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산업용 이더넷 스위치 시장의 도래

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과거에 설치되었던 다양한 필드버스 시스템이나 자동화 시스템들은 수평통합만 되어 서로 다른 레벨에 대한 데이터 전달이 쉽지 않았다. 사용자 입장에서는 관리 레벨에서부터 필드 레벨까지 모든 시스템 및 데이터 정보를 통합하여 관리할 수 있는 수직 통합을 요구하였다. 하지만 단순 이더넷 프로토콜인 TCP/IP만으로는 일반 사무실에서 데이터를 처리하는데 있어서 문제가 없지만, 산업현장인 필드에서 생성되는 많은 데이터를 안전하고 정확하게 상위 레벨로 전달하는 것이 불가능했다.
글_ 이건희, 피닉스컨택트 ghlee@phoenixcontact.co.kr
산업용 이더넷 스위치(Ethernet Switch) 시장은 근래 몇 년 사이에 부쩍 커졌으며, 계속 성장해 나갈 산업 분야 중에 하나이다. 몇 년 전까지만 해도 자동화 시스템을 구축하는데 있어서 이더넷 스위치의 비중은 크지 않았다. 단순히 적은 용량의 데이터를 상위 HMI나 PC로 전송을 하는데 그쳤으며, 사용되는 이더넷 스위치 역시 산업용이 아닌 단순 오피스용으로도 충분히 대체가 가능하였다.
하지만 산업용 이더넷 스위치 시장이 커지고 있으며 부각되는 이유는 여러 가지가 있으며, 그 중 몇 가지만 살펴 보면 다음(그림 1 참조)과 같다.
과거에 설치되었던 다양한 필드버스 시스템이나 자동화 시스템들은 수평통합만 되어 서로 다른 레벨에 대한 데이터 전달이 쉽지가 않았다. 사용자 입장에서는 관리 레벨에서부터 필드 레벨까지 모든 시스템 및 데이터 정보를 한 곳에서 관리 등을 할 수 있는 각 레벨간의 수직 통합을 요구하였다. 하지만 단순 이더넷 프로토콜인 TCP/IP만으로 일반 사무실에서 데이터를 처리하는데 있어서 문제가 없었지만 산업현장인 필드에서 생성되는 많은 데이터를 안전하고 정확하게 상위 레벨로 전달하는 것은 불가능하였다.
TCP/IP에서 발생되는 데이터 손실이 그 이유이다. 그래서 이 부분을 보완하고 해결하기 위해 개발된 것이 산업용 이더넷 프로토콜(ProfiNet 등)이며, 이 산업용 이더넷 프로토콜은 기존의 OSI 7계층을 보완 및 발전을 시켜서 기존에 발생하던 데이터 손실 문제를 해결하였으며, 대용량의 데이터를 빠른 속도로 처리가 가능토록 하였다.
이러한 산업용 이더넷 프로토콜이 개발되면서, 일반 이더넷 스위치로는 산업용 이더넷 프로토콜을 제대로 지원하지 못하였다. 그래서 산업용 통신 프로토콜을 지원하여 원하는 데이터를 정확하게 전달할 수 있도록 다양한 기능을 내장한 산업용 이더넷 스위치가 개발이 되었다.
뿐만 아니라 과거에는 하나의 시스템을 구축하는데 있어서 다음 그림(그림 2)과 같이 중앙집중식으로 처리하였다.
이런 중앙집중식 방식은 분산 제어 방식에 비해, 설치 작업량의 증가와 컨트롤 캐비닛의 대형화, 통신 케이블 증가, 시운전시 위험 부담 그리고 에러 발생시 진단 및 해결에 많은 문제점을 보인다. 이런 문제점을 해결하기 위한 방법 중 하나에는 분산 제어 방식이 있다. 이 분산 제어 방식으로 시스템을 구축하기 위해서는 무엇 보다 중요한 부분이 통신 부분이며, 이 부분 역시 단순 오피스용이 아닌 산업용 이더넷 스위치로 설치를 하여 유지 관리를 보다 효과적으로 해결 할 수 있다.
그 외에도 산업용 이더넷 스위치 제품에는 광포트가 내장된 장치들이 많이 있는데 이것은 분산 제어를 위해 이더넷 스위치들을 설치하는데 있어서 일반 UTP 케이블을 이용할 경우 최대 100m까지 밖에 확장이 불가능하기 때문이다. 장거리 통신을 하기 위해 광케이블을 이용할 경우 최대 수십 Km까지 리피터 없이 통신이 가능하다.
그리고 산업현장에서 가장 중요한 부분 중에 하나는 전원의 이중화이다. 열악한 산업 환경에서 안정적인 전원공급은 매우 중요한 요소이다. 이를 위해 판넬 안에 UPS를 설치 하는 경우도 많다. 이더넷 스위치에 전원을 공급하는 파워 서플라이에 이상이 생길 경우 시스템은 다운이 되고 이렇게 되면, 회사에서는 많은 손실이 발생할 수도 있다. 시스템 다운을 방지하기 위한 방법 중 하나가 UPS 사용 및 전원의 이중화이다. 산업용 이더넷 스위치 제품은 시스템의 안전성을 위한 전원 이중화가 꼭 필요한 기능 중 하나이다.
이 외에도 산업현장에서 이더넷 스위치가 가지고 있어야할 필수 요소들에 대한 내용을 간단하게 정리하면 다음과 같다.
위의 표와 사진(그림 4)과 같이 산업용 이더넷 스위치는 산업 현장에서 필요한 다양한 부분들에 대해 충분히 충족시켜주고 있다. 그리고 산업용 이더넷 스위치는 다양한 어플리케이션에 사용이 될 수 있도록 각 산업 분야에 맞는 인증이 필요하다. 예를 들어 조선 분야 같은 곳에서는 GL, Llodys, ABS, NK 등의 인증이 꼭 필요하다.
산업용 이더넷 스위치는 다양한 기능과 광범위한 확장성 및 범용성을 가지고 있다. 산업용 이더넷 스위치의 다양한 기술들에 대해 살펴보면 먼저 산업용 이더넷 프로토콜 지원이다. 전 세계적으로 가장 많이 사용되고 있는 산업용 이더넷 프로토콜은 ProfiNet과 EtherNet/IP 두 종류가 있으며, 각 프로토콜 마다 요구되는 기능 들이 있다.
먼저 ProfiNet의 경우, 데이터를 정확하면서 실시간으로 전송하기 위해서는 ProfiNet을 지원하는 Managed 타입의 이더넷 스위치를 사용 할 것을 추천한다. Unmanaged 이더넷 스위치를 사용할 경우, 상태 진단 정보 등을 확인 할 수 없기 때문에 Managed 타입의 이더넷 스위치를 사용하는 것을 추천하고 있으며, QoS(Quality of Service), Port mirroring, VLAN 과 같은 기능을 내장한 제품을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 이더넷 프로토콜인 EtherNet/IP 역시 필요로 하는 기술들이 있으며, IGMP snooping, Port mirroring과 같은 기능을 이더넷 스위치에서 지원을 해야만 보다 안전한 시스템을 구축할 수 있다.
이 밖에 Ethernet PowerLink나 FL-Net과 같은 프로토콜 역시 산업용 허브를 이용하여 시스템을 구축하는 것이 보다 효과적이라 할 수 있다.
다음으로는 일반적으로 이더넷을 이용하여 네트워크를 구축할 경우, 네트워크를 이중화로 구성하는 경우가 많다. 산업용 이더넷 스위치는 네트워크 이중화를 위해 RSTP(Rapid Spanning Tree)와 Fast Ring Detection 기능 등을 제공하여 사용자가 시스템을 관리 및 모니터링을 하는 데 있어서 보다 편하고 안전하게 할 수 있도록 하고 있다. RSTP 기능은 네트워크 복구 시간이 2-3초로 30초 인 STP에 비해 훨씬 빠른 복구 시간을 제공한다.
피닉스컨택트의 산업용 이더넷 스위치는 RSTP에 Fast Ring Detection 기능을 추가하여, 최소 100ms 안에 네트워크를 복구한다. 또한 RSTP에 Large Tree Support 기능을 제공하여 최대 57개의 이더넷 스위치를 하나의 루트로 관리가 가능하다.
이 외에도 PoE(Power over Ethernet)이라는 기술이 있다. 무선 AP기나 CCTV, DVR 그리고 화재 감지 시스템 등 어떤 장비에서든 각각 전원을 공급해야만 한다. 이를 위해 별도의 전원 공사를 하게 될 경우 많은 공사비를 지출해야 하며, 보다 더 안전성이 요구된다면 UPS를 추가로 설치해야 되며 그 경우 설치 비용은 더욱 늘어난다는 단점을 지니고 있다. 또한, 설치한 디바이스를 다른 장소로 이동 할 경우 전원 공급이 가능한 장소로만 이동이 가능하다는 문제와 전원 공급이 중단될 경우 해당 장비를 사용하지 못하는 불편함까지 발생한다. 이를 보안하기 위해 개발된 기술이 PoE이며, 이 기술은 통신용 케이블에 전원을 함께 포함하여 하나의 케이블만으로 설치되는 장비에 통신 및 전원 공급을 한번에 해결 할 수 있는 기술이다.
그리고 아직은 활성화가 되지는 않았으나 기가비트의 속도까지 지원하는 산업용 이더넷 스위치까지 개발이 끝나고 시중에 많이 출시되어 있다. 이 기가비트 이더넷 스위치를 이용하여, IT 레벨에 있는 “SAP”와 같은 PPS/ERP 시스템에 연결 또한 가능하며, 영상이나 음성과 같은 대용량의 데이터를 고속으로 전송하는데 활용 할 수가 있다.
또한 유선 뿐만 아니라 산업용 무선 AP기도 최근에 많은 주목을 받고 있다. 그 이유는 케이블 포설 문제나 비용 절감 때문이다. 무선 AP기 역시 산업용 제품의 경우 산업현장에 직접 노출 또한 가능하도록 설계(IP65 등급)가 되어 있다. 그리고 Managed 스위치와 같은 다양한 기능을 제공하고 있으며, STP 등을 통하여 네트워크를 이중화 할 수 있다. 이런 무선 AP기의 또 다른 장점은 무선 AP기끼리 묶어서 거대한 무선 네트워크 망을 형성 할 수가 있다는 것이다. 이를 이용하여, 사용자는 공장 전체를 무선 망으로 구축을 하여, PDA나 무선 장비를 연결하여 원격 제어나 시스템 모니터링 등을 할 수 있다.
물론 산업용 이더넷 스위치라고 하여 너무 산업 환경적인 요소로만 치우치지 않고, 일반 IT 환경에서 요구되는 보안적 측면이나 VLAN, LLDP와 같은 기능 역시 IT에서 요구되는 수준까지 전부 제공하고 있다. 따라서 사용자는 어느 특정 산업 분야를 구분 지을 필요 없이 산업용 이더넷 스위치를 적용시키고 사용할 수 있다.
피닉스컨택트의 제품군에 대해 간략히 소개를 하면 다음과 같다.
먼저 유선과 관련된 제품을 살펴보면, Unmanaged 타입과 Managed 타입 두 종류로 나눠진다.
Unmanaged 타입 스위치는 SF와 SFN으로 또 구분이 지어지며, 그 차이는 N(Narrow), 즉 좁은 공간에 설치가 가능한 제품을 의미한다.
Unmanaged 타입 스위치는 특별한 기능 없이 단순하게 스위칭 역할을 하는 장비로써 단순히 네트워크를 확장하는 데 있어서, 포트를 확장시켜 주는 개념으로 이해를 하면 된다.
제품의 구성은 최소 5 포트에서 최대 16 포트로 되어 있으며, 기존 RJ45포트와 장거리 전송을 위한 산업 현장에서 많이 쓰이는 SC와 ST 타입의 광 포트가 합쳐진 제품이 있다.
Managed 스위치의 경우는 컴팩트 타입과 모듈 방식으로 최대 24포트까지 확장이 가능한 제품으로 구성이 되어 있다.
기본 기능은 두 제품 모두 앞서 설명한 Managed 스위치가 가지고 있는 기능을 전부 내장하고 있으며, 모듈 방식의 경우 기본 베이스 모듈에 사용자 어플리케이션에 따라 광 또는 RJ45 포트를 원하는 대로 구성이 가능하다. 두 제품 모두 제품 상태 진단을 위한 버튼이 달려 있어, 사용자가 꼭 네트워크를 통하여 스위치에 접속하지 않고도 제품의 상태를 확인하는 것이 가능하다.
피닉스컨택트에서는 무선 제품군 또한 제공하여 보다 더 유연한 네트워크 환경을 구축할 수 있다. 피닉스컨택트의 무선 제품군은 크게 WLAN과 블루투스를 이용한 제품으로 나눠진다. 블루투스 제품의 경우, WLAN보다 저비용으로 무선 망을 구축할 수 있으며, WLAN보다 적은 용량의 데이터를 전송할 때 사용하는 것이 유리한 제품이다. WLAN 제품의 경우는 현장에 직접 노출시켜서 사용할 수 있도록 IP65 등급의 메탈 하우징으로 설계가 되어 있으며, 제철소와 같이 환경 조건이 열악한 곳에 적용되어 사용 중에 있다. 또한 네트워크 카드 두개를 내장한 듀얼 AP기가 있으며, 이 제품을 이용하여 완벽한 이중화 무선 네트워크와 망을 구축할 수 있다.
마지막으로 산업현장과 멀리 떨어진 회사 사무실 또는 원격으로 현장에 있는 네트워크에 접속을 하여 유지 보수 및 관리를 하려면, 권한이 없는 다른 사용자가 접근하지 못하도록 소프트웨어적으로 방화벽을 구축하긴 하지만 이 부분은 하드웨어로 구축하는 것 보다 시스템 보안면에서 하드웨어적으로 중간에 방화벽과 같은 보안 장치를 설치하여 가상사설망(VPN)을 구축하는 것이 보다 더 효과적이다. 피닉스컨택트에서는 외장형과 PC 내장형 타입 두 종류의 보안 장치를 사용자에게 제공을 하여 보다 안전하고 완벽한 네트워크 시스템을 구축하도록 돕고 있다.
아이씨엔 매거진 2008년 09월호

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힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

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힐셔 netIOT

산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH)는 11월 2일(금), 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자 간담회를 개최하여 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안에 대해 소개하는 자리를 가졌다.

힐셔 netIOT

netIOT

힐셔 프로덕트 매니저인 크리스토프 훙어(Christof Hunger)는 “IoT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 필드 디바이스의 정보를 기반으로 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다”며 “힐셔는 디바이스 제조업체들이 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있도록 더욱 집중하였고, 힐셔 솔루션을 통해 고객들이 스마트 팩토리를 구축하는데 도움이 되길 바란다.” 라고 말했다.

인더스트리 4.0과 IIoT는 4차 산업혁명으로 센서에서 클라우드까지 지속적인 통신을 요구한다. 힐셔는 이를 산업용 클라우드 통신이라 칭하고 고객들이 Industry 4.0, 스마트팩토리 및 IoT를 구현하도록 돕기 위해서 힐셔 netIOT 제품군이라는 솔루션을 구축하고, 지속적으로 프로모션을 진행하고 있다. netIOT는 netIOT 서비스(Service), netIOT 엣지(Edge), netIOT 인터페이스(Interface)와 같이 총 3개의 영역으로 구분된다. 특히 netIOT 인터페이스는 IoT 기능을 갖는 netX기반의 통신제품으로 netIC IOT와 같은 모듈형 제품을 생산 및 공급하고 있다.

힐셔 넷프록시

netPROXY

 

netIC IOT는 필드 디바이스용 지능형 멀티 프로토콜 모듈로 하나의 하드웨어만으로 모든 Real-Time Ethernet 슬레이브 프로토콜을 지원한다. OEM 고객들은 엔지니어링 툴을 이용하여 고객 어플리케이션 소프트웨어에서 한번만 개발하면 되는 고객 디바이스용 프로토콜 독립형 객체 모델을 생성한다. 네트워크 프로토콜 변경은 툴 내에서 ‘Build Process’를 통해 전적으로 진행되기 때문에 어플리케이션에 필요한 네트워크 별 조정이 없으며 OEM은 정확히 하나의 하드웨어와 소프트웨어 설계로 진정한 멀티 프로토콜 디바이스를 구현할 수 있다.

힐셔코리아 원일민 지사장은 “스마트 팩토리의 구축에 있어 가장 중요한 포인트는 IT영역과 OT영역의 연결에 있다”고 언급하며, “힐셔는 netIOT를 통해 시스템 설치시 발생할 수 있는 리스크를 최소화시킬 수 있게 하고자 한다. 기존OT영역의 사용자들이 IT영역으로 데이터를 전송하거나 클라우드에 연결함에 있어서 사용자의 실수나 의도치 않은 수고를 덜어줄 수 있는 제품과 서비스를 지원하고 있어 시스템 설계나 설치시 발생할 수 있는 오류나 리스크를 최소화 시켜준다”고 덧붙혔다.

힐셔 netIOT 제품에 대한 자세한 설명은 홈페이지 https://www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/ 에서 확인할 수 있다.

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[포토] PTC, 3D CAD에 증강현실 접목해 디지털 트윈 현실화

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'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

(사진. PTC 코리아)


PTC코리아가 10월 18일 개최한 ‘2018 코리아 CAD 서밋’에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다. PTC의 3D CAD 소프트웨어 크레오(Creo®) 5.0은 디지털 트윈 솔루션을 현실화한 세계 최초이자 유일한 기술로 제품의 면면에 증강현실을 적용하여 물리적 세계와 디지털 세계를 연결한다. (사진. PTC 코리아)

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2016 스마트테크쇼, 6월 8~10일 코엑스서 개최

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인공지능 시대를 전망하고 사람을 위한 스마트 기술을 소개하는 ‘2016 스마트테크쇼(Smart Tech Show 2016)’가 6월 8일부터 10일까지 코엑스에서 개최된다. 

본 행사는 ‘Smart Tech for Human’라는 슬로건 아래, ▲드론/로봇 ▲가상/증강현실 ▲에듀테크 ▲스마트 모빌리티 ▲리테일테크 ▲3D프린팅 등 주요 이슈를 선정하여 국내 대표 스마트 기술 컨퍼런스 및 전시회를 개최하며, 관련 산업 간의 시너지를 창출할 수 있는 비즈니스의 장을 마련한다. KT, LG전자, ADT 시큐리티, 프로차일드, 한국과학기술원, 경북대학교 산학협력단 등 각 분야별 주요 기업·기관 125개사 400부스 규모로 이루어질 예정이다. 

유통과 IT산업의 융합을 위한 자리로 스마트 기기 체험과 첨단 리테일 솔루션을 접목한 리테일&테크 특별관이 구성되어 IT/유통산업 관계자를 대상으로 앞으로의 IT 리테일샵이 나아갈 방향을 제시한다. 더불어 한국마이크로소프트와 SGA임베디드 주최로 ‘스마트 리테일에 최적화된 MS IoT 솔루션 세미나’를 개최하여 리테일에 스마트한 혁신을 가져올 솔루션을 소개하는 자리를 마련한다. 

◇인공지능 시대, 일자리 전망 콘퍼런스 개최 

본 전시회와 더불어 ‘인공지능 시대의 일자리 창출과 직업능력 개발’을 주제로 분야별 전문가를 초빙하는 전문 콘퍼런스가 6월 8일과 9일 이틀간 열린다. 

첫째 날은 IBM 김연주 상무와 국내 대표 뇌공학자인 카이스트 정재승 교수의 기조강연과 핀란드 미래학자 마르쿠 윌레니우스(Markku wilenius) 교수의 특별강연을 시작으로 스마트기술의 산업과 일자리에 대해 블록체인OS 박창기 대표와 한국직업능력개발원 김영생 박사의 강연이 이어질 예정이다. 

둘째 날은 ‘새로운 일자리 창출 엔진으로서의 VR 그리고 교육훈련 플랫폼으로서의 가능성’에 대한 한국VR산업협회 현대원 회장의 발표와 ‘에듀테크가 가져올 교육의 혁명적 변화를 주제’로 휴넷 조영탁 대표의 기조연설 후에 스타트업 케이스 스터디를 통해 스마트시대에서 일하기 위한 우리의 성공 전략을 짚어볼 예정이다. 

◇드론에 스마트 기술의 미래를 담다 

드론 관련 신기술 촉진과 국내 드론산업 활성화를 목적으로 6월 대규모 드론 이벤트가 열린다. 드론톤은 우수한 엔지니어와 창의적인 메이커들이 드론 관련 기술을 뽐내는 자리로, 4인 1조로 팀을 꾸려 드론을 직접 제작하고 완성된 기체로 드론 게임을 진행하여 완성도와 비행능력을 종합하여 우승자를 가리게 된다. 

드론 조작에 능숙한 유저라면 도전해 볼 만한 대회도 있다. 다양한 장애물 통과 미션을 통해 드론 실력자를 가리는 ‘드론챌린지’가 9일 개최된다. 우승자에게는 최신 스마트 모빌리티가 수여되며, 참가를 원하는 이는 한국FPV협회 홈페이지를 통해 신청 가능하다. 

그밖에 스마트카, O2O, 핀테크 등 분야별로 이루어지는 테크니컬 세미나와 국내 대표 엑셀러레이터간 의 공동 데모데이를 통해 참가기업과 바이어 간의 비즈니스 기회를 마련한다. 

본 행사는 홈페이지에서 온라인 사전등록 시 무료로 관람할 수 있다.

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