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[시론] 아프리카 이웃에게 깨끗한 물 공급을 지속하는 사물인터넷 기술

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아프리카의 10억 인구 중에서 1/3에 달하는 사람들이 물 기근을 겪고 있다. 이중에서 수만명의 아이들은 수인성 전염병으로 목숨을 잃고 있다. 원주민들과 가축들은 마실 물을 얻기 위해 하루 평균 5시간을 떠돌아야 하는 고된 생활을 하고 있다.

이러한 아프리카에서의 먹는 물 부족 현상은 비단 아프리카 지역에서만의 문제가 아니다. 기후 전문가들은 이러한 원인을 지구 온난화에서 찾는다. 지구의 온난화로 평균기온이 상승하면서 아프리카 대륙은 기후 변화로 사막화가 진행되고 있다는 것이다. 소위 선진국이라는 대규모 개발국가들의 무분별한 생태계 파괴활동 또한 이러한 열악한 온난화를 부추겼다는 지적이다.

남의 일이 아닌 것이다. 물 부족으로 고통받는 아프리카 어린이들과 지역 주민들은 깨끗한 물을 마실 권리가 있다. 인간다운 삶을 위한 가장 기본적인 충족요건일 것이다. 아이러브아프리카(www.iloveafrica.or.kr), 월드비전(www.worldvision.or.kr), 굿네이버스(www.goodneighbors.kr)와 같은 많은 NGO(비정부국제기구)들을 통해 한우물파기 프로젝트 등으로 우리는 이들에게 깨끗한 물을 제공하고자 노력하고 있다.

사물인터넷 우물

사물인터넷(IoT, Internet of Thing)의 무궁무진한 가능성이 여기, 아프리카 우물파기 지원사업에서도 본격 도입이 이뤄져야 할 때다.

우리나라를 포함해서 수 천개의 NGO들이 매년 이들 지역에 우물과 펌프를 지원하고 있지만, 정작 설치 후 12개월도 채 지나지 않아 펌프가 망가져 그대로 방치되는 안타까운 사례들이 종종 발생한다. 더 안타까운 것은 대다수의 NGO들이 그들의 희망과는 달리 이러한 현황을 제대로 파악하지 못하고 있다는 것이다.

우리의 스마트폰 속에서 뜀박질하는데 숨어있던 사물인터넷을 내가 아닌 우리를 위해 사용할 수 있는 다양한 방안들이 가능해 졌다.

사물인터넷 센서 실험 프로젝트

앞선 얘기에서 조금만 떨어져서 사례를 하나 보도록 하자. 미국 뉴욕시의 공영 라디오 방송사인 WYNC는 지난 2013년 사물인터넷을 통해 새로운 실험을 했다. WYNC ‘매미 추적기’라는 제목의 인터랙티브 기사를 내보냈다. 미국 동부 해안은 17년주기로 급속하게 많이 출현하는 매미로 인해 시민들이 큰 골머리를 앓고 있는 중이다. 이에 17년주기매미 (Magicicada)의 출현 시기를 데이터 시각화 기법으로 표현하고자 한 것이다.

WYNC는 17년매미떼의 출현 시기를 미리 예측해 대비하자는 계획으로 이 프로젝트를 시작했다. 데이터를 얻기 위해 WYNC는 ‘매미 추적기’라 이름 붙인 ‘지온 측정 센서’를 아두이노로 제작하고 설계 도면과 조립 방법을 홈페이지에 공개했다. 그리고 독자들의 참여를 부탁했다. 이에 독자들도 호응했다. 그들은 공개된 설계도를 보며 직접 센서를 조립했다. 이렇게 부착된 센서만 미국 동부해안 800개 지역에 1750대에 달한다. WYNC는 1750대에서 측정된 데이터를 시민들로부터 전송받아 데이터를 시각화해 보여주고 있다.
[기사참조: http://www.bloter.net/archives/219313]

WYNC는 1750대에서 측정된 데이터를 시민들로부터 전송받아 17년매미 출현 데이터를 시각화해 제공한다.

WYNC는 1750대에서 측정된 데이터를 시민들로부터 전송받아 17년매미 출현 데이터를 시각화해 제공한다.

아두이노를 활용한 이러한 방식의 저렴한 가격대의 센서 네트워크 시스템을 통해 NGO들이 지원한 우물과 펌프에 시스템을 구축해 사용실태와 고장모니터링, 수리계획 등이 가능할 것이다. 또한 좀 더 복잡한 모니터링용 센서 시스템의 개발도 가능할 것이다.

사물인터넷으로 아프리카 펌프 모니터링 시스템 구축

‘스위트센스(SWEETSense)’도 이러한 센서 시스템 중의 하나다. 스위트센스는 포트랜드 주립대학교(Portland State University)의 연구팀이 개발한 사물인터넷 기술 활용 시스템이다. 센서를 통해 펌프의 상태를 실시간으로 전달함으로써 즉시 이를 수리할 수 있게 된다.

SweetSense는 경제적인 다양한 사물인터넷 센서들을 개발했다.

SweetSense는 경제적인 다양한 사물인터넷 센서들을 개발했다.

[유튜브 동영상] http://youtu.be/bng2gOQGpCk (CellPump Project)

스위트센스는 핸드 펌프에 센서가 내장되어 움직임과 유수량(water flow)을 측정하고, 특정 변수에서 변화가 감지될 경우에 핸드폰 네트워크를 통해 엔지니어에게 데이터를 전송한다. 이에 엔지니어들은 펌프 위치, 사용횟수, 유지보수 필요사항 및 필요한 정보를 대시보드에서 실시간으로 확인할 수 있다.

실제로 스위트센스는 NGO인 라이빙 워터 인터내셔널(Living Water International)를 비롯해 르완다 정부 및통신회사 등과 함께 200개여개의 원거리 센서를 아프리카 르완다의 펌프에 설치하는 CellPump 프로젝트를 수행했다. 이 센서가 유지보수가 필요할 경우 문자 메시지 및 이메일을 통해 관리자에게 즉시 상황을 알려주고 있다.

스위트센스(SWEETSense)는 사물인터넷 센서 기술을 통해 아프리카 르완다에 안정적인 먹는 물 공급을 추진한다.

스위트센스(SWEETSense)는 사물인터넷 센서 기술을 통해 아프리카 르완다에 안정적인 먹는 물 공급을 추진한다.

르완다는 현재 전체지역의 98%이상이 휴대폰 통화가 가능하기에, 전송수단으로 셀 폰을 선택했다. 스위트센스는 WiFi 버전도 개발한 상태다. 르완다는 이러한 펌프에 센서를 구축하여 모니터링하는 방안을 확대해 나갈 계획이다.

이제 엔지니어와 개발자들이 나설 때이다. 개발의 미명하에 썩은 물을 먹고, 마실 물을 얻기 위해 하루의 절반을 사용해야 하는 저개발국 이웃들과 아이들을 위해 한 마을-한 우물파기 프로젝트를 보다 적극적으로 지원하는데 조금씩의 보탬이 필요한 때이다.

그리고 잠시 한번 더 짬을 내어 우리의 기술을 통해, 이들 이웃의 인간적인 삶을 마련해주고 아이들이 미래의 꿈을 꿀 수 있도록 사물인터넷 센서 솔루션을 구축하는 프로젝트를 광범위하고 적극적으로 추진할 때이다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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[#sps_live] Siemens integrates Artificial Intelligence and Edge Computing into its Digital Enterprise portfolio

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Klaus Helmrich, Member of the Managing Board of Siemens AG speaking at the Siemens press conference at the SPS IPC Drives 2018.
@siemens industry

Siemens extends digital enterprise offering with future technologies for Industriy 4.0

By expanding its Digital Enterprise portfolio and integrating future technologies, Siemens is driving forward the digital transformation of the discrete and process industries. “An ever-increasing number of industrial enterprises, particularly SMEs, are well on the way towards Industrie 4.0, and are already improving their competitive standing with digital solutions,” explained Klaus Helmrich, Member of the Management Board of Siemens AG, at the SPS IPC Drives. “This applies to all sectors of industry with rapidly changing market demands in which products have to be manufactured ever more quickly, flexibly and in diminishing quantities. With the further integration of technologies such as artificial intelligence (AI) and edge computing into our portfolio, we’re paving the way for the future of industry.” Siemens will be present at the fair with an array of innovations and industry-specific applications, ranging from automation and edge devices using artificial intelligence in applications such as machine tools, production machinery and process plants through to integrated networking concepts from factory floors to corporate offices. These all help to drive forward the use of innovative automation and software solutions.

Klaus Helmrich, Member of the Managing Board of Siemens AG speaking at the Siemens press conference at the SPS IPC Drives 2018.

Klaus Helmrich, Mitglied des Vorstands der Siemens AG, auf der Siemens-Pressekonferenz der SPS IPC Drives 2018. / Klaus Helmrich, Member of the Managing Board of Siemens AG speaking at the Siemens press conference at the SPS IPC Drives 2018.

Industrial Edge is a concept devised by Siemens for the discrete and process industries to enable data processing on the machine level as the optimal complement to cloud computing with the open IoT operating system MindSphere. Users benefit from the integration and flexibility the system allows for the analysis of data either on the field level or in the cloud, depending on requirements. Siemens is providing further support to its customers undertaking their digital transformation with the integration of AI technologies. Initial AI applications have already been successfully implemented in Siemens’ own facilities: At the Siemens Electronics Factory in Amberg, for instance. Here, Edge devices working with AI are used to implement predictive maintenance measures, reducing unscheduled machine downtimes due to motor bearing damage on printed circuit board milling machines by 100 percent. Siemens is additionally launching a new module with an integrated AI-enabled chip for the Simatic S7-1500 controller. This enables functions such as quality controls and robot-based handling processes to be optimized through the use of machine learning algorithms.

Innovations featured at the show include the Sinamics G120X converter series, which has been optimized for pump and fan applications in the infrastructure industry. Using Sinamics Connect 300, these devices can also be linked to MindSphere, enabling users to optimize their processes and maintenance strategies by analyzing operating data gathered from converters, drive trains and machines. Sidrive IQ is a digital platform offered by Siemens for the analysis and utilization of data from drive systems. On the basis of networked Siemens drive systems, this cloud-based application is now also available for motors and converters in the medium and high voltage ranges.

Siemens will also be showcasing three new application packages for MindSphere: Connect & Monitor, Analyze & Predict, Digitalize & Transform, all including comprehensive advisory services. These new packages will allow even faster, simpler implementation of IoT projects by users, for instance by speeding up the connection, analysis and optimization of assets and by predicting and preventing unscheduled plant downtimes. They will also simplify the development of new services and business models. The growing ecosystem surrounding MindSphere is set to additionally benefit users by enabling a high level of flexibility in the choice of infrastructure (Amazon Web Services, Microsoft Azure, Alibaba Cloud). By acquiring Mendix and its low-code platform, Siemens is supporting in particular small and medium-sized enterprises to develop their own applications. The number of members affiliated to the MindSphere World user organization continues to grow, currently numbering 37 in Germany and 18 in Italy.

Klaus Helmrich explained the significance of cooperation in the Industrie 4.0 age using examples such as the recent Siemens affiliation with the Aruba in the field of communication networks. Siemens has joined forces with Aruba, a Hewlett Packard Enterprise, in a strategic partnership for integrated networks. On the basis of their complementary product portfolios, they will be providing support to customers in the implementation of integrated communication networks, all the way from factory floors to corporate offices.

Another example cited by Helmrich was the company’s extended cooperation with Bentley Systems. Both companies recently announced their joint development of PlantSight Cloud Services, based on their highly complementary software portfolios. These services will afford users anytime access to 1D/2D/3D data using a simple web portal – making a continuously updated digital twin of a plant available to all users. Given the long service life of process plants and on-going investment projects, this offers a decisive benefit particularly to plant operators.

As the digital transformation progresses, cyber security is becoming a major success factor for an increasing number of companies. Here, Siemens offers a holistic industrial security concept based on products and services. As framework conditions and security requirements can vary, specifically tailored solutions are required for different sectors of industry – from discrete manufacturing through to the process industries. Siemens is the first company in the world to achieve TÜV SÜD certification for the secure system integration of process automation and drive solutions in compliance with the international IEC 62443-2-4 standard. The Digital Industry Services offered by Siemens are designed to support customers as they work towards customized implementation of the Digital Enterprise – from consulting through implementation to data analytics.

More information on Siemens at the SPS IPC Drives 2018 is available at www.siemens.com/sps-ipc-drives

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이더캣과 TSN 인프라의 결합으로 최상의 실시간 통신을 구성할 수 있다

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마틴 로스탕(Martin Rostan), ETG(EtherCAT Technology Group) 전무이사

마틴 로스탕(Martin Rostan), ETG(EtherCAT Technology Group) 전무이사

이더캣(EtherCAT) 필드버스 표준 기술을 이끌고 있는 ETG(EtherCAT Technology Group)의 수장, 마틴 로스탕(Martin Rostan) 전문이사는 TSN(시간민감네트워크) 논의 초기부터 함께해 온 경험을 통해 자동화 업계에서의 TSN(Time Sensitive Networking) 접근방안을 조심스럽게 제시했다. [편집자 주]

마틴 로스탕(Martin Rostan), ETG(EtherCAT Technology Group) 전무이사

마틴 로스탕(Martin Rostan), ETG(EtherCAT Technology Group) 전무이사 (사진. 아이씨엔)

“TSN 관련 기사나 기고문들이 많이 나오고 있다. 그러나 TSN 표준은 현재 진행중인 표준안에 불과하며, 아직 공식적으로 출판되지 않았다. 실제로 이 표준안을 볼 수도 없는 분들이 TSN에 대한 미래를 설명하는 경우가 너무나 많다. 이것을 조심해야 한다. 그 분들은 표준안과 맞지 않는 내용들도 설명하고 있어 깜짝 놀랄때가 많다.”

지난 7월 5일 서울 구로에 위치한 베스트웨스턴 프리미어 구로 호텔에서 열린 ETG 코리아(회장 문용선) 회원 초청 세미나를 위해 한국을 찾은 이더캣(EtherCAT)의 수장인 마틴 로스탕(Martin Rostan) ETG(EtherCAT Technology Group) 전무이사는 TSN을 제조 현장이나 기계의 특성을 모르고 접근하는 것과 실제로 글로벌 표준기관인 IEEE의 TSN 표준 논의에서 논의하는 내용과 일치하지 않는 내용을 TSN으로 이해하고 설명하는 것에 무엇보다 주의해야 한다고 강조한다.

시간민감네트워크인 TSN에 대한 논의가 활발하며, 자동화 업계의 관심도 매우 높다. TSN과 같은 기술들은 시간이 중요하다. 그렇지만 그 이외에도 가용성, 케이블의 중복과 같은 측면들도 포괄적으로 고려해야만 한다.
TSN은 단일 기술이 아니다. 여러 표준의 포트폴리오이기 때문에 그 안에는 다양한 툴들이 있다. 우리는 이러한 다양한 툴들을 모두 사용해야만 하는 것은 아니다. 단지 필요한 툴을 선택적으로 사용하면 되는 것이다.
마틴(Martin)은 “TSN 표준을 추진하고 있는 IEEE와 같은 경우에는 이 툴들에 대한 매뉴얼을 제공하지 않는다. 이 표준을 어떻게 사용하는지에 대해서는 알려주지 않는 것이다. 그렇기 때문에 필요에 따라서 자신의 기술에 필요한 툴을 선택해서 사용해야 하는 것이 올바르다.”고 말한다.

“TSN은 음식 자체가 아니라, 핫소스에 불과하다”

마틴(Martin)은 TSN을 필드버스나 네트워크 기술 자체가 아니라, 이들을 위해서 필요한 핫소스에 불과하다고 설명한다.

“TSN은 핫소스와 같다. TSN으로 핫소스를 추가할 수는 있지만, TSN을 통해 요리 자체를 대체하는 것은 불가능하다.”고 말한다. 이는 모든 시스템에 TSN만 추가하면, 실시간성이 확보된다는 의미가 아니라는 것이다. “마치 밋밋한 맛에 핫소스를 뿌려먹는 것처럼, 실시간이 아닌 기술에 TSN이라는 핫소스만 뿌리면 새로운 실시간 기술이 된다는 듯이 말하는 사람들도 있다. 그러나 TSN은 요리 자체가 아니고, 그냥 핫소스라는 것이다. 그렇기 때문에 TSN이 필드버스(Fieldbus) 기술 자체는 아니다. TSN으로 핫소스를 추가할 수는 있지만, TSN으로 요리를 대체할 수는 없다.”는 설명이다.

TSN은 필드버스가 아니며, 필드버스가 될 수도 없고, 필드버스가 되기 위해서 만들어진 것도 아니라는 것이 그의 논리다.

마틴(Martin)은 TSN 표준을 담당하고 있는 IEEE는 ‘필드버스 조직이 아니다’라고 말하고 설명을 이어간다.

“ETG는 EtherCAT 기술 주관 기관으로 EtherCAT과 TSN에 모두에 대해 잘 알고 있다. ETG의 주요 팀원중 한명은 IEEE의 TSN 표준 논의에 아주 처음부터 참여했다. 그는 이 위훤회에 16년째 함께하고 있기 때문에, 우리가(ETG)가 TSN 논의 첫날부터 참여한 것이라 할 수 있다. 또한 TSN에 대해서 우리는 잘 알고 있다고 할 수 있다. IEEE의 TSN 표준을 논의하는 해당 위원회에는 50~60명이 참여하고 있다. 그 중에서 5명만이 산업자동화 전문가이다. 겨우 5명의 산업자동화 전문가만이 참여하고 있는 것이다.”고 말한다. 제조 및 산업자동화의 측면에서 TSN 표준 논의에서 ETG의 역할이 중요한 지위를 가진다는 설명이기도 하다.

실제로 ETG는 IEEE와 TSN 관련 공식적은 파트너쉽을 가지고 있다. 표준화에서는 이러한 파트너쉽을 리에종(Liason)이라고 한다. 이는 핵심적인 내용을 제공하고 논의하는 역할을 담당함을 의미한다. 마틴(Martin)은 “이러한 리에종 파트너쉽을 가지고 있기에, ETG는 아직 표준으로 출판되지 않은 표준안들을 보는 것이 가능하다.”고 밝힌다.

그는 “TSN 관련 기사나 기고문들이 많이 나오고 있다. 그러나 실질적으로 이 (TSN) 표준안을 볼 수 없는 분들이 TSN에 대해 설명하는 것을 많이 보게 된다. 그 분들이 쓴 글에는 TSN에 대해서 많은 이야기들을 하고 있다. 그러나 사실 TSN 표준안과 맞지 않는 설명이 많이 나오고 있어서 놀라게 된다.”고 말한다.

IEEE에서는 현재 TSN 관련 많은 표준들을 논의하고 있다. 그러나 겨우 몇 개만이 출판되었으며, 대부분 표준들은 논의중에 있다. 따라서 아직 표준이 출판되지 않은 경우, 그 표준을 토대로 제품을 생산할 수는 없다. 최종 표준이 변화할 수도 있기 때문이다.

“TSN 성공의 핵심은 컨피규레이션이다”

지금 TSN에 대해서 얼마나 성숙되었는지, 가용성이 어떠한지에 대한 이야기가 나오고 있지만, 사실은 아직까지 미해결 도전과제는 컨피큐레이션이라고 말한다.

“TSN 측면에서 컨피규레이션은 2가지 측면으로 생각할 수 있다. 첫번째는 패스(Path)를 최적화하는 부분이다. 이것이 가장 큰 도전과제이다. 스위치에게 어떤 프레임을 언제 통과시키는 지에 대해서 수학적으로 계산하는 부분이 있다. 이 부분이 컨피규에이션의 가장 큰 도전과제”라는 설명이다.

그가 설명하는 두번재 도전과제는 이와 같이 처리된 정보를 분산 디바이스에 어떻게 다운로드 하는가 이다. 현재 IEEE에서는 2번째 과제만을 다루고 있다. 그러나 첫번재 도전과제가 더 중요하고 더 어려운 도전과제이다. IEEE가 이부분에 대해서는 논의자체를 하고 있지 못하고 있다는 것이다.

마틴(Martin)은 “이 부분이 바로 ETG 최대의 경쟁사인 PROFINET IRT가 성공하지 못했던 이유라고 생각한다. 이처럼 아직까지 미해결 과제들이 있기 때문에 TSN의 성공여부를 100% 알기는 어려운 시점이다.”고 말했다.

그는 이어서 “제 예상으로는 간단한 네트워크에서는 해결이 될 것이다. 그러나 전체 플랜트 와이드의 TSN과 관련한 최적화된 컨피규레이션은 어려운 과제가 될 것이다. 그래서 저희가 예상하기에는 여러가지 솔루션들이 나오겠지만, TSN의 잠재력을 모두 활용할 수 있는 솔루션은 어려울 것이라고 생각한다.”고 덧붙인다.

현재 IEEE 표준에서 이더캣이 담당하는 분야는 3개의 표준이 있다. 여기에서는 TSN과 이더캣을 사용하는 2개의 시나리오를 마련하고 있는 중이다. 그러나 이것도 현재 사용이 가능한 것은 아니고, 미래에 사용을 위한 시나리오라는 설명이다.

첫번째 시나리오는 이더캣 오토메이션 프로토콜(EAP; EtherCAT Automation Protocol)을 통해서 마스터와 마스터의 통신을 TSN으로 실시간으로 연결하는 방식이다. EAP에 TSN 인프라를 적용함으로써 마스터에서 마스터로 가는 연결성이 개선되고, 실시간 통신이 가능해진다.

두번재 시나리오는 TSN을 사용해서 마스터와 슬레이브 세그먼트를 분리해 내는 방식이다. 이를 통해 TSN의 실시간성을 유지하는 동시에 슬레이브에서의 이더캣(EtherCAT) 포톨로지도 그대로 유지하는 것이 가능하다는 시나리오다. 이는 터널링 기법과 유사한 형태로 설명된다. 마스터에서 슬슬레이브 도달할 때 까지는 TSN을 실시간으로 수행되며, 슬레이브 사이에서는 기존의 EtherCAT 토폴로지를 그대로 사용하는 것. 다시 마스터로 돌아갈 때는 또다시 TSN을 통해 실시간으로 진행되도록 하는 것이다.

마틴(Martin)은 “이러한 시나리오가 가능하기 위해서는 이더캣 프레임을 TSN 프레임으로 전환해 줄 수 있는 기능인 오픈 모드 디바이스(Open Mode Device)가 필수적이다. 오픈 모드 디바이스는 TSN과 이더켓을 연결하는 터널의 입구역할을 하는 것으로 이해하면 된다.”고 말한다. 이더캣 슬레이브의 맨 앞에서 두는 오픈 모드 디바이스는 TSN을 통해 마스터로부터 실시간으로 슬레이브로 들어오며, 또한 거꾸로 마스터로 돌아갈 때에도 TSN을 통해 실시간으로 제공할 수 있도록 하는 역할을 한다는 설명이다.

두번째 시나리오에서 오픈 모드 디바이스를 사용하지 않고, TSN 스위치를 사용하는 방식도 있다. TSN 스위치를 통해 터널의 입구 역할을 대신할 수 있다는 것이다.

마틴(Martin)은 “여기서 TSN 스위치가 해야하는 역할은 TSN과 관련된 역할을 적용해 줄 수 있어야 한다. 이더캣은 이미 미래의 TSN을 어떻게 사용할 것인가를 정의해 두었다. 우리가 이를 마련해 둔 주요 필드버스 기관이다.”고 말한다.

“이더캣과 TSN 인프라 결합으로 최적의 실시간 자동화를 만든다”

“여기서 중요한 것은 우리가 TSN을 바꾸려는 것이 아니다. 그리고, TSN이 이더캣(EtherCAT)을 바꾸는 것도 아니다. 이 2개를 동시에 사용하되 서로를 바꾸지 않고 사용하는 것이 중요한 개념이다. 이더캣은 TSN 도메인에 연결만 제공할 뿐 변화시키는 것은 아니다. TSN 인프라를 그대로 사용하는 것이다. 동시에 TSN으로 인해서 이더캣(EtehrCAT)이 변경되는 것도 아니다.”고 밝힌다.

표준의 이더캣 마스터와 슬레이브로서 TSN과는 관계없이 그 자체로서 존재한다. TSN과 연결되는 부분에서만 스트림 어뎁테이션만 하면 되는 것이다. 슬레이브 앞에 터널 입구를 하나 추가하면 되는 것이다.

ETG 코리아, 회원사 초청 이더캣(EtherCAT) 세미나

7월 5일 베스트웨스턴 프리미어 구로 호텔에서 ETG 코리아가 매년 개최하는 회원사 초청 이더캣(EtherCAT) 세미나가 150여명의 회원들이 참석한 가운데 개최됐다. (사진. 아이씨엔)

마틴(Martin)은 이와 함께 소형, 중형, 대형 규모의 네트워크에 적용가능한 시나리오도 마련하고 있다고 밝혔다. 이를 통해 이더캣과 TSN 인프라를 결합해 사용함으로써 자동화 시스템에서 더 빠른 실시간성 확보의 이점과 더 저렴한 시스템 구성이 가능하다고 밝힌다. 대형 플랜트 와이드 네트워크 구성에서는 100메가비트 이더캣과 기가비트 TSN의 결합이 최상의 조건이라고 말한다.

지난해 11월 이더캣 스위칭 기술이 공개된 이후, 힐셔, 허쉬만, MOXA, 자일링스와 같은 주요 산업용 스위치 업체들이 지난 4월 하노버메쎄에서 이 기술을 채택하기고 공식화했다. 이들을 통해 향후에는 오픈 모드 디바이스 없이도 이더캣(EtherCAT)과 TSN과의 연결이 가능해 질 것라는 설명이다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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“산업용 클라우드 통신으로 엣지에 집중”

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크리스토프 훙어(Christof Hunger) 힐셔 프로덕트 매니저

[피플] 크리스토프 훙어(Christof Hunger) 힐셔 프로덕트 매니저

힐셔, netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스 활용 방안 제시

산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft fur Systemautomation mbH)는 11월 2일 서울 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자간담회를 개최하고, 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안을 제시했다.

크리스토프 훙어(Christof Hunger) 힐셔 프로덕트 매니저는 인더스트리4.0과 산업용사물인터넷, 스마트팩토리라는 용어는 모든 것이 4차산업혁명과 관련된 용어라며, 힐셔에서는 ‘산업용 클라우드 통신’으로 정의한다고 밝혔다. 그리고 이는 netIOT기술을 기반으로 한다.

한마디로 산업용 클라우드 통신은 필드 디바이스 단으로부터 I/O 디바이스를 수집하고 이를 정렬하고 해당 데이터를 엣지 게이트웨이로 전송하며, 다시 이 데이터는 클라우드로 업로드되는 구조를 가진다.

크리스토프 훙어(Christof Hunger) 힐셔 프로덕트 매니저

크리스토프 훙어(Christof Hunger) 힐셔 프로덕트 매니저

산업용 클라우드 통신의 3단계
크리스토프 훙어 매니저는 이 산업용 클라우드 통신 솔루션으로 netIOT를 제시했다. 힐셔의 netIOT는 3가지 기술 단계로 구분된다.

첫번째 단계는 필드단으로, 힐셔 netIOT 인터페이스가 담당한다. 필드단에 있는 데이터를 수집하고 관련성이 높은 데이터를 정리하고 해당 데이터를 더 상위 단계로 전송하는 것이다.

두번째 단계는 netIOT 엣지 단계이다. 엣지 게이트웨어로써 OT와 IT단을 연결하는 것이다. 여기에서의 요건은 데이터를 압축하고, 사전처리해 클라우드 단으로 보내는 역할을 한다.

세번째는 netIOT 서비스이다. 엣지 게이트웨이와 클라우드간의 인터페이스에 해당된다. 엣지를 이용한 다양한 클라우드와 연결하는 것이다. 여기에는 표준 기술이나 커넥터가 사용될 수 있다.

그는 “IOT 기술에서 중요한 것은 필드 디바이스에서 제공하는 데이터를 잘 정리하고, 클라우드상에 있는 애플리케이션이 그 데이터를 잘 이해할 수 있도록 해야 하는 것”이라며, 여기에서 ‘시맨틱’이 중요한 부분을 차지하게 된다고 말했다. 그리고 그는 “힐셔는 netIOT 인터페이스 영역에서 확장가능한 솔루션을 임베디드된 솔루션으로 제공하고 있다. 필드디바이스에서 표준적인 실시간 이더넷 통신도 가능하지만, 더불어 IOT 통신도 가능해 질 것이다.”라고 밝혔다.

산업용사물인터넷에서의 주요 이슈
IOT 통신에서 현재 시장에서는 2가지 이슈가 있다. 즉 OPC UA (Open Platform Communication Unified Architecture)와 MQTT (Message Queue Telemetry Transport)다.

MQTT는 M2M 통신용 간단한 메시지 프로토콜로 이미 여러 클라우드 시스템에 도입되어 사용되고 있다. 견고하고, 플랫폼 독립적이고, 코드가 가볍기 때문에 구현하기가 쉽다.

MQTT와 달리 OPC UA는 원시 데이터 뿐만 아니라 메타 데이터를 이용한 객체 기반 정보 모델을 이용한다. 시장에서는 OPC UA가 유럽에서 주요하게 사용되고 있으며, 미국에서 중요성이 높아지고 잇으며, 한국을 비롯한 아시아에서 중요하게 받아들여지고 있다.

또다른 중요한 기술은 netPROXY이다. 넷프록시는 프로토콜 독립형 객체 모델이다. 특징으로는 프로토콜 독립형이라는 것. 그리고 객체모델이라는 것이다. 최근 필드 디바이스 구성된 것을 보면, 새로운 프로토콜이 들어올 때 마다 애플리케이션 영역에서 추가적인 작업이 필요하다. 이 문제를 netPROXY가 해결한다.

최근 IOT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다. 이러한 모든 새로운 서비스는 필드 디바이스의 정보를 기반으로 한다. 문제는 디바이스 제조업체들이 이러한 IOT 관련 데이터를 어떻게 제공하고, 클라우드 애플리케이션이나 엣지 게이트웨이를 통해 완전하게 활용할 수 있느냐이다.

필드 디바이스는 통상적으로 PROFINET 또는 EtherNet/IP와 같은 산업용 이더넷 프로토콜을 통해서 확정적 I/O 데이터를 PLC로 전송한다. 또한 디바이스는 이상적으로 OPC UA나 MQTT를 통해서 IOT 관련 정보를 엣지 게이트웨이나 클라우드로 전송한다.

디바이스 제조업체들은 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 디바이스에 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있다.
힐셔의 netIOT 인터페이스는 임베디드 설계를 위한 확장형 솔루션으로 유연성이 뛰어난 다중 프로토콜 칩 netX부터 즉시 솔더링 가능한 netX 칩 캐리어 및 플러그형 모듈에 이르기까지 완벽한 통신 인터페이스 형태로 포괄적인 솔루션을 제공한다.

힐셔는 다양한 유스케이스를 제공하며, 이는 제조 라인 현장의 디바이스에 IOT 기능을 제공하는 방법이다. 첫번째 유스케이스는 고객이 새로운 제품을 개발을 할 때 편의성을 위해서 프로토콜 독립적인 호스트 인터페이스를 제공하는 것이다. 두번째 유스케이스는 소프트웨어를 통해서 IOT 기능을 기존의 netX 모듈을 업그레이드해서 제공하는 것이다.

IOT 필드 데이터가 중요하다
크리스토프 훙어 매니저는 “산업용 클라우드 통신은 상단에는 다양한 클라우드 서비스가 존재하며, netIOT는 이들 클라우드 서비스와 엣지 등 하위단과의 인터페이스를 제공한다.”고 설명했다. 그리고 “OT와 IT 사이에는 netIOT 엣지, 즉 엣지 게이트웨이들이 존재하며, 하단에는 netIOT 인터페이스로 실제 필드에서 필드 디바이스들이 통신할 수 있도록 한다.”고 밝혔다.

많은 전문가들이 오늘날 IOT 비즈니스에서 새로운 가치 창출을 기대하고 잇다. 이는 결국 클라우드 상에서 제공되는 서비스를 통해 상태 모니터링이나 예지보전과 같은 새로운 가치가 만들어질 것이다.

그러나 이러한 서비스가 제공되기 위해서는 필드디바이스 (예를 들어 센서 디바이스에서 제공하는 정보)가 있어야만 이를 기반으로 서비스가 가능하다. 필드 디바이스들은 IOT 비즈니스에서 클라우드 연결이라는 매우 중요한 일을 수행해야만 한다.

필드데이터를 수집하고 정렬하고, 클라우드 애플리케이션이 해당 데이터를 이해할 수 있도록 하기 위해서 그 데이터에 메타데이터를 더해줘야 한다. 그리고 나서 해당 데이터는 전송이 돼야 한다. 이는 엣지 게이트웨이 또는 OPC UA나 MQTT를 통해서 클라우드로 전송된다.

netIOT 인터페이스

netIOT 인터페이스는 디바이스의 데이터를 IT 애플리케이션으로 연결해 준다.

크리스토프 훙어(Christof Hunger) 매니저는 “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.

상태 모니터링에서 로드셀 제조사의 경우라면 해당 로드셀에 대해 시간 경과에 따라 새로운 조정을 수행해야 한다. 이러한 관련 정보를 클라우드 애플리케이션을 통해 그 정보를 보내줘야 한다. 또한 필드 디바이스에서 필드 디바이스가 제공할 수 있는 부가가치 정보 데이터는 무엇일까를 생각해 볼 수도 있다. 예를 들어, 디바이스의 온도에 대한 정보가 될 수도 있고, 드라이브에서 불균형(진동)이 발생했을 때에 이에 대한 정보가 될 수도 있다. 이러한 정보 취합을 통해서 상태모니터링이나 예측정비가 가능해지는 것이다.

그는 “이 작업은 디바이스 제조사가 수행하는 영역”이라며, “자신의 디바이스에서 핵심 부가가치 데이터는 무엇인가를 파악하고 활용방안을 찾아야 한다. 이때 산업경쟁력에서 우위를 가질 수 있는 것이다.”라고 전했다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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