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

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.

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.

산업용사물인터넷(IIoT) 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 결단코 시도되어서는 안된다.
[참조.  What is Smart Manufacturing?]

IT 관점에서 제조로의 접근방식이 위험하다

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 바로 산업용사물인터넷(Industrial IoT; IIoT)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.

아이씨엔 오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr