사물 인터넷 노드 중 대부분은 송전선이 전혀 없는 원거리 지역에 배치되기 때문에 각 노드에서 인입하는 전력을 감안해야 한다. 따라서 배터리 동력 공급으로 작동시켜야 하는 일이 실행 가능한 유일한 대안이므로 배터리 수명을 가능한 한 길게 연장시키는 것이 매우 중요해진다. 이는 특히 배터리 셀을 교체하기 위하여 현장에 엔지니어를 파견하는 시간과 비용을 줄이는 데에는 아주 필수적인 요소가 된다. 그런데 응용 환경에 따라 설정되는 기준, 예컨대 공간상의 제약, 가혹한 응용 환경 등에 따라 IoT 노드에 추가적 영향을 미칠 여러 측면들이 있을 수 있다.

사물 인터넷을 전개할 경우 유무선 통신은 모두 서로 상이한 프로토콜을 채택할 수밖에 없을 것이다. 프로토콜 중 일부는 확고하게 검증되었지만 일부는 아직 초기 단계이다. 유선 프로토콜 중에서 건물 자동화용으로는 KNX를, 산업용으로는 CAN 또는 이더넷을 들 수 있다. 무선 통신 프로토콜은 예를 들어 와이파이, ZigBee, Z-Wave와 저전력 블루투스®(BLE) 등 대부분 단거리, 초저전력 기술을 활용하게 될 것이다. 다른 무선 옵션으로는 저전력 광역 통신망(LPWAN) 프로토콜이 있는데 주지하다시피 이는 매우 적은 전력을 소모하면서도 장거리, 적은 데이터 볼륨을 커버한다(SIGFOX 및 LoRa 등). ‘저전력’ 프로토콜에 대한 한 가지 대안책으로는 소물 인터넷(LTE-M), 수년 내에 5G가 될 협대역 사물 인터넷(NB-IoT) 등 광역 통신망(WAN) 서비스 범위용 이동통신 기반 프로토콜도 있을 것이다.

어떠한 경우에서든 사물 인터넷에서 실제로 작동을 하게 만드는 것이 센서/액츄에이터이다. 모든 데이터는 센서를 통해 수집, 분석되는데 액츄에이터는 모터를 구동하고 조명을 개시하는 등의 용도로 사용되기도 한다. 센서와 액츄에이터의 조합이(지원되는 네트워크 연결성과 함께)이 실제적으로 매우 중요하게 될 몇몇 예가 있다. 가옥 자동화/건물 자동화 응용 환경에서는 수동 적외선(PIR) 탐지기 망이 사람의 움직임을 판단하게 되는데 이에 따라 LED는 해당 룸에 조명을 작동시킬 수 있다. 대규모 원예 사업장 등 산업 응용 환경에서는 일련의 상이한 센서들을 사용해 주변의 광, 온도, 습도, 토양 습도 등을 모니터링하게 된다. 특정 매개변수가 허용되는 사전 설정된 임계값 내에 있지 않을 경우 조치를 취할 수 있는데 예를 들어 온도가 너무 높아서 조절해야 할 경우 모터를 가동하여 온실의 창문을 여는 것 등이 좋은 예이다. 그런가 하면 작물 생산량을 극대화할 최적의 광량이 아닌 경우에는 이미 시스템에 연결된 LED 드라이버를 통해서 조절이 가능해진다.

공간, 비용, 전력 예산 등 제약을 모두 조합해 보면 위의 기능들과 마음 놓고 지원할 수 있는 범위 이상을 제공하지 않고도 사물 인터넷의 노드가 상당히 간소화된 설계 컨셉을 준수해야 함을 알 수 있다. 구체적으로는 더 낮은 가격대의, 너무 많은 전기를 소모하거나 너무 광범위한 면적을 차지하지 않는 마이크로프로세서와 메모리 IC 사양이 필요할 것이다. 따라서 데이터를 처리, 분석할 수 있는 클라우드 기반 서비스 액세스를 통해 노드의 기능 부족을 보완할 수 있다. 클라우드를 경유해 관련 앱을 활용한다면 사물 인터넷 시스템 설계가 노드 레벨에서 존재하는 제약을 벗어나 이미 수집된 귀중한 데이터를 충분히 활용할 수 있게 될 것이다. 이렇게 함으로써 데이터 처리와 스토리지 용량이 개선된다.

전자 기기 제조업체들과 클라우드 서비스 제공업체들은 그동안 거의 완전히 개별적으로 사물 인터넷 개발을 공략해 왔다. 즉, 이들은 모두 자체 핵심 역량의 범위 내에서만 머물러왔던 것이다. 그러나 하드웨어와 소프트웨어 개발 요소를 별도로 처리해야 한다는 생각이 합리적으로 미뤄져 왔기 때문에 사물 인터넷의 확산에 중대한 영향을 끼치게 되었다. 하드웨어 엔지니어들은 자신들의 익숙한 영역을 벗어나 다량의 코드를 작성하는 수고를 피하고 싶어한다. 마찬가지로 소프트웨어 개발자들도 변경이 어려운 개발 플랫폼에 의한 구속을 받으려 하지 않는 경향이 있다.

사물 인터넷을 구현하려면 수많은 기본 플랫폼에 서비스를 제공해야 한다. 노드 레벨에서의 주요 관심사는 센서를 통해 수집된 데이터를 분석/조작으로부터 되돌려 받아 필요 시 액츄에이터 가동을 시작하도록 가능한 한 효율적으로 신뢰할 수 있는 가동을 하는 것이다. 따라서 당면한 특정한 임무를 위해 채택되는 연결성을 최적화해야 한다. 이것이 기본적으로 이뤄져야 시스템을 통해 더 적극적인 조치를 취해 클라우드와의 상호 작용이 충분히 효과적인지 확인하는 방법에 집중하게 된다.

사물 인터넷 산업은 이렇듯 서로 상이한 요소들을 동시에 공략하는 기술을 현실적으로 필요로 해 왔다. 이는 하드웨어의 관점에서 보면 구체적인 응용 환경 요구 사항과 조화되도록 사물 인터넷 노드를 생성하는 데 필요한 연결성, 센서 및 액츄에이터 기능들을 엔지니어에게 제공함을 의미한다. 또한 소프트웨어의 관점에서 보면 이러한 하드웨어를 지원하게 될 클라우드 기반의 앱을 구축할 수 있는 기반을 개발자들에게 제공함을 의미한다.

반도체 제조업체들은 당연히 사물 인터넷 시장 진출에 예민하게 반응하지만 아직까지는 이들이 제공할 수 있는 개발 플랫폼으로는 여기에서 논의한 문제들을 현실적으로 모두 처리할 수 없는 게 현실이었다. 하드웨어의 관점에서 보면 특정 센서와 통신 기능을 통합한 싱글 보드 솔루션이 전부이다. 따라서 시스템을 응용 환경의 요구 사항과 일치시키는 문제에 관하여 엔지니어가 실력을 발휘할 영역이 거의 없다. 최상의 연결성이나 센싱 옵션은 플랫폼에 의해 지원되지는 않을 것이므로 결국 절충이 이루어지게 된다. 그 대신 지원할 수 있는 기능과 관련해 융통성을 높여야 한다.

그림 1.  온세미컨덕터 IoT 개발 키트의 하드웨어 및 소프트웨어 요소들을 보여 주는 개략도

온세미컨덕터의 엔지니어들은 사물 인터넷 구동과 관련된 역동성을 전제로 새로운 유형의 개발 플랫폼을 만들려는 노력을 해왔다. 이는 하드웨어 엔지니어와 소프트웨어 개발자들에게 모두 희소식이자 자신들만의 고유 영역을 재확인시켜준 셈이었다. 이러한 노력의 결과가 IoT 개발 키트(IDK)이다.

이 개발 키트는 제약이 있는 ‘프리 사이즈’ 접근 방식을 취하기 보다는 모듈형 구조를 갖춤으로써 센서, 액츄에이터, 연결성을 다양하게 선택하도록 해준다. 하드웨어의 처리는 물론 기기에서 클라우드에 적용되는 사물 인터넷 응용 프로그램 구축에 정교한 소프트웨어 프레임워크를 통합한 이 개발 키트는 응용 범위가 아주 넓으면서도 별도의 설치나 구성 없이도 바로 사용 가능한 개발 리소스를 엔지니어 전문가들에게 제공해 준다.

그림 2. 여러 개의 도터 카드를 수반하는 IoT 기판

이 개발 키트는 각각 32비트 ARM® Cortex®-M3 프로세서 코어와 320KB 플래시 메모리 2 뱅크를 갖춘 고도로 정교화된 NCS36510 단일 칩 시스템(SoC)을 기반으로 한다. 사용 가능한 광범위한 도터 카드는 기판에 직접 부착할 수 있다. 연결성의 기능을 위해서는 와이파이, ZigBee, SIGFOX, CAN, 이더넷 등 다양한 무선 및 유선 통신 프로토콜의 도터 카드가 제공된다. 센서 작동을 위해서는 온도, 동작, 습도, 심박수, 주변 광, 압력 및 바이오 센서를 통합한 도터 카드가 있다. 또한 액츄에이터 기능은 LED 드라이버뿐 아니라 스텝 모터 드라이버, 브러쉬리스 모터 등을 통해 적용된다.

여러 가지 도터 카드를 모으면 서로 상이한 센서, 액츄에이터, 통신 기능들을 제공하게 되므로 엔지니어들은 서로 다른 옵션들을 매치함으로써 시스템 설계에 가장 적합한 조합을 찾아낼 수 있다. 또한 클라우드 기반 소프트웨어 개발을 잘 이해하지 못하는 하드웨어 엔지니어들은 이를 통해 사물 인터넷 시스템에 필요한 클라우드 기반 서비스에 대한 간단한 루트를 찾아낼 수도 있다. 이와는 반대로 소프트웨어 개발자들은 자체적인 고유의 서비스를 개발할 방대한 기회를 갖게 될 것이므로 더욱 창의성에 박차를 가하게 된다.

Eclipse 기반의 통합개발환경(IDE)을 기반으로 한 이 개발 키트는 광범위한 응용 환경 관련 라이브러리에 따라 C++ 컴파일러, 디버거 및 코드 에디터를 절충하게 한다. 엔지니어들이 개발 키트와 같이 다용도로 구성 가능한 플랫폼에 액세스하면 상충 관계를 만들어내야 한다는 강요를 받거나 특수한 전문 영역을 벗어나야 할 필요 없이 이들의 시스템 설계 목적을 달성할 수 있다. 개념 단계로부터 실제 작동에 이르기까지 이미 전개되어 왔던 대부분의 사물 인터넷 시스템을 고려할 때에는 이 점이 가장 중요할 것이다.

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로크웰오토메이션, 안전한 기계 진단으로 산업용사물인터넷 구현을 지원한다

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알렌브래들리 가드마스터 가드링크 (Allen-Bradley Guardmaster GuardLink) 안전 시스템

산업용사물인터넷(IIoT)는 공장 플랜트 및 기계 장비에서 수 많은 정보들을 실시간으로 수집하고 분석하는데 그치지 않고, 분석에 기반해 실시간으로 적절한 조치까지를 수행하도록 해야 하는 어려운 과제를 남겨두고 있다. 여기서 무엇보다도 중요한 조치는 바로 안전이다. 이는 안전 기반 통신 프로토콜을 통해서 구현되고 있다.

기존에는 기계장비에서 안전 장치들이 별도로 마련된 안전 입력에 배선되어야 했다. 이는 배선에서도 상당한 양의 추가 작업이 요구되었고, 잠재적인 고장 위험도 있었다. 그 뿐 아니라, 직렬 연결 배선을 하여 모니터링 하는 경우 각 장치의 상태 정보를 각 장치의 보조 출력으로부터 받아 별도의 리모트 I/O 카드 등에 연결해야 하는 불편함이 있었다.

알렌브래들리 가드마스터 가드링크 (Allen-Bradley Guardmaster GuardLink) 안전 시스템

로크웰 오토메이션의 새로운 안전 기반 통신 프로토콜 알렌브래들리 가드마스터 가드링크 (Allen-Bradley Guardmaster GuardLink) 안전 시스템은 이러한 문제들을 해결하고, 기계 장비의 진단 정보들을 안전하게 전달하도록 한다. 가드링크 기술은 안전 기반 통신 프로토콜로, 작업자들이 장비 진단을 효과적으로 하고 생산 중단 시간을 감소시켜 생산성을 향상할 수 있게 해준다. 가드링크 기술이 적용된 스마트 안전 장치는 보다 향상된 정보, 성능, 유연성을 제공하며, 기업이 장비 및 공장 전반의 안전성과 효율을 높이는데 기여한다.

GuardLink를 이용하면, M12 커넥터를 이용해 연결하여 안전 장치의 직렬 연결이 용이하고, 별도의 배선없이 제어기에서 Ethernet/IP 통신을 통해 각 장치의 진단 정보들을 끌어올 수 있다. 이 시스템은 링크 당 최대 장치 32대까지 단일의 4핀 케이블로 연결하여 안전, 진단, 원격 리셋 및 잠금 명령을 제공한다. 배선 작업에서도 최대 38% 감소되어 설치 비용과 시간이 대폭 절감된다.

이종두 로크웰 오토메이션 코리아 A&S사업부 과장은 ”산업용 사물인터넷(IIoT)을 갖춘 진정한 커넥티드 엔터프라이즈는 조직 내 플랫폼과 장치들 전반에서 실시간 제어와 정보를 활용할 수 있어야 하며, 사용자들에게 적시에 올바른 정보를 올바른 형식으로 액세스할 수 있는 역량을 제공”해야 한다며, ”이번에 발표한 가드링크는 기계 및 공장 전반에 향상된 안전성 및 효율성을 제공하여 국내 기업의 제조 생산성 향상과 디지털 전환을 지원할 것”이라고 말했다.

이번에 발표된 가드링크 기술은 알렌브래들리 가드마스터 안전 릴레이와 컴포넌트에 완전하게 통합되어, 사용자들이 최소 비용으로 스마트 안전회로를 구성하고, 전체 안전 시스템의 상태 정보에 액세스할 수 있도록 해준다. 가드링크 기술로 지원되는 스마트 탭을 통해 안전 장치를 연결하고 가드마스터 안전 릴레이로 표준 케이블을 연결할 수 있기 때문에 필드 기기인 라이트 커튼과 가드 도어부터 비상 정지 스위치 수준까지, 시스템에 대한 가시성도 크게 향상된다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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슈나이더 일렉트릭, 싱가포르서 IoT 플랫폼 ‘에코스트럭처’ 최신 버전 공개

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2018 Innovation Summit Singapore
twitter@Schneider Electric

’2018 이노베이션 서밋 싱가포르’ 9월 20일 개최

에너지 관리 및 자동화 분야의 디지털 혁신을 선도하는 글로벌 기업 슈나이더 일렉트릭(한국지사 대표 김경록)이 9월 20일부터 이틀간 싱가포르 마리나 베이 샌즈 호텔에서 ’2018 이노베이션 서밋 싱가포르(2018 Innovation Summit Singapore)’를 개최하고, 슈나이더 일렉트릭이 제시하고 있는 사물인터넷(IoT)을 지원하는 개방형 아키텍처 플랫폼인 ’에코스트럭처(EcoStruxure™)’ 최신버전이 공개된다.

2018 Innovation Summit Singapore

슈나이더 일렉트릭의 이노베이션 서밋은 세계적 전문가와 업계 종사자가 모여 디지털화와 디지털 전환(Digital Transformation)에 따른 변화하는 비즈니스 전략 방안에 대한 대담한 아이디어를 공유하는 자리다. 지난 5월말에는 서울 행사가 이틀간 개최된 바 있다. 서울을 포함해 전세계 약 20여개의 행사가 이미 개최됐으며, 이번 ‘이노베이션 서밋 싱가포르’는 동아시아 최대 규모로 진행된다.

‘Powering and Digitizing the Economy’를 주제로 진행되는 이번 싱가포르 서밋 행사는 총 6개의 전략 세션과 15개 이상의 전문가 세션이 열린다. 행사에서는 슈나이더 일렉트릭 장-파스칼 트리쿠아(Jean-Pascal Tricoire) 회장 겸 CEO가 참석해 기조연설을 담당한다. 이와 함께 국내의 주요 고객 사례도 소개될 전망이다.

장-파스칼 트리쿠아(Jean-Pascal Tricoire) 슈나이더 일렉트릭 회장은 “디지털 경제 활성화로 인해 전 세계는 전례 없는 속도로 변화하고 있다. 사물인터넷, 인공지능, 빅데이터 분석 등 기술을 통해 기업들은 효율성과 혁신성을 향상시켜 경쟁 우위를 차지하기 위해 박차를 가하고 있다.”고 말했다. 이어 “에코스트럭처에 구축된 우리의 기술은 디지털화를 기반으로 고객들이 효율성, 안전성, 안정성, 연결성, 지속가능성을 향상시켜 새로운 디지털 경제의 리더가 되도록 도울 것이다. 우리는 고객과 파트너가 에너지 관리 및 자동화 분야에서 성공적인 디지털 혁신을 이룰 수 있도록 지원해 나갈 것이다.”고 전했다.

또한 솔루션 데모 및 체험 부스로 운영되는 ’이노베이션 허브(Innovation Hub)’도 업계의 주목을 받고 있다. 3,700㎡의 공간에 마련된 이노베이션허브에서는 슈나이더 일렉트릭의 다양한 소프트웨어, 솔루션 및 서비스를 선보인다. 이노베이션 허브에서도 에코스트럭처 최신 버전이 새롭게 소개될 것으로 보이며, 여기에는 기계설비 및 플랜트를 위한 인공지능(AI) 및 VR(가상현실), 빅데이터 융합 기술들이 대거 추가될 것으로 예상된다. 이 밖에도 마이크로소프트, 엑센츄어, 시스코, 댄포스, 솜피, 아비바 등 기술 및 채널 파트너뿐만 아니라 주요 스타트업 기업과 슈나이더 일렉트릭의 협업 네트워크에 대한 방향성도 제시된다.

’2018 이노베이션 서밋 싱가포르’ 라이브 페이지에서 세부 진행 내용을 실시간으로 확인할 수 있다. (링크) 2018 Innovation Summit Singapore live

9월 20일 오전 9시(현지시각; 한국시각 10시)에 개막식이 시작된다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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어드밴텍, 사물인터넷 플랫폼 기반 협업 솔루션 마련

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IoT SRP 에코시스템 구성 방안 (이미지. 어드밴텍)

어드밴텍(지사장 정준교)이 사물인터넷(IoT) 플랫폼을 제시하고, 이 플랫폼을 통한 파트너사와의 협업을 통해 곧바로 현장 적용까지 가능한 협업 솔루션을 제시한다.

어드밴텍이 제시하는 사물인터넷 협업 솔루션은 IoT SRP(Solution Ready Pacage, 솔루션 레디 패키지)로서, 어드밴텍의 하드웨어와 WISE-PaaS 플랫폼 서비스에 파트너사의 도메인 포커스된 소프트웨어를 결합하여 바로 적용이 가능한 것이 특징이다.

IoT SRP 에코시스템 구성 방안 (이미지. 어드밴텍)

특히 어드밴텍은 산업용사물인터넷(IIoT) 분야에서 역량을 발휘하고 있다. 어드밴텍은 지난 수년동안 특정 산업분야에 특화된 협업 파트너사 발굴을 적극 노력해 왔다. 이들 특정 도메인에서 우수한 기술력을 확보한 파트너사와 함께 사물인터넷 플랫폼 서비스와 결합하는 방안들을 지원해 왔다.

일례로, 장비 모터 모니터링 솔루션은 어드밴텍 엣지 인텔리전스 서버와 센서, WISE-PaaS 플랫폼 서비스에 분석 전문 소프트웨어 사인 앤캐드를 결합하여 모터에 센서를 연결하여 데이터를 수집하고 그 결과를 바탕으로 예측정비 및 유지보수에 대한 절감이 용이하다.

정준교 어드밴텍 지사장은 “어드밴텍은 지난 수 년 동안 특정 도메인에 적합한 파트너사를 찾아서 협업하여 다양한 솔루션 레디 패키지를 개발, 서비스 할 수 있게 되었다”고 말하고, “앞으로 IoT 비즈니스에 있어서 실제적 매출 발생 모델이 될 수 있을 것이다”고 밝혔다.

어드밴텍은 오는 11월 1일과 2일 중국 쑤저우에서 전세계 6,000여명의 파트너를 초청하는 IoT Co-Creation Summit을 개최한다. 이 행사에서는 사물인터넷(IoT) 솔루션 레디 패키지(Solution Ready Pacage)에 대한 대대적인 설명과 전시는 물론 각종 컨퍼런스를 열어 상호 협업 방안에 대해 심층적으로 논의하게 된다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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