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테크놀로지

RFID 기술과 응용, 국제적인 치수 및 경제적 의미

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RFID는 비 접촉 무선인식 기술로서 기존의 바코드가 갖고 있는 인식속도, 저장능력 등을 획기적으로 향상시키어 물류산업에 혁신적 변화와 유비쿼터스 국가, 사회, 도시 등의 건설에 무선네트워크, 센서와 함께 핵심 인프라 기술이다. 이러한 RFID에 대하여 최근 국제표준화기구 ISO에서는 관련 통신, 식별코드, 성능시험방법 등 대부분의 기술표준 제정을 완료하였으며. 우리나라는 ISO 규격 12종을 KS 규격으로 제정하였다. 또한, 컨테이너 보안용 전자봉인, 공급망관리(SCM)등의 응용표준 등은 여러 시범사업을 거쳐 완성단계에 있다.

RFID  이미지

일반적인 용어로 RFID는 라디오 주파수 전송 또는 라디오 전파를 사용하여 물체나 사람을 인식하는 방식을 나타낸다. 인식은 자동으로 읽을 수 있는, 마이크로칩에 저장된 물체, 사람, 정보를 인식해주는 고유번호에 의하여 가능하다. 최근의 기술 발전에 따라, 자동인식 데이터 포착 산업은 RFID를 활용할 수 있는 새로운 응용분야를 찾기 위한 모든 노력을 기울이고 있다.

지난 30년간 정보 기술(IT)처럼, RFID 기술은 보다 강력해지고 소형이며 가격이 저렴해지고 있다. 기본 RFID 시스템은 세 가지 성분으로 구성되어 있다:

– 안테나 포함 파워 장착 및 파워 비장착 마이크로칩으로 구성된 태그

– 정보를 송수신하는 태그와 안테나가 달린 리더기

– 태그 정보를 중앙 저장장치로 기록, 전송하는 미들웨어

RFID 태그

현재 두 가지 타입 – 수동형 태그와 능동형 태그 -의 태그가 사용중이다. 수동형 태그는 내장 전원이 없으며, 리더기가 만든 전자기장에 의하여 전원을 공급받는다. 능동형 태그는 내부 배터리로 전원 공급을

받으며 리더기가 정보를 호출하는 것을 감지한 때에 로컬 리더기로 데이터를 전송하는 방식으로 전원을 공급받는다. 배터리가 있는 태그는 일반적으로 배터리가 없는 것보다 크며, 능동형 태그는 리더기와 함께 리딩 범위가 길며, 수명은 배터리의 한계수명에 따라 정해진다. 수동형 태그는 크기가 작으며 수명에 제한이 없다. 능동형 태그와 비교하여, 수동형 태그는 환경 및 전원 제한으로부터의 간섭 때문에 전송 범위가 제한된다.

대다수의 현재 소매업 응용 분야는 수동형 태그로 설계된다. 능동형 태그는 현재 방위나 군대 운영에서 사용된다. 또한, 태그가 운전자가 요금 계산소에서 지불하기 위하여 멈추는 것보다는 리더기를 지나가는 것으로 요금을 지불할 수 있게 해주는 선불 방식에 태그가 연결된 EZ 패스)같은 기술에서 보여진다.

RFID 비교

 

또다른 RFID 태그의 고유 특징은 바코드 보다 많은 정보를 전송할 수 있다는 것이다. 게다가 태그의 정보가 지워지고, 다시 쓰거나 조정한 경우 재사용이 가능한 태그는 데이터 업데이트를 가능하게 해주며 그러므로 보안 및 인식 응용분야에서 보다 유용하게 쓰일 수 있다.

RFID에 대한 관심이 높아짐에도 불구하고 기술적인 과제는 여전히 존재한다. 라디오 주파수의 사용은 파렛트 또는 품목에 명확한 송수선이 직결된 배치의 필요를 제거해주지만, 금속이나 액체 같은 전도물질은 전자기를 반사한다. 이는 금속 커피캔, 컨테이너, 샴푸통같은 금속 표면에 태그 부착이 문제될 수 있으며, 또한 이는 가끔 인식률을 저하시킬 수 있다. 기타 근접 전송에서의 전자파 간섭은 태그 성능 및 태그에서 리더기로 가는 통신에 영향을 줄 수 있다. 반사 및 회절같은 물리적인 효과 역시 태그 성능에 영향을 미칠 수 있다.

다양한 RFID 시스템, 회사, 국가간의 비호환성은 RFID 기술의 광범위한 개발에 문제로 대두된다. 기술표준, 주파수, 파워레벨이 RFID 시스템의 성공적인 글로벌 상호 호환성을 위한 필수적인 이슈이다. 태그와 리더기를 위한 기술적인 표준을 개발하고 정의하고자 하는 노력이 수행중이며, 일반적인 표준은 목표로 남아있다. 이처럼, 나라마다 운영 주파수 범위, 허용 가능한 전송 기준, 허용 가능한 전원 제한에서의 차이점은 운영상 제약으로 작용한다.

신소자 컴퓨터 프로세서를 위한 잠재성 및 현재 연구 개발 능력에 관하여, 어떤 연구자들은 향후 RFID 태그 및 기타 응용을 위한 유기 마이크로 프로세서 개발을 고려하고 있다. 예컨대, NIST는 플라스틱 같은 대부분 또는 전체가 유기 물질로 된 RFID 기기에 실리콘이나 무기 물질로 대치하는 기술적인 타당성을 주시하고 있다. 이와함께 기타 재료, 태그, 칩 디자인, 제조 및 제작에서의 현재진행중인 연구는 견고하고 기능적인 태그를 만들 수 있을 것이다.

RFID 리더기 기술

RFID 리더기는 다양한 기능을 수행한다:

호출 신호 송신으로 태그를 활성화, 수동형 태그로의 전력 공급, 태그로 보내는 데이터 신호를 인코딩, 태그로부터 받은 데이터를 디코딩. 리더기는 전자기파를 방출하는 이동식이자 고정식 기기이다. 출력전원 및 라디오 주파수는 태그가 읽을 수 있는 범위를 결정한다. RFID 시스템은 전형적으로 30 KHz ~ 50 KHz(저주파수), 850MHz ~ 950 MHz, 2.4 GHz ~ 2.5 GHz (극초단파) 사이의 주파수 범위에서 작동한다.

기타 주파수 밴드는 RFID 응용에 사용되며 이는 특정 응용이 될 수도 있다. 예를 들면, 자동차 원격시동키 등, 저주파수에서 운영되는 시스템은 비용이 적게 들고, 짧은 리딩 범위를 가진다. 역으로, 고주파 시스템은 비용이 더 들지만 빠른 리딩 속도 및 긴리딩 범위를 가진다.

산업 자료에 의하면, 현재 리더기 설계에서 거의 변화가 없으며, RFID가 응용 부분에서 개발됨에 따라 응용 소프트웨어는 리더기의 기능성을 결정하게 될 것이다.

이는 다음을 포함한다:

리더기가 한 번에 하나의 태그 이상을 읽는 것을 막아주는 충돌 방지 소프트웨어, 리더기가 모든 태그를 읽을 수 있다는 것을 보장해주는 검정능력, 다양한 전송 리더기간의 간섭을 최소화시키는 조치, 전송받은 데이터에 비승인 접근을 막아주는 보안 조치. 유망한 기술 개발의 예시는 모든 기술 플랫폼을 뛰어넘는 능력이 있는 미국의 벤처 회사에 의해 개발된 리더기이다. 이것은 리더기가 동시에 다양한 형식의 태그를 읽을 수 있게 할 뿐 아니라 데이터를 프로세스화하고 운영하게 프로그램화하게 해준다.

RFID 미들웨어

RFID 시스템의 제3의 성분을 구성하는 RFID 미들웨어는 기업의 재고 또는 인식 운영 시스템과 결합된 컴퓨터 하드웨어, 데이터 프로세스 소프트웨어로 구성된다. 미들웨어 플랫폼은 운영 시스템, 데이터 저장, 다양한 태그의 입력을 가시적인 추적 또는 인식 데이터로 전환시키는 알고리즘을 프로세스화하는 것을 제공한다. 미들웨어는 RFID를 사용하는 회사의 직원에 의하여 운영되거나 IT 서비스 제공자의 하청에 의하여 운영된다. 할 수 있게 개발되며, 태그, 리더기, 미들웨어 설계가 성숙되었을 때에만 가능하다.

아이씨엔 매거진 2006년 창간준비호

자율주행차

자율주행자동차 핵심기술, ADAS에 주목

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몇년전만 해도 먼 미래의 일로만 여겨졌던 자율주행자동차의 상용화가 점차 가시화되고 있다. 지난 1월 미국에서 열린 CES의 최대 이슈도 자율주행자동차였다. 자율주행자동차의 상용화를 앞당기는 기술로 제시되고 있는 한 분야가 첨단운전자지원시스템인 ADAS다. 이에 ADAS가 어떻게 자율주행에 기여하는지 알아본다. [편집자 주]

ADAS가 어떻게 자율주행에 기여하는가

ADAS가 어떻게 자율주행에 기여하는가 (이미지. 현대자동차)

몇년전만 해도 먼 미래의 일로만 여겨졌던 자율주행자동차의 사용화가 점차 가시화되고 있다. 지난 1월 미국에서 열린 CES에서 최대 이슈도 자율주행자동차였다.

미국 교통부 도로교통안정청(NHTSA)에 따르면 자율주행발전단계는
▲1단계: 조향 또는 가감속 제어보조
▲2단계: 조향과 가감속 제어 통합보조
▲3단계: 돌발 상황시 수동전환을 전제로하는 부분적 자율주행
▲4단계: 완전자율주행단계로 구분된다.

1, 2단계는 운전자를 보조하는 낮은 수준의 자율주행이고 3, 4단계는 자동차가 스스로 운행하는 높은 수준의 자율주행이다. 시장조사기관인 HIS는 2035년 자율주행차는 1180만대로 증가하고 2050년에는 대부분의 자동차가 자율주행차로 대체된다고 전망했다. 2030년 대부분 자동차에서 리어뷰 미러, 클랙슨, 사이드 브레이크가 사라지고 2035년에는 핸들과 엑셀·브레이크 페달도 없어질 것이라는 분석이다.

자율주행자동차를 위한 최신의 기술적 접근은 ADAS(Advanced Driver Assistance System, 첨단운전자지원시스템)로부터 시작된다. 스트래티지 어낼리틱스(Strategy Analytics)에 따르면 세계 ADAS 시장규모는 2016년 160억달러에서 2021년 370억달러까지 연평균 18%씩 성장할 것으로 전망했다.

자율주행에 있어서 ADAS는 가장 중요한 기술로 꼽힌다. 이 기술은 센서로 차량주변을 감지해 자동으로 제동을 걸거나 전방에 있는 차량과 간격을 유지하는 크루즈 기능 등을 구현해 낸다.

(이미지. 네이버랩스)

네이버의 기술연구개발 법인 네이버랩스(대표 송창현)는
지난해 3월 일산 킨텍스에서 열린 ‘2017 서울모터쇼’ 프레스데이에서 자율주행, 커넥티드 카, 3차원 실내 지도 등 생활환경지능 기반 기술
을 공개했다. 이날 공개한 네이버랩스 자율주행차는 국내 IT기업 최초로 국토부 도로주행 임시허가를 받은 차량으로 현재 실제 도로에서 실험 주행 중이다. 이 차량은 미국자동차공학회(SAE-Society of Automotive Engineers)의 자율주행 기준 레벨3 수준의 자율주행 기술을 갖추고 있으며, 완전자율주행(레벨4) 단계를 달성하기 위해 기술 개발 중이다.(이미지. 네이버랩스)

정부, 대형 상용차 ADAS 장착에 600억원 지원

우리나라 정부도 국민 안전 확보를 위해 올해부터 내년까지 총 600억원을 들여 트럭·버스 등 대형 상용차에 첨단운전자보조장치(ADAS) 장착을 지원할 전망이다. 최근 전자신문 보도에 따르면, 국토교통부는 올해 300억원, 2019년 300억원 등 총 600억원을 투입해 대형 상용차 ADAS 장착 지원 사업을 실시한다. 2년간 진행되는 사업은 ADAS 장착 비용의 최대 80%(국비 40%·지자체 40%), 금액은 최대 40만원까지 지원한다.

정부는 지난해 12월 교통안전법 시행 규칙을 개정하고 ADAS 장착 의무화 대상을 여객운송 사업자가 운행하는 길이 9m를 초과한 승합차량과 화물운송사업자가 운행하는 총 중량 20톤을 이상의 화물·특수자동차로 확대했다. 정
부는 2019년 말까지 계도 기간을 두고 2020년부터 미장착 차량에는 100만원의 과태료를 부과할 계획이다.

국토부에 따르면 ADAS 의무 장착 대상 차량은 약 15만대다. 국토부는 올해 대형 버스 7만5000대, 2019년 대형 화물차(트럭) 7만5000대를 각각 지원할 계획이다. 오는 2월부터 3월까지 보조금 지원 대상 ADAS 성능 시험을 실시하고, 3~4월부터 보조금 지원을 시작한다.

국토부는 이번 사업 실효성을 높이기 위해 성능 시험 기준을 대폭 강화한다. 성능 시험은 국토부 산하 교통안전공단과 자동차안전연구원(KATRI)이 주관한다. 게다가 기존 성능 시험을 통과한 제품도 새로 성능 시험을 치뤄야
한다. 보조금 지원 대상 ADAS 제품은 전방추돌경보장치(FCWS), 차선이탈경보장치(LDWS) 두가지 모두 정상 작동해야 한다. 총 7번 시험 중 5번 이상 정상 작동해야 한다. 단 2번 연속 오작동 하면 자동 탈락된다. 또 TTC(충돌까지 남은 시간) 설정 값도 최대치와 최소치 범위가 15% 이내로 제한한다. 이는 과거 시험에서 일부 업체들이 시험마다 TTC를 다르게 설정해서 통과한 것에 대한 보완책이다.

시험 시나리오도 기존 3가지에서 5가지로 늘어난다. 시험 시나리오는 △시속 72㎞ 주행중 전방 차량 정지 △전방 정차된 차량을 향해 시속 72㎞ 주행 △시속 32㎞ 주행 중인 전방 차량을 향해 시속 72㎞ 주행 △전방 차량이
정지해있고, 좌우 차선에 차량이 있는 상태에서 시속 72㎞ 주행 △시속 40㎞ 저속 주행 등이다.

국토부는 이번 시험 결과를 교통안전공단 홈페이지에 공개할 계획이다. 시험을 통과한 제품에 대해서만 보조금을 지급한다. 탈락 차량의 정보는 공개하지 않고, 보조금 지원도 하지않는다.

국토부 관계자는 “대형 상용차 ADAS 보조금 지원을 위한 성능 시험은 안전성을 살피기 위한 것으로, 국제 기준과 국내 실정을 모두 고려한 것”이라며 “다만 성능 시험은 인증이 아니라, 보조금 지원을 결정하는 기준일 뿐”이라고 설명했다.

국토부는 이번 사업에서 ‘국민 안전 확보’를 최우선 과제로 내세웠다. 2016~2017년 교통안전공단과 도로공사가 주관한 ADAS 장착 연구사업과 화물복지재단이 주관한 시범 사업에서 선정된 ADAS 제품 성능이 떨어져 사고 예방효과가 크지 않다고 판단한 것이다.

오승모 기자, 박은주 기자 news@icnweb.co.kr

ADAS (첨단운전자지원시스템)의 종류

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[이미지 및 도움말. 현대자동차]

 

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스마트공장

사이버 공격으로부터 프로세스 제어 시스템 보호하기

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사이버 보안은 프로세스 제조 업체들에게 점점 더 긴박한 관심 사항이 되고 있다. 바이러스 스캐너, 방화벽 및 암호만으로는 더 이상 해커들로부터 충분한 보호를 제공하지 못한다. 그들에게 필요한 것은 각각의 독특한 상황에 대해 맞춤화된 포괄적인 보안 솔루션이다.

최대 보안을 위한 이중 방화벽

최대 보안을 위한 이중 방화벽: 프로세스 제어 시스템으로부터의 데이터는 먼저 주변 구역(perimeter zone)으로 전송되고 그 다음에 외부로부터 접근될 수 있다.

프로세스 제조 공장의 생산 및 자동화 수준은 상호간에 그리고 인터넷에 대해 점점 더 긴밀하게 상호 연결되고 있다. 그러나 연결성의 장점에는 바이러스와 트로이 목마 그리고 웜(worm)과 같은 악의적인 소프트웨어를 통한 파괴 행위와 조작에 대한 더욱 높아진 취약성이 수반된다. 이러한 위협이 지속적으로 성장함에 따라 기업들은 자신의 시스템을 보호하기 위한 최선의 방법을 찾고 있다.

2016년 하노버 국제 박람회에서, 독일의 디지털 산업 연합 Bitkom은 이미 그러한 위험이 얼마나 중대한지에 대해 발표하였다. 디지털 산업 연합에 의해 실시된 504개 제조 업체에 대한 조사에 의하면 지난 2년간 대상 업체의 69%가 데이터 도난, 산업 스파이 또는 파괴 행위의 피해를 입었다는 것이 밝혀졌다. 사고의 1/3 이상을 차지하는 가장 일반적인 피해는 스마트폰, 컴퓨터 또는 태블릿의 도난이었다. 그 밖의 18%는 사업 운영을 방해하거나 지장을 줄 목적으로 하는 파괴 행위를 보고하였다.

계획과 위험 평가

바이러스 스캐너, 방화벽 및 암호는 이미 모든 IT 보안 솔루션의 표준적인 구성요소이다. “그러나 사이버 공격으로부터 프로세스 제어 시스템을 보호하기 위해 이러한 조치만으로는 충분하지 않습니다.” B&R의 프로세스 자동화 사업 부서의 관리자인 Martin Reichinger는 말한다. Reichinger에 의하면, 모든 공정 플랜트에 대한 설계 프로세스에는 사이버 보안을 위한 포괄적 계획을 개발하는 데 이용될 수 있는 위험 평가가 포함되어야 한다고 한다. 결국 올바른 보안 전략은 프로세스, 기반구조 및 그 밖의 현장 조건에 좌우된다. “사이버 보안에 관한 한 모든 상황에 적합한 단일 솔루션은 존재하지 않습니다.” Reichinger는 이렇게 힘주어 말한다.

특히 심각한 보안 위험은 취약한 암호, 소프트웨어 업데이트 설치 실패 그리고 USB 메모리를 통한 손쉬운 접근 등에 의해 제기된다.

특히 심각한 보안 위험은 취약한 암호, 소프트웨어 업데이트 설치 실패 그리고 USB 메모리를 통한 손쉬운 접근 등에 의해 제기된다.

최대 가용성을 위한 보안 셀(security cell)

보안 개념의 한 가지 구성요소는 공정 단계들을 특정 업무의 사이버 보안 셀들로 격리시키는 것이 될 수 있다. 이것은 전체적으로 시스템의 가용성을 보장하는 데 도움이 될 수 있다고 Reichinger는 설명한다. “특정 기반구조 요소가 공격에 의해 영향을 받는 경우에도 다른 셀들은 운전을 지속할 수 있습니다. 한 셀 내의 위협은 그 셀만으로 제한됩니다.”

만약 예를 들어 버퍼 컨테이너(buffer container)의 부재와 같은 이유로 인해 셀로 분할하는 것이 적합하지 않다면, 대안으로써 접근과 운전에 대한 특정 업무의 사용자 권한을 할당함으로써 시스템을 보호할 수 있다. “중요한 것은 모든 생산 레벨을 고려하여 이러한 책임 영역을 정의하는 것입니다.” Reichinger는 말한다. 근본적인 원칙으로써 접근 허가는 절대적으로 필요한 경우에만 허용되어야 한다.

이중 보호를 위한 이중 방화벽

“사이버 공격으로부터 프로세스 제어 시스템을 보호하는 방법은 여러 가지가 있습니다.” Reichinger는 말한다. 조작 방지는 언제나 중요한 기능이다. 보안 구조는 반드시 중요한 데이터의 조작에 대한 최대한의 보호를 제공하도록 설계되어야 한다.

프로세스 제어 시스템에 대한 가장 중요한 규칙은 제어 시스템을 비무장 지대(demilitarized zone: DMZ)라고 알려진 보안이 갖춰진 경계 네트워크에 의해 상위 시스템으로부터 격리시키는 것이다. 프로세스 시스템으로부터의 데이터는 먼저 이 경계 네트워크에 전송된 다음에 외부로부터 접근이 가능하다. 경계 네트워크는 개별적인 연결을 허용하는 3중 홈(triple-homed) 방화벽이나 두 제조사로부터 공급된 2개의 방화벽에 의해 보호된다.

개별 공정 단계를 보안 셀로 구분하면 성공적인 공격이 이루어지는 경우라도 영향을 그 셀로 제한하는 데 도움이 된다.

개별 공정 단계를 보안 셀로 구분하면 성공적인 공격이 이루어지는 경우라도 영향을 그 셀로 제한하는 데 도움이 된다.

“대부분의 경우에, 이러한 솔루션은 방화벽이 손상되는 경우에 공역을 검출하고 차단할 수 있는 충분한 시간을 제공합니다.” Reichinger는 말한다. 또한 실시간으로 허용되지 않은 운전을 검출하기 위한 심층 패킷 검사(deep packet inspection) 기술도 이용된다.

특히 보안에 강한 SQL 데이터베이스

Reichinger에 의하면 APROL 의 가장 중요한 장점에는 SQL 서버가 외부 네트워크에 배타적인 읽기 전용 접근만을 허용한다는 점이라고 한다. 이것은 처음부터 서버 상의 데이터를 조작할 수 있는 해커의 능력에 심각한 지장을 초래한다. 또한 APROL 서버에는 통합된 방화벽이 갖춰져 있다. “방화벽은 최초 기동 시에 자동적으로 설치되고 설정됩니다.” Reichinger는 말한다. APROL은 가능한 최선의 보안을 제공하기 위해 SUSE Linux Enterprise Server 12 SP4 운영체계를 기반으로 한다.

공격 지점의 최소화

독일 연방 정부 정부 보안청(BSI)은 시스템 소프트웨어를 강화할 것을 명시하고 있으며, B&R은 APROL 4.0 또는 그 이상으로 이 요구사항을 충족시킨다. 이들 버전에는 프로그램의 의도된 태스크를 충족시키기 위해 프로그램 기능에 필수적인 소프트웨어 컴포넌트와 기능만이 포함되어 있다. 공격자들은 흔히 처음부터 그곳에 있어야 할 필요가 전혀 없는 프로그램을 악용함으로써 서버에 접근하게 될 수 있는 경우가 있다. “마찬가지로, 사용되지 않는 포트와 하드웨어 인터페이스를 차단하는 것도 중요합니다. 그렇지 않으면 누군가가 USB 메모리 장치를 삽입하고 악의적인 소프트웨어를 업로드할 수 있게 되기 때문입니다.” Reichinger는 지적한다.

그는 마지막 고려사항으로 결론을 내린다. “최선의 보안 설계라도 사용자의 일상적인 부주의한 행위까지 보호하지는 못합니다.” 특히 심각한 위험 부담은 취약한 암호, 잘못 유지되는 사용자 허가 및 소프트웨어 최신 상태 유지 실패에 의해 제기된다. “보안은 반드시 시스템 전체 수명 주기에 걸쳐서 공장 운영자의 최고의 우선순위가 되어야 합니다.”

안전과 보안

안전과 보안은 산업 생산의 결정적으로 중요한 두 가지 측면이다. 안전 기술은 인간이 자신이 운전하는 기기에 의해 피해를 당하는 것을 방지한다. 안전 기술은 반드시 사고가 발생하기 전에 위험을 제거하는 데 충분할 정도로 기계나 생산 라인이 자동적으로 차단되거나 속도를 줄이는 것을 보장해야 한다. 반면에 보안 기술은 시스템이 인간에 의해 의도적으로 조작되는 것을 방지한다. IT 분야의 보안 위협에는 트로이 목마, 바이러스 및 해커 공격이 포함된다. 인간과 기계가 점점 더 밀접하게 운영됨에 따라 안전과 보안은 모두 중요성이 높아지고 있다.

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산업용사물인터넷

산업용사물인터넷(IIoT)이 가져온 제조환경의 변화

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B&R 오렌지박스, 브라운필드에서 금맥을 찾다

데이터는 미래의 통화(通貨)다. 오늘날의 브라운필드 공장과 기계 표면 바로 아래에 묻혀 있는 정보의 보고를 발굴하기 위해, B&R은 오렌지 박스(Orange Box)를 개발하였다. 이러한 현저히 단순하고도 편리한 솔루션의 최초 사용자 중 하나는 Continental의 차대 및 안전(Chassis & Safety) 디비전 내의 차량 다이내믹스(Vehicle Dynamics) 유닛으로써 최첨단 데이터 획득 및 분석 기술로 기존 공장을 개보수하는 곳이다. 구현은 몇 분 이내에 완료되었고, 관리 팀은 전반적 기기 효율성(overall equipment effectiveness: OEE)과 같은 핵심적 성능 지표의 최초 실시간 개관을 통해 즉각적인 보상을 받는다.

“과거 우리의 주된 초점은 생산 라인의 자동화 수준과 무관하게 제품 관련 주문과 주요 데이터의 수집과 분석에 관한 것이었습니다.” Manuel Krebs는 말한다. 그는 차량 다이내믹스 유닛의 중앙 제어 및 생산 IT 시스템(Central Control & Production IT Systems) 부서의 수장이다. “데이터를 현대식 제어 시스템에 통합하기 위한 옵션의 범위가 증가함에 따라, 그 초점을 현저히 확장시키고 훨씬 더 빠르고 공장 정지와 그 밖의 가동률 문제에 대해 목표를 맞춘 방식으로 대응하는 것이 가능해졌습니다.”

B&R 오렌지박스

B&R 오렌지박스, 브라운필드에서 금맥을 찾다

자동차 공급자는 여기에서 최적의 설정으로부터 편익을 누린다. “차량 다이내믹스 유닛에서는 당사의 모든 생산 현장에 대한 모든 생산 기기를 계획하고 설계합니다.” Krebs는 설명한다. “제어 기술, MES 시스템 및 생산 IT에 대한 책임은 모두 한 곳에 집중되어 있습니다. 이것은 광범위한 생산 데이터를 평가하기 위한 표준화되고 매우 구조화된 접근방식을 위한 최적의 조건을 당사에 제공해줍니다.”

기존 공장을 생산 IT에 통합하기

오래된 공장은 일반적으로 공장 소프트웨어에 개입하지 않으면 충분한 양의 데이터를 수집하고 평가하기 위한 기술적 요건을 충족시키지 못한다. 기존 공장에서 다년간의 생산 수명을 얻어내고자 하는 기업들에 대해 연결성의 이러한 간극을 메우지 않고 작업을 계속한다는 것은 허용될 수 없는 일이다. 오렌지 박스는 기존 공장을 통합시킴에 있어서 공장 조작자들이 비침투적 방식으로 그리고 최소한의 투자로 최종적 장애를 제거할 수 있는 손쉬운 방법이다. 이것은 하노버(Hanover)에 위치한 Continental Teves 회사 본사에 있는 기존 공장의 실례에서 잘 볼 수 있다. 이 공장은 오래 동안 자동차 공기 현가 시스템을 생산해왔다.

B&R 오렌지박스

스마트폰에서 영감을 얻은 사용자 인터페이스 디자인과 기능성은 어떠한 전문 지식에 대한 요구 없이 직관적인 사용을 가능하게 한다.

“B&R은 오렌지 박스를 발표한 순간부터 우리 회사의 관심을 받아왔습니다.” Krebs는 회상한다. “오렌지 박스는 당사의 브라운 필드 현장의 효율을 목표대로 개선하기 위해 우리가 필요한 해답을 얻을 수 있는 효율적이고 직접적인 방법을 약속하였습니다. 그러나 일부는 또한 기술에 대한 단순히 순수한 호기심과 열정이기도 하였습니다.” 그는 이렇게 시인한다.

공장 소프트웨어는 변함 없이 그대로

구현 요건은 명확하고 상당히 엄격하였다. 첫째, 기존의 보증이나 인증을 훼손하는 것을 회피하기 위해 기존 공장 기술은 반드시 변함 없이 그대로 유지해야 했다. 둘째, 오렌지 박스의 설치와 시운전 기간 전체를 통해 생산에는 지속적으로 지장이 없어야 했다. 셋째, 시스템을 사용하게 될 Continental 직원들에 대한 훈련 부담은 반드시 절대적인 최소한으로 유지되어야 했다. 오렌지 박스는 세 가지 조건을 모두 용이하게 충족시켰다. 바로 그러한 상황에 대해 설계된 물건이기 때문이다.

B&R은 기존 기기와 오렌지 박스 사이의 통신을 확립하는 세 가지 방식을 제안한다. 기존 컨트롤러가 필드버스 인터페이스를 갖추고 있다면 첫 번째 옵션은 그 인터페이스를 이용하는 것이다. B&R은 오렌지 박스에 가장 일반적으로 사용되는 제어 제조사들을 위한 데이터 인터페이스를 장착하였기 때문에, 나머지 작업은 적용되는 인터페이스를 선택하는 것뿐이다.

만약 컨트롤러가 직접 지원되지 않거나, 공장이 이미 적합한 필드버스 인터페이스가 전혀 없는 상태로 가동 중이라면, 오렌지 박스는 도한 갖춰져 있는 어떠한 입출력 하드웨어도 이용할 수 있다. 만약 이것조차도 옵션이 될 수 없다면, 병렬 배선과 추가 센서를 사용하여 기기로부터 데이터를 추출할 수 있다. 오렌지 박스가 지원하는 상대적으로 현대적인 라인 제어 시스템을 이미 사용하고 있었기 때문에 프로젝트 관리자들은 기존의 필드버스 인터페이스를 이용하는 가장 용이한 통합 옵션을 선택하였다.

수분 이내에 최초 데이터 제공

일단 오렌지 박스가 표준 B&R 컨트롤러와 같은 하드웨어 플랫폼을 이용하여 제어 캐비닛 내에 설치되자, 시스템은 2017년 7월에 운영되는 생산 시스템 상에서 활성화되었다. 최초의 데이터 배치(batch)는 단 수분 이내에 제공되기 시작하였다.

“우리 측과 관련된 유일한 준비는 우리에게 관심 있는 특정한 데이터 포인트를 선정하는 것이었습니다.” Krebs는 말한다. “모든 취합과 분석은 B&R 소프트웨어에 의해 다루어집니다.”

오렌지 박스의 현대식 사용자 인터페이스는 수집된 데이터를 설정하고, 분석하고, 가시화하는 작업을 매우 용이하게 해준다. 개별 데이터 포인트는 코드 한 줄도 작성하지 않고 OEE와 그 밖의 KPI 수치들을 가시화하는 그래픽을 작성하기 위해 불 대수 연산자를 이용하여 시각적 편집기에 링크될 수 있다. “프로그래밍이 아닌 설정 작업, 바로 이것이 오렌지 박스를 돋보이게 해주는 점입니다.” Krebs는 말한다.

프로그래밍이 아닌 설정 작업

mapp 기술을 통해 단순한 설정 작업이 지루한 프로그래밍을 대체한다. 오렌지 박스를 위한 사용자 인터페이스는 mapp View를 이용하여 작성되었으며, 이것은 100% 웹 표준을 기반으로 하는 B&R의 HMI 솔루션이다. mapp View는 표준형 브라우저의 어떠한 디스플레이 하드웨어 상에서도 최적의 가시화를 보장하고 모든 스마트폰 사용자에게 친숙한 직관적 운전 개념을 구현하는 것을 가능하게 만든다. 홈 화면 상의 아이콘들은 대부분의 중요한 기능에 용이한 접근을 제공한다. 그 아래에는 대시보드(dashboard)에 핵심적 효율 측정치들이 표시된다. 사용자들은 B&R의 지속적으로 범위가 확장되는 mapp 컴포넌트들로부터 필요한 기능을 선택하고 최소한의 새로운 엔지니어링 작업으로 한 번에 한 모듈씩 툴을 확장할 수 있다. 예를 들어서 공장 조작자들은 그들의 스마트폰에 경보나 그 밖에 중요한 통지를 전송하기 위해 mapp Tweet을 이용하거나 OPC UA를 통해 더 높은 수준의 데이터베이스에 백업하기 위해 mapp Data를 사용할 수 있다.

B&R 오렌지 박스

오렌지 박스 대시보드는 실시간으로 어떠한 장소로부터도 공장의 가장 중요한 효율 측정치의 개관을 빠르고 풍부하게 제공하기 때문에 필요한 경우에 충분한 정보가 제공된 조작자들이 교정 조치를 신속하고 정밀하게 취할 수 있도록 한다.

효율을 개선하기 위한 신속한 방법

오렌지 박스를 구현함에 있어서, Continental의 주된 초점은 공장 가동률에 가장 큰 영향을 미치는, 특히 계획되지 않은 공장 정지와 관련된 요인들에 대한 통찰의 획득에 관한 것이었다.

“오렌지 박스는 이러한 요인들과 그 밖의 OEE 측정치들을 신속하고 용이하게 제공해줍니다.” Krebs는 설명한다. “생산 감독자들은 자산의 효율에 관한 개관을 획득하고, 적절한 시기에 적절한 질문을 던지고, 효율을 개선하기 위한 조치를 효과적으로 추진할 수 있습니다. 바로 이것이 정확히 우리 회사가 찾고 있던 것입니다.”

mapp 기술이란 무엇인가?
B&R mapp 기술은 철저히 시험된 기성품의 소프트웨어 컴포넌트를 제공함으로써 기본적인 기계 기능을 위해 빈번히 재사용되는 프로그래밍 작업의 구현을 합리화한다. 그러면 프로그래머들은 자신의 주요 업무, 즉 어플리케이션 소프트웨어에 기계 프로세스를 구현하는 작업에 집중할 수 있다. mapp 컴포넌트들은 B&R Automation Studio 개발 환경에 빈틈 없이 통합된다. Easily configurable 설정이 용이한 mapp 컴포넌트들은 각각의 모든 디테일을 코딩해야 하는 지루한 작업으로부터 프로그래머들의 작업을 경감시킨다.

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