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스마트공장

[신년기획] 스마트 제조를 위한 발판, 산업용 사물인터넷(Industrial IoT)이란?

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매켄지 컴퍼니(McKinsey & Company)에 의해 정의된 신조어인 “사물인터넷(IoT)”은 센서(sensor)나 액추에이터(actuator) 등을 어떤 사물에 집적하여 전세계의 네트워크로 연결되도록 한다는 개념이다. 매켄지는 2025년까지 사물인터넷은 5조~7조 달러에 이르는 경제적 영향력을 미칠 것으로 평가했다. 금액적으로는 차이가 있으나, 가트너(Gartner)도 오는 2020년까지 사물인터넷이 1조 9천억 달러에 이르는 경제적 영향을 미칠 것이라고 진단했다.

스마트 제조, smart manufacturing

스마트 제조, smart manufacturing

 

전문가들은 사물인터넷이 제조업 분야에 큰 영향을 미치고 있음에 동의한다. 가장 먼저, 어떤 제품을 만들 것인가에 대한 문제로 ‘산업 인터넷 (Industrial Internet)’은 더 많은 제품간 통신을 할 수 있도록 하고, 제품 자체의 기능뿐 아니라 부수적인 기능까지 더 빠른 속도로 제품의 기능을 복잡하게 하고 있다. 따라서 초기 단계 제품의 계획, 개발, 생산 공정, 서비스에 이르기까지 모든 단계가 더욱 복잡해졌지만, 더 이른 시간 이내에 제품을 개발, 완제품화하여 소비자에게 공급할 수 있는 제조업자만이 성공할 수 있기 때문이다.

예를 들어, 자체 자동 진단 기능을 탑재한 세탁기를 생각해보자. 세탁기 자체에 문제가 발견되면, 연결된 네트워크를 통해 자동으로 제조업자에게 수리, 보수가 필요함을 알리게 되고, 필요한 부품 등을 미리 주문하게 된다, 전문 수리업체를 통해 서비스를 받을 수 있도록 사전의 모든 과정을 계획해주는 시스템을 생각해볼 수 있다. 이 과정은 제조업체가 고객에게 만족할 만큼의 신속한 처리를 제공할 뿐 아니라, 장기간에 걸쳐 고객은 제조업체와 긍정적인 관계를 유지해 나갈 수 있도록 돕는다. 회사는 부품의 재고 관리가 쉽고, 유지, 보수 등의 사후관리를 위해 여러 번 고객을 방문해야 하는 수고를 덜 수 있는 장점이 있다.

산업 인터넷 Vs 산업용 이더넷
산업분야에서 상용화해 사용되는 ‘산업 인터넷’ 뿐만 아니라, 개방형 국제 표준기술로 발전한 ‘산업용 이더넷(Industrial Ethernet)’ 기술도 어떻게 스마트 제조를 위해 활용할 것인가를 고려할 필요가 있다. 산업용 이더넷은 상용 인터넷과 달리 제조라인에서의 실시간성과 고가용성을 확보한채로 이더넷 연결성을 제공하는 표준기술이다. Profinet, EtherNet/IP, Ethernet POWERLINK, CC-Link IE, EtherCAT, RAPIEnet, Foundation Fieldbus 등이 산업용 이더넷 국제 표준 기술이다.

예를 들어 보자면, 유럽에서 큰 영향력을 가진 Profinet의 경우 제조라인에서의 실시간 정보를 통해 에너지 소비를 자동으로 조절하는 시스템을 구축하고 있다. 에너지 외에도 Safety에 대한 지원도 강화하고 있다. 이들 산업용 이더넷 기술들은 대부분이 기계장비, 자동화 시스템 및 플랜트에서의 기능안전성을 제공하고 있다.

산업 인터넷(Industrial Internet)과 산업용 이더넷(Industrial Ethernet)은 비슷하면서도 어플리케이션 도메인 영역이 달라진다. 이들 모두 상용 인터넷과의 연결성을 중시하고 있다. 위에서 네트워크로 연결된 세탁기를 살펴봤다. 이는 산업 인터넷의 영역이다. 그러면, 산업용 이더넷은 산업 설비 자체를 이더넷으로 연결하는 영역이다. 물론 양쪽다 상위 MES, ERP 시스템과 연결이 가능하고, 분석시스템이나 협업시스템 솔루션의 구축도 가능하다. 여기에는 양쪽 모두 상용 인터넷의 연결을 통해 수행이 가능하다.

산업용 사물인터넷 또는 스마트 제조(스마트 공장)을 추진함에 있어 IT 업체들이 간과하는 분야가 바로, 산업용 이더넷 도메인 분야이다. 이 분야가 100% 가동되고 있다고 가정한 위에서 IT (사물인터넷) 접목을 시도하는 것이다. 그것도 100% 성공이 보장되는 기술이 아닌 조잡한 기술로! 집에 있는 전등은 네트워크가 5초 지연되어 가동된다고 해도 큰 문제는 발생하지 않는다. 사무실의 네트워크 프린터가 작동하지 않는다고 해서 사무실 건물이 폭발하지는 않는다. 집의 전등이나 사무실의 프린터에 사용하던 어정쩡한 기술로 산업현장이나 플랜트에 그대로 접목하려는 위험한 발상은 없어져야 한다.

IT 관점에서 제조로의 접근방식이 위험하다
지난 11월 11일 고리원전 4호기 연료건물내 폐기물건조기 내부에서의 화재사고.
12월 12일 LG디스플레이의 디스플레이 제조 챔버 질소누출 사망사고.

이러한 사고를 미연에 방지하기 위해서 사물인터넷(IoT) 기술이 적용될 필요가 있다. 이런 사고가 발생하지도 않아야 하지만, 2차적으로는 2건의 사고 모두 조기에 사고사실을 인지(모니터링)하지 못했다는 심각한 문제점을 안고 있다. 그래서 인지 센서와 CCD 카메라, 경보장치(스피커, SMS, 알람 등)를 통해 시스템적인 모니터링과 조처가 이뤄져야 한다. 여기까지가 산업용 인터넷을 통한 사물인터넷 기술의 접목이다. 산업용 이더넷 기술이 접목되면, 여기에 여러가지(정확성, 실시간성, 안전, 제어)가 추가된다. 그것도 동시적으로.

예를 들면, LG디스플레이의 경우에 제조 장비 내부의 위험물(질소가스)이 잔존해 있을 경우에는 챔버도어가 열리지 않도록 하는 것이다. 사고의 원인자체를 없애는 것이다. 또한 의도적으로 안정장치를 풀어놓거나 제고하고 작업을 시도할 경우, 이를 불가능하도록 하는 구조화된 안전 기준이 기술적으로 수행되는 것도 포함된다. 실제로 국제 환경에서는 이러한 기계장비의 안정성 기준이 가동되고 있다. 사고가 발생했을 경우에도 알람이 울림과 동시에 스프링쿨러의 작동이나 119 자동신고와 같은 필요조치가 진행되고, 담당자의 알림수신 여부에 대해서도 확인하는 프로세스가 진행되는 것이다. 여기에 기계장비와 원료, 건물에 대한 관리 제어 시스템이 각각으로 가동되는 방식에서 이를 통합적으로 관리함으로써, 제조 라인과 투입되는 연료(또는 위험물질), 건물 공조 및 방범 시스템이 동시적으로 수행되는 프레임워크가 요구된다. 이것이 산업용 사물인터넷(Industrial IoT)이다.

이러한 산업용사물인터넷은 스마트 제조로 가는 1단계에 해당한다. 따라서 산업 및 플랜트에서의 IT 접목은 산업에서의 특수성을 깊이 연구하고 내재화시킨 다음에 이뤄져야 한다. 그래야 스마트 제조의 2단계, 3단계로 깊이 들어가는 것이 가능할 것이다. IT 관점에서 제조를 접근하는 방식이 아니라, 제조 관점에서 IT를 접근해야 하는 것이 옳바른 방식일 것이다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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산업용사물인터넷

아나로그디바이스가 제시하는 인더스트리 4.0 가속화 솔루션

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ADI Industry 4.0

아나로그디바이스(지사장 홍사곽)는 산업용 장비 제조회사들이 인더스트리 4.0 장비를 신속히 개발할 수 있도록 하는 광범위한 인더스트리 4.0용 솔루션들을 발표했다. 새로운 솔루션들은 오늘날의 기존 공장 인프라 설비들이 차세대의 유연성과 연결성, 효율성을 갖출 수 있게 해준다.

ADI의 산업 자동화 사업그룹을 총괄하는 브렌단 오도우드(Brendan O’Dowd) 본부장은 “고객들은 인더스트리 4.0으로 빠르게 나아가기를 원할 뿐 아니라 이러한 자신들의 투자가 성공적이고 장기적인 사업 계획의 일환임을 확인하고 싶어한다”며, “오늘날에는 기업들이 기술 혁신 속도를 따라가기가 굉장히 힘들 수도 있다. ADI는 고객들이 기존 인프라를 인더스트리 4.0으로 전환할 수 있도록 즉각적인 기회를 제공하는 솔루션에 주력해 왔다. 이번에 ADI가 발표한 각각의 솔루션들은 고객들이 인더스트리 4.0으로 신속하게 전환할 수 있도록 하는 데 있어서 핵심적인 빌딩 블록 들로서, 여기에는 확정적 이더넷, 보안, 상태 기반 모니터링(Condition-based Monitoring, CbM) 기능들이 포함된다”고 말했다.

ADI의 새로운 인더스트리 4.0 솔루션

디바이스 레벨의 하드웨어 기반 보안성 및 TSN(Time Sensitive Networking) 스위칭

현재 ADI는 공장 제어 루프 내의 네트워크 종단에 보안성을 구현하고, 현장에 설치된 장비들이 보안 관련 표준 및 요건들을 충족하도록 보안 역량을 향상시키는 새로운 하드웨어 기반 신원확인 솔루션을 제공하고 있다. 이 새로운 솔루션들은 시간 동기화(802.1 AS)와 프레임 선점(802.1Qbu/br) 등의 TSN 기능을 지원하는 실시간 이더넷 멀티 프로토콜 스위치에 통합되어, OPC-UA(Open Platform Communication-Unified Architecture)를 통해 산업용 애플리케이션들을 제어한다. 보안 기능과 TSN 기능을 결합함으로써, ADI는 고객의 제품 출시와 인더스트리 4.0 채택을 가속화하는 사용하기 쉬운 모델로, 산업용 네트워크의 종단에서 혁신적인 현장 디바이스 통신 솔루션을 구현하고 있다. 이에 대한 자세한 정보는 https://www.analog.com/en/technical-articles/tsn-in-automation-where-are-we-currently.html 참조.

CbM용 ADcmXL3021 모듈

ADcmXL3021 모듈은 수상 경력이 있는 ADI의 MEMS 센서 기술을 기반으로 한 완벽한 센싱 시스템으로서, 산업 및 운송 장비 분야에서 기계의 마모 정도 및 파손 징후를 조기에 모니터링함으로써 생산성을 높이고 장비의 수리 필요성을 줄인다. 이 3축 진동 감지 모듈은 MEMS 센서와 몇 가지 신호 처리 기능들을 컴팩트한 폼 팩터에 결합하고 있어 CbM 시스템의 스마트 센서 노드 개발을 간소화하고 BoM을 크게 줄여준다. 제품 페이지 열람, 데이터시트 다운로드, 샘플 주문은 http://www.analog.com/ADcmXL3021 참조.

산업용 애플리케이션을 위한 고정밀 레이더 센서

ADI의 자회사인 Symeo GmbH는 최근 60GHz 산업용 레이더 센서 제품군인 LPR®-1DHP-200을 발표했다. 이 차세대 포지셔닝 시스템은 첨단 자동화, 운송, 생산공정 애플리케이션을 위해 밀리미터 범위의 정확도를 지원하는 고도의 정밀도와 견고한 1차원 거리 측정 기능이 특징이다. 자세한 정보는 https://www.symeo.com/en/products/distance-measurement/new-radar-product-family-lpr-1dhp-200/index.html 참조.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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산업용사물인터넷

맥심인터그레이티드, Go-IO IIoT 플랫폼으로 스마트공장 엣지 강화

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컴팩트형 PLC 레퍼런스 디자인으로 공장 서브시스템 크기 및 성능 최적화

맥심 인터그레이티드 코리아(대표 최헌정)가 Go-IO 산업용사물린터넷 플랫폼(이하 Go-IO)을 새롭게 출시했다. Go-IO는 인더스트리 4.0 디지털 공장 장비에 인텔리전스를 제공하고, 공장 내부 PLC(Programmable Logic Controller)의 엄격한 크기와 전력 필요사항을 충족시킨다.

디지털 공장은 변화하는 상황에 따라 즉시 제조 라인을 조정해야 한다. 자동화된 장비는 완전한 산업 융합을 위해 자가 진단과 최적화 기능도 요구된다. Go-IO는 최첨단 인텔리전스를 지원해 장비 상태, 상황 정보를 모니터링 및 커뮤니케이션하고 처리량과 생산성을 높여준다.

Go-IO는 제어 기능과 인텔리전스를 단일 중앙 제어 센터에서 각각의 자동화된 장비로 이동시켜 변경된 제품 사양이나 제조 요구사항에 장비가 즉각 대응하도록 한다. 이 레퍼런스 디자인은 이전 버전인 포켓 IO보다 전력 소비는 50%, 크기는 10배 더 작아 (1입방 인치 이하) 한층 까다로워진 PLC의 크기 및 전력 필요사항을 만족시킨다.

신용카드 절반 크기에 17가지로 구성 가능한 IO(Input/Output)가 집적된 Go-IO는 자동화된 공장 서브시스템(subsystem)에서 산업용 IoT의 잠재력을 최대한 이끌어내고 생산성을 향상시키는 자가 진단 기능을 구현한다.

유연하고 견고한 오픈소스 Go-IO는 산업∙빌딩 자동화, 산업용 로봇 분야에 이상적이다. Go-IO에는 ▲12개의 고집적 IC ▲다중 디지털 IO 구성을 지원하는 17개 IO ▲아날로그∙ 디지털 센서 모두에 범용 IO 인터페이스를 제공하는 4채널 IO 링크 마스터 ▲시간에 민감한 상태 및 상황 정보를 로컬 데이터 레이크(data lake)나 클라우드에 업로드하기 위해 안정적인 멀티 드롭 데이터 네트워크를 제공하는 강력한 25Mbps 절연 RS-485 통신 채널이 포함된다.

IHS 마킷(IHS Markit)의 로비 갈로소(Robbie Galoso) 수석 리서치 애널리스트는 “산업용 IoT를 구현하려면 자동화된 최첨단 공장 장비 내 스마트 커넥티드 센서와 PLC 수를 늘려야 한다. 이런 디바이스 도입을 가속화하는 솔루션은 자동차, 화장품, 스포츠 장비에 이르기까지 다양한 상품을 제조하는 과정에서 그 가치를 입증할 것”이라고 말했다.

맥심 인터그레이티드 제프 드앤젤리스(Jeff DeAngelis) 인더스트리 및 헬스케어 사업부 총괄은 “공장과 제조 시설이 점점 더 많은 자동화된 기계에서 데이터를 수집하기 때문에 PLC는 하부 조립 라인이나 복잡한 기계 등에 맞게 크기가 작아져야 한다”며 “Go-IO는 생산성을 높여줄 뿐만 아니라 실시간 중요 의사결정을 위해 필요한 기계의 상태 및 상황 정보를 제공한다. 차세대 산업용 IO 솔루션으로 산업 융합을 촉진시킬 것”이라고 밝혔다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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미분류

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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