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Web 2.0 시대의 Instrumentation 2.0은 무엇인가

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지난해말 타임지(The TIME)는 올해의 인물로 Web 2.0 세대를 살아가는 사람들,‘YOU’를 선정한 바 있다. 이를 계기로 Web 2.0에 대한 관심이 크게 떠올랐다. Web 2.0이란 이용자 참여 중심의 인터넷 환경을 뜻한다고 할 수 있다. 기존 인터넷이 세계를 하나로 묶어주는 웹 1.0 환경이었다면, 인터넷망의 광대역화와 디지털 기기의 발달에 따라 누구나 손쉽게 멀티미디어 콘텐츠를 생산해 인터넷에서 공유할 수 있도록 한차원 업그레이드된 환경이 바로 웹 2.0이라고 할 수 있다.
Instrumentation 2.0
지난 수십 년 동안 제품 개발 엔지니어 및 테스트 엔지니어들은 계측기 제조사에서 미리 지정해 준 계측기의 프런트패널 메뉴 기능을 바탕으로 제품 검사를 수행해 왔다. 전자 산업이 급격히 발전하면서 제품 설계 과정이 복잡해지고 나아가 테스트 과정도 복잡해 졌다. 하지만 시장은 제품 출하 간격(Time-to-Market)을 단축하도록 요구한다. 따라서 테스트 현장에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법을 여러 경로로 모색하는 중이다.
이전에는 고가의 턴키(Turn-Key) 솔루션을 구입하거나 정확한 필요 사항을 만족시킬 수 없는 범용 솔루션으로 만족해야 했다. 그러나 오늘날의 테스트 및 측정 산업은 소프트웨어의 기능을 주된 축으로 하는 사용자 정의 접근 방향으로 이동하고 있다. 이러한 변화는 최신 프로세서 기술, 버스 아키텍처, 그리고 FPGA 기술이 더욱 가속화 시킨다.
사용자가 직접 자신의 계측기를 정의할 수 있는 방식은 새로운 기술 패러다임에서 출발했으며, 이는 “Instrumentation 2.0”이라고 부를 수 있다. 또한 Instrumentation 2.0은 사용자가 직접 정의할 수 있는 소프트웨어 기반의 계측 방법이라고 정의할 수 있다.
최근 유행하는 “Web 2.0”과 마찬가지로 Instrumentation 2.0의 중심에는 사용자의 용도에 맞게 계측기의 기능을 변경시킬 수 있는 소프트웨어 기술이 자리한다. Web 2.0 트렌드의 대표적인 사례인 블로그나 UCC 는 사용자가 직접 웹 페이지의 내용을 관리하고 개별화 시킬 수 있는 웹 기반의 플랫폼이라 할 수 있다. 그리고 이 중심에는 수백만 명의 사용자들이 동참할 수 있는 소프트웨어 프레임워크가 존재한다. 이러한 접근 방식은 컨텐츠 소스가 하나였던 인터넷 초창기 시절과는 크게 다른 모습이다.
이렇듯, 원하는 데로 맞춤화시킬 수 있고 사용자의 정의에 따라 특별하게 구성할 수 있는 것은 온라인 컨텐츠 개발에만 국한되지는 않는다. 소프트웨어를 기반한 접근 방식은 계측 시스템을 구현함에 있어서 유용하게 사용되며, 설계 및 테스트 과정에서 고유하게 발생할 수 있는 문제들을 가장 빠르고 가장 비용 효과적으로 해결한다.
미국 감사원(U.S. Government Accountability Office: GAO)은 미 국방성에 대해 실시한 연구에서 위와 동일한 결론에 도달했다. GAO는 계측기 제조사가 장비의 모든 기능 결정권을 갖는 기존의 계측기 보다 개별 사용자에 의해 소프트웨어 응용프로그램을 수행하여 기능을 정의할 수 있는 소프트웨어 기반 계측 시스템으로 전환할 필요가 있다고 결론 내렸고 이러한 새로운 계측 장비를 “Synthetic Instrumentation”이라고 이름 붙인 바 있다.
추가적으로 GAO는 Synthetic Instrument를 도입함으로써 기존 하드웨어 기반 시스템에서 중복 사용되던 하드웨어를 제거함으로써 810억 달러의 미 국방부 예산을 절감할 수 있었다.
내쇼날인스트루먼트가 오래 전부터 주창해 온 “버추얼 인스트루먼트(Virtual Instrument) 기술”은 GAO가 주시하고 있는 Synthetic Instrument의 개념과 동일하며 두 가지 모두 Instrumentation 2.0과 맥을 같이한다. GAO의 자료에는 기존 계측 구성(또는 Instrumentation 1.0)과 버추얼 인스트루먼트 구성(또는 Instrumentation 2.0)의 차이점이 설명되어 있다.
Instrumentation 2.0 기술을 기반하는 계측 시스템은 강력한 소프트웨어 프레임워크 외에도 일반적으로 모듈 형태인 하드웨어를 포함한다. 이러한 모듈식 구성을 통해 계측 시스템은 채널 확장 및 어플리케이션 확장이 용이하며 중복되는 측정 구성 요소를 최소화 시킬 수 있어서 전체 시스템 구성 비용을 줄일 수 있다. 따라서 계측 플랫폼의 구성은 하드웨어 기반 시스템에서 소프트웨어 기반 시스템으로 바뀌고 있다.
업계를 선도하는 기술
버추얼 인스트루먼트 기술 분야를 개척한 내쇼날인스트루먼트는 20여 년 전부터 플러그인 디지타이저를 출시하고 있다. 게다가 기존 하드웨어 위주의 계측기 제조사들도 최근 몇 년 사이에 소프트웨어 기반의 접근 방식을 시작했다. 예를 들어, Tektronix는 자사의 고성능 오실로스코프에 LabVIEW SignalExpress 소프트웨어를 추가해 출시했다. Agilent는 USB 기반 데이터 수집 하드웨어를 출시했으며 몇몇 PXI 제조사를 인수하면서 PXI 제품군을 강화했다. 그리고 Keithley Instruments도 최근엔 PXI 제품을 판매하기 시작했다. 정도의 차이는 있을 수 있지만 이러한 움직임은 버추얼 인스트루먼트 기술을 도입한 사례가 될 것이다.
버스 아키텍처의 발전이 모듈식 I/O를 기반한 계측 시스템의 발전을 일구었다는 것이 업계 전반의 인식이다. 마찬가지로, 프로세싱 기술의 발전과 소프트웨어 응용 프로그램의 지속적 향상으로 소프트웨어 기반 시스템은 계속해서 까다로워지는 측정 요구에 대응하고 있는 것이다.
Instrumentation 2.0은 사용자 정의 계측 기능과 실시간 데이터 전송, 자유로운 유저 인터페이스, 모듈형 하드웨어, 그리고 기본적인 PC 연결 지원을 그 특징으로 한다고 할 수 있다.
데이터 전송 버스
데이터 버스는 소프트웨어 중심 계측 시스템의 핵심 기술로 원시 데이터의 고속 수집/측정을 가능케 한다. 아날로그-디지털 변환 속도가 증가하면서 데이터 버스는 디지털화된 신호를 처리하기 위해 더욱 높은 대역폭을 제공해야 한다. PCI 버스의 등장으로 테스트 엔지니어는 오디오 측정 및 고속 데이터 수집 등 새로운 영역의 측정을 실시할 수 있게 되었다. 나아가 버스 대역폭이 극적으로 향상된 PCI Express 버스의 등장으로 소프트웨어 기반 계측기는 RF 통신, 디지털 테스트 및 고속 이미징 분야로까지 진출하게 되었다.
멀티코어 프로세싱
계속해서 강력해지고 있는 프로세서도 Instrumentation 2.0으로의 이동을 이끄는 핵심 기술 중 하나라할 수 있다. 버스는 기기가 신호를 디지털화하는 속도에 보조를 맞춰야 하는 것과 마찬가지로 프로세서도 버스로부터 데이터를 처리하는 속도에 보조를 맞춰야 한다. 그러나, 단순히 클럭 속도와 트랜지스터 밀도를 높이는 이전의 접근 방식은 전력 소모와 냉각 문제를 야기시켰다. 꾸준한 성능 강화를 이어가기 위해 프로세서 개발업체는 ‘멀티코어’ 프로세서의 개발을 채택했다. 현재에는 하나의 프로세서가 다중 처리 코어에서 코드를 병렬로 실행하여 데이터를 처리할 수 있다.
하지만 Intel 및 AMD 등 주요 프로세서 업체들이 제시하는 로드맵을 보면 미래의 아키텍처에 대한 투자가 멀티코어 프로세서에 집중되고 있음을 엿볼 수 있다. 실제로, Intel은 1테라플롭의 성능을 발휘하는 80코어 프로세서를 2011년까지 출시를 목표로 개발하고 있다고 발표한 바 있다.
향상된 프로세싱 파워는 새로운 칩을 구입하는 것만으로 얻어지는 것은 아니다. 진정한 멀티코어 기술의 혜택을 실현하기 위해 프로그래머는 여러 개의 코어를 동시에 다룰 수 있는 멀티쓰레드 프로그래밍에 익숙해질 것을 요구한다. 멀티쓰레드 코드를 작성하는 일은 매우 어려운 작업이기 때문에 멀티쓰레드를 자동으로 처리할 수 있는 컴파일러를 개발하기 위해 많은 컴퓨터 과학 연구가 진행 중이다. 현재 2 코어를 위한 프로그래밍도 쉽지 않은 상황에서 80코어용 프로그래밍은 불가능해 보일지도 모른다.
NI LabVIEW로 개발된 어플리케이션은 태생적으로 병렬 처리를 수행한다. 단일 루프는 하나의 코어를 처리 대상으로 지정하거나, 또는 다중 병렬 루프는 작업을 여러 코어 사이에 자동으로 분할한다. 따라서 LabVIEW 사용자는 코드를 변경할 필요 없이 멀티코어 기술을 즉시 활용할 수 있게 되는 것이다.
FPGA 기술을 이용한 사용자 정의 계측기 설계
테스트 엔지니어는 FPGA 기술을 바탕으로 하드웨어적인 논리 회로를 개발할 수 있다. FPGA 기술은 이미 수 많은 계측기에 활용됐지만 고객/사용자가 직접 정의할 수 있는 유연성을 주지 못했고 제조사만이 펌웨어를 정의할 수 있었다. 이제는 테스트 엔지니어가 직접 계측기에 내장된 FPGA에 접근해 측정 솔루션을 임베딩 시킬 수 있다.
그렇다면 테스트 엔지니어도 FPGA 프로그래밍에 사용되는 텍스트 기반의 Verilog 또는 VHDL와 같은 언어를 숙지해야만 할 것인가? 내쇼날인스트루먼트는 FPGA에 관련된 전문적인 지식이 없어도 FPGA를 프로그래밍할 수 있도록 그래픽 기반 프로그래밍을 지원하는 LabVIEW FPGA Module 등을 출시했다. 궁극적으로, 소프트웨어 기반 접근 방식은 유연성과 맞춤화 수준을 높이기 위한 솔루션인 것이다.
계측기 구성의 미래
미래를 전망해볼 때 소프트웨어 기반 접근 방식이 전체 설계 프로세스에 가장 우수한 유연성을 제공할 것이다. 또한 단일 소프트웨어로(특히, 단일 소프트웨어 플랫폼) 모든 과정을 총괄할 경우 제품 사이클 각 단계를 연결시킬 수 있다. 설계가 더욱 복잡해지고 제품 출시의 압력이 증가함에 따라 Instrumentation 2.0은 전체 장치 설계 및 테스트 프로세스를 능률화할 설계 도구로 중요한 역할을 할 수 있다고 보여진다.
PCI Express 및 멀티코어 프로세서 등의 기술이 가진 잠재력을 실현하는 버추얼 인스트루먼트 기술은 고속 디지털 및 RF 통신 등의 분야에서 생겨나는 새로운 어플리케이션 요구를 만족시킬 사용자 정의 솔루션을 제공할 것이다. 더욱이, 버추얼 인스트루먼트 기술 활용자는 LabVIEW FPGA를 통해 하드웨어의 동작을 더욱 자유롭게 제어할 수 있어 유연성이 더욱 향상될 것으로 전망된다.
< 자료제공: 한국내쇼날인스트루먼트>
아이씨엔 매거진 2007년 07월호

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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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