2016년 한해가 저물고 있다. 올해 국내에서는 대한민국 헌법을 부정하는 ’국정 역사교과서’와 ’대통령의 권력실세 3위’ 논란과 탄핵정국이라는 대형 정치적 소용돌이 속에서 산업계가 큰 어려움을 겪어 왔다. 대통령의 독일 출장에서 처음 국내에 소개된 ’인더스트리 4.0’과 이를 한국화한 ’제조혁신 3.0’으로 대변되는 ’스마트 공장’이라는 용어가 만능이라는 듯 제조 산업계에 큰 파도를 일으켰다. 그러나, 우리나라의 스마트 공장 추진은 제조 현장의 아무런 공유없이 대통령 말 한마디로 시작되고, 대통령의 요청으로 상공회의소와 같은 대기업 집단에 의한 지원금 줄세우기라는 형식으로 진행되는 잘못된 길을 걸어왔다.
그럼에도 ’인더스트리 4.0’과 ’스마트 공장’은 이제 큰 물줄기가 되고 있다. 소비자 개개인의 맞춤 주문에 대응한 소품종 대량생산과 정보통신과 네트워크망을 통한 제조 설비의 관리는 필수적인 요소가 될 전망이다. 다시, 제조 현장으로부터 고객의 요구에 맞춰 제조 시스템을 변혁하는 방안을 공유해야 할 때이다.
어쨋든, 인더스트리 4.0이라는 4차 산업혁명은 제조 산업 뿐만 아니라, 자동차, 의료, 빌딩, 스마트홈에 이르기까지 우리 생활속의 모든 것들을 바꾸어 놓기 시작했다. 특히, 제조업 현장은 이제 ICT 접목을 통해 제품 기획에서 개발, 부품 및 원자재 공급, 생산, 영업, 마케팅, A/S에 이르는 전 과정에서 상호 긴밀하게 상호 작용하고 고객 개개인의 요구까지를 시스템적으로 수용해서 제조하는 스마트 제조를 실현하고 있다.
이는 그동안 아이씨엔이 주목해 온 산업용 네트워크 통신을 통해 제조 현장의 자동화 및 센싱 디바이스로부터 제어기, MES, ERP에 이르는 수직적이고, 수평적인 통합의 과정을 통해 가능하게 된 것이다. 여기에 가상물리시스템(CPS)과 실제 제조 현장의 통합이 이루어지는 것이 가능해 진다. 이것이 바로 산업용 사물인터넷(Industrial IoT)의 본래 모습이기도 하다.
아이씨엔 매거진 기사들 속에서 스마트 공장을 중심으로 2016년 산업 IT 자동화 분야의 10대 뉴스를 선정했다. [편집자 주]
1. 이제는 협동로봇이다
제조현장에서 작업자와 로봇이 함께 나란히 서서 안전하게 업무수행이 가능한 협동로봇(Collaborative robots) 글로벌기업들이 국내 시장 공략을 강화하고 나섰다. 협동로봇(또는 협업로봇)은 기존의 산업용 로봇에 필수적이었던 안전 지대 구성과 안전펜스 작업이 필요없이 말 그대로 사람과 나란히 협동작업이 가능한 로봇을 말한다. 이러한 협동로봇은 온전히 수작업만으로 진행되는 조립라인과 자동화된 생산라인 사이의 단점을 보완해 반자동화(Semi-automation)된 형태로 나타나고 있다.
협동로봇은 지난해 2015년 1억 1천만 달러(1,250억원)에서 오는 2022년에는 33억 달러(3조 7500억원)로 연평균 60%씩 성장할 것이라는 전망이다. 글로벌 리서치 업체인 MarketsandMarkets은 ”산업계에서의 자동화에 대한 투자 증가와 함께 특히 저가격과 빠른 투자회수로 중소기업에서의 협동로봇 도입이 크게 늘어날 것이기 때문”이라는 분석했다. 현재 협동로봇은 자동차 산업을 중심으로 금속 가공, 가구, 식음료, 플라스틱 및 폴리머 산업에서 부각되고 있다. 현재 협동로봇 시장은 EU 지역과 아태지역, 북미지역에서 고르게 성장하고 있다. 특히 중국과 아태지역에서의 성장이 주목되고 있는 가운데, 2018년이면, 이 지역이 EU 지역의 협업로봇 시장을 넘어설 것으로 기대된다.
2. 산업인터넷이 소비자인터넷 가치의 2배로 성장한다
산업인터넷은 세계 경제를 완전히 탈바꿈시킬 전망이다. 제조와 서비스를 구분하던 기존의 경계가 없어지고 있다는 분석도 뒤따른다. 이미 기업들은 고객에게 제공할 가치에 대해 재고하고 있다. GE는 최근 발표한 ‘산업의 시대’ 리포트에서, 그들(제조업)이 제공하는 것은 더 이상 “제품 자체가 아니라 ‘서비스’로서의 효율성과 생산성”이라고까지 정의한다. 제조가 이제는 고객에 대한 서비스의 과정에서 고객에 대한 상호 피드백 속에서 스마트한 제조로 성장해 나간다는 의미를 제시한 것이다. 여기서 가장 중요한 것이 “서비스로서의 효율성과 생산성”인 것이다. 이제 제조와 판매 및 서비스를 떼어놓고 바라볼 것이 아니라, 하나의 공통된 프로세스속에서 바라봐야 한다는 의미이다.
마르코 아눈지아타(Marco Annunziata) GE 수석 이코노미스트는 이미 지난해 7월 서울에서 열린 ‘GE 이노베이션 포럼 2015’에서 산업인터넷의 가치를 강조한 바 있다. 그가 설명한 GE의 산업인터넷 기술은 “모든 기계와 장비를 센서로 연결하여 데이터를 얻고, 이를 소프트웨어로 분석하여 어떻게 잘 활용할 수 있을지 예측하고, 유지보수에 필요한 시간이나 돌발적 가동중지 시간을 최소화하여 생산성을 높인다. 이로써 고용과 경제성장을 모두 촉진한다.”는 것이다. 이러한 서로 연결된 기계들과 고도의 분석기술을 통해 효율성을 단 1%만 개선해도 전세계 산업은 수천억 달러에 달하는 어마어마한 경제적 이익 창출이 가능하다고도 강조했다. 1%는 산업인터넷을 통해 달성할 수 있는 최소한의 목표이기도 하다.
3. 인더스트리 4.0 – 이제는 보여져야 한다
하노버메쎄 2016에서는 65개국에서 6천여 개 업체가 참가해 신제품 및 신기술을 선보였다. 특히 올해는 미국이 동반국가로 진행되면서 오바마 미국 대통령이 직접 전시장을 찾아, 메르켈 독일 총리와 함께 다양한 전시부스와 행사장을 찾으면서 많은 이슈를 낳기도 했다. 특히 독일 업체들과 미국업체들을 두 정상이 찾아 다니면서 양국의 해당 업체들을 긴장시키고 활기찬 부스로 만들었다. 독일업체로는 지멘스, 훼스토, 피닉스컨택트, 바이드뮬러, 하팅, 쿠카 등이 대표적이었다. 미국업체로는 마이크로소프트, 구글을 비롯해 페이스북의 VR자회사 오큐러스(Oculus) 등이 큰 활기를 보였다.
한편 버락 오바마(Barack Obama) 미국 대통령은 이번 하노버메쎄 개막식에서 독일과 미국에서의 혁신의 정신을 함께 만들어 가자고 말하고, TTIP(Transatlantic Trade and Investment Partnership; 환대서양경제동반자협정) 자유무역협정의 필요성을 강조했다. “유럽과 미국이 서로 다른 법규와 표준으로 인해 높은 비용을 지불하고 있다”고 지적하고, “TTIP의 가장 중요한 목표가 바로 공통의 표준을 함께하는 것”이라고 말했다. 메르켈 독일 총리도 미국과의 경쟁과 상호 성장을 기대한다면서 EU와 미국간의 (TTIP를 통해) “통합 산업을 위한 글로벌 통신 및 IT 표준의 개발이 가장 시급하다”고 동조했다. 하노버 메쎄는 인더스트리4.0을 위한 국제적인 핫 스팟으로써 자리매김했다는 평가다. 가장 최신의 기술과 혁신을 경험할 수 있기 때문이다. 세계 각국의 고객들이 하노버에서 함께 디지털의 미래에 대해서 여행했다.
4. 프로피넷(PROFINET)이 인더스트리4.0과 산업사물인터넷(IIoT)를 위한 백본으로 성장
스마트 공장에 대한 제조현장에서의 실질적인 구축방안이 적극 논의되고 있는 것과 때를 같이해 산업용 이더넷의 대표적인 기술인 프로피넷(PROFINET)이 스마트 공장을 위한 백본으로 성장해 갈 전망이다. 지난 4월 국내에서 개최한 한 세미나에서 ‘프로피버스/프로피넷 인터내셔날(PI)’의 카스튼 슈나이더(Karsten Schneider) 회장은 기조강연을 통해 독일 인더스트리4.0(Industry 4.0)의 추진과정에서 프로피넷(PROFINET) 기술이 산업사물인터넷을 위한 백본으로 활용될 것이라고 밝혔다.
카스튼 슈나이더 PI 회장은 ”인더스트리4.0 뿐만 아니라 IIoT 는 오늘날의 생산성을 향상시키기 위해 IT 기술을 사용하고자 한다. 예를들면 빅데이터 분석은 개선을 위한 잠재력을 찾거나 공장의 가동 중단 시간을 줄이고자 설비의 고장을 예측해 내도록 하고 있다. 이러한 과정에서 프로피넷(PROFINET)은 정보를 수집하고 IT 세계에 사용할 수 있도록 하는 중요한 역할을 하게 된다.”라고 밝혔다. 또한 ”프로피넷(PROFINET)과 같은 개방형 네트워크에 주목해야 한다. 프로피넷은 100 % 표준 이더넷을 기반으로 하고 있으므로 쉽게 모든 이더넷 기반의 장치를 통합 할 수 있다.”고 말했다.
5. TSN(Time-Sensitive Networking), OPC UA를 위한 터보차저 장치인가?
ERP 수준으로부터 현장 수준에 이르기까지 모든 통신을 통합하는 것은 현재의 가장 발전된 생산 시스템에 대한 본질적 요건이다. IT와 자동화 사이의 장벽을 뚫기 위해 기기 소유자들은 점점 더 많이 개방형 OPC UA 표준에 주목하고 있다. 그러나 실시간 요건이 있는 복잡한 공정에 관해서 OPC UA는 한계가 있다. 이것은 시간 민감형 네트워킹(TSN; Time-Sensitive Networking) 덕분에 곧 달라질 수 있다. 산업 자동화 과제의 복잡성은 지속적으로 증가하고 있고 점점 더 분산 제어 개념의 개발로 이어진다. 이러한 접근은, 산업용 인터넷을 통해 연결된 지능형 주변 장치들이 점점 더 우세해짐에 따라, 개별적이고, 유연하며, 모듈형의 구조화된 자동화 기술을 허용한다.
이에 대해서 B&R의 마케팅 부장인 Stefan Schonegger는 설명한다. “개별 구성품들 사이의 효과적인 통신은 이러한 유형의 솔루션의 생산성에 대한 결정적 요인이다. 기계와 기기 제조사에게는 주어진 공정을 구현할 수 있는 능력이 전용의 솔루션에 의해 제한되지 않는 것이 매우 중요하다.” 현장 수준에서 ERP 시스템에 이르기까지, 개방형 OPC UA(Unified Architecture) 표준은 이상적인 통신 프로토콜이다. OPC UA는 이제 모든 주요 제어 시스템 제조사에 의해 시행되고 있다. 이 표준은 서로 다른 제조사로부터의 컨트롤러를 갖춘 기계들이 시스템 내에서 쉽게 협력할 수 있음을 보장한다. 프로토콜 자체도 또한 플랫폼과 독립적이고, 통신 스택은 어떠한 운영 체제나 임베디드 하드웨어에도 포팅될 수 있다. “OPC UA는 이러한 모든 편익을 효과적으로 결합시키는 유일한 프로토콜입니다.” Schonegger는 말한다. 한편, OPC UA와 POWERLINK는 무상으로 공급되는 스택을 갖춘 순수 소프트웨어 기반의 프로토콜이고 어떤 플랫폼에도 포팅이 가능하다.
6. 필드컴(FieldComm) 그룹, 프로세스 자동화 연결성 로드맵 발표
프로세스 분야 통신 네트워크 기술을 주도하고 있는 비영리 국제 표준협회 조직인 필드컴 그룹(FieldComm Group)이 11월 15일 서울 종각역 그랑서울에서 ’필드컴 그룹 세미나 2016’을 개최했다. 조직 통합 이후 국내에서는 처음으로 열리는 필드컴 그룹 세미나에서는 기존 파운데이션 필드버스와 HART의 기술 및 WirelessHart와 같은 무선통신 기술에 대한 전략적 배치방안과 이를 기반으로 한 산업용 사물인터넷(IIoT) 구현 방안에 대한 큰 그림을 제시해 주목받았다. 이에 대한 최신 기술 동향 및 어플리케이션 사례발표를 통한 도입성공 노하우 공유, 데모시연, 각 회원사별 고객상담을 위한 자리를 마련하여 국내 프로세스 산업 관련 필드 디지털 네트워크 솔루션에 대한 가치 창출 방안을 논의했다.
필드컴 그룹은 기존의 프로세스 네트워크 기술 분야를 주도해 왔던 하트(HART), 와이어리스 하트(WirelessHART) 및 파운데이션 필드버스(Foundation Fieldbus) 기술을 제공해 왔던 두 협회(HART Communication Foundation, Fieldbus Foundation)조직의 통합(HCF + FF)을 통해 새롭게 탄생된 비영리 국제 협회 조직이다. 지난 2014년 양 협회의 통합을 선언한 후, 2년여 동안 조직적 통합과정을 거쳤다. 올해부터는 상호운용성과 산업용 사물인터넷(Industrial IoT) 지원을 위한 기술확장에 적극 나서고 있는 중이다. 특히, 최근 수년 간 HART 및 필드버스 파운데이션 기술 보급을 통해 플랜트에서의 디지털 기기로의 변경을 적극 추진해 왔음에도 불구하고, 프로세스 산업의 특성상 플랜트 현장에 광범위하게 존재하는 4-20mA 및 HART 제품에 대한 기술적 지원에 큰 비중을 두고 있는 분위기다. 이제 기존의 4-20mA 기기와 HART 지원 시스템들을 어떻게 현재의 디지털 시스템으로 통합할 수 있도록 할 것인가에 대한 실제적인 방안 제시에 적극 나서는 중이다.
7. 클라우드에 연결되는 공장 자동화 센서
힐셔(Hilscher)와 SAP가 필드 디바이스와 클라우드를 연결하는 IIoT 네트워크 솔루션에서 협력키로 했다. 힐셔와 SAP의 새로운 파트너 쉽은 사물 인터넷의 기초를 위한 공장 데이터 수준 향상을 위해 기업 어플리케이션이 얼마나 큰 영향을 미치는 지에 대해 집중 조명하고 있다. 공장 데이터 시스템과의 연결에 대한 기업용 소프트웨어 공급 업체들의 관심은 수년간 제조 실행 시스템 단계에 머물러왔다. 어떤 연결이라도 제어 계층에 가까워질수록 신호 처리에 중점을 두고 있는 기업 시스템에서 사용하기에는 그 양이 너무 많을 뿐만 아니라 세분화된 데이터를 양산하게 되어 있다.
이제 디지털 제조, 인더스트리 4.0 그리고 사물인터넷의 개념들도 경쟁에 가담하고 있는 실정이다. 힐셔는 게이트웨이, PC 카드, 임베디드 모듈, 칩, 컨트롤러와 산업용 애플리케이션을 지원하는 소프트웨어 스택 등의 공급 업체로써 이 움직임의 중심에서 힐셔의 역할을 직시하고, 센서와 기업 시스템간의 연결에서 핵심 역할을 맡기 위한 힐셔만의 위치를 확고히 해왔다. 올해 초, 산업용 클라우드 통신 제품과 서비스에 대한 포트폴리오를 소개하면서 IBM의 Bluemix 프로그램 내에서 힐셔의 파트너 쉽 역할에 대해 설명한 적이 있는데, 이제부터 센서/액츄에이터 단의 데이터를 힐셔의 netIOT Edge 게이트웨이를 이용하여 SAP의 HANA 클라우드 플랫폼과 자산 인텔리전스 네트워크(Asset Intelligence Network)로의 양방향 접근을 제공하기 위한 힐셔와 SAP의 파트너 쉽에 대한 내용을 설명한다.
8. CC-Link 협회, CC-Link IE Field Basic 발표
CC-Link 협회는 범용 이더넷 통신을 이용한 오픈 필드 네트워크 기술인 ’CC-Link IE Field 네트워크 Basic’을 발표했다. 이는 소프트웨어 실장만으로도 통신 대응이 가능한 기술로 제어기기의 네트워크화를 더욱 쉽고 간단하게 만들어 생산설비의 가시화와 고효율화를 기존방식보다 쉽게 실현할 수 있다. CC-Link협회(본부:일본 나고야)가 Ethernet 베이스의 통합 네트워크 ‘CC-Link IE’의 새로운 라인업으로서 100Mbps의 범용 Ethernet 통신을 이용한 오픈 필드 네트워크 ‘CC-Link IE Field 네트워크 Basic’을 공식 발표했다. 소프트웨어의 실장만으로 통신 대응이 가능한 기술로서 제어기기의 네트워크화를 더욱 간단하게 하여 생산설비의 가시화와 고효율화를 보다 쉽게 실현할 수 있게 됐다.
산업용 사물인터넷(Industrial IoT) 구현과정에서 고속제어가 필요없는 소규모 설비나, 소규모 장치 시장의 요구에 의해서 만들어진 것이 CC-Link IE 필드 베이직이다. 특히, CC-Link IE 필드 베이직은 별도의 하드웨어가 필요없이 기존에 사용하고 있는 하드웨어에 소프트웨어를 실장하는 것만으로 100mbps의 마스터국/슬레이브국 개발을 할 수 있다. PLC 및 PC 사양에 제약없이 소프트웨어 실장만으로 소규모 장치에 간단하게 구축이 가능하고, 범용 이더넷 기술을 활용해 사물인터넷을 직접 연결하여 구성이 가능하다는 장점이 있다.
9. 플랜트 프로젝트 성공 지원을 위한 ‘프로젝트 확실성’
한국 에머슨 프로세스 매지지먼트(대표 충천화이)는 7월 7일 서울 신도림 디큐브시티 호텔에서 ’Performance Without Compromise’ 세미나를 열고, 플랜트 프로젝트 확실성에 대한 확실한 방향성을 제시했다. 에머슨이 제시한 프로젝트 확실성(Project Certainty)는 프로젝트의 엔지니어링 및 설계 연구에 조기 참여를 하여 프로젝트의 비용과 복잡성을 최소화하고 프로젝트 실행 도중 설계 변경이 가능하게 하는 것이 주요 핵심이다. 전자 마샬링(Electronic Marshalling)과 특성화 모듈(CHARM) 같은 혁신적인 기술과 퍼베이시브(pervasive) 무선 필드 계장 솔루션은 프로젝트 스케줄에 지장을 주지 않으면서 고객이 원하는 방향의 설계 변경이 가능하다.
프로젝트 확실성은 FEED(Front End Engineering and Design) 단계 초기에 참여하여 더 나은 프로젝트 접근법을 정의하는 것으로 시작된다. 전통적으로, 자동화 전략에 소요되는 투자 비용은 프로젝트에서 약 4%에만 해당하지만, 그 이상으로 프로젝트의 비용과 일정, 복잡성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 프로젝트 확실성 전략에서는 중앙 집중식 제어 시스템의 요구 사항들을 70~80% 줄이고 일부 어플리케이션 내 배관 설비를 최대 50~60% 제거할 수 있는 설계 기술을 도입한다. 또한, 플랜트 전체의 장비 신뢰성 분석을 통해 수천만 달러의 비용이 드는 예비 부품들을 줄이는 것이 가능하다.
10. 로봇 개발도 이젠 오픈 플랫폼 시대
산업용 로봇이 사람과 함께 나란히 안전하게 일하는 협업로봇으로 성장하고 있는 가운데, 이제 로봇 적용 현장의 다양한 요구사항을 더욱 적극적으로 지원할 수 있도록 개발자와 엔지니어를 위한 개방형 플랫폼 정책이 도입돼 주목된다. 스마트폰의 선두주자 애플이 폈던 개방형 플랫폼 전략이 이제 ICT 분야를 넘어서 로봇 분야에까지 다다른 것이다. 협업로봇산업의 선두주자인 덴마크 기업 유니버설로봇(Universal Robots)은 지난 6월 독일의 한 전시장에서 애플의 개방형 플랫폼 출시와 다름없는 유니버설 로봇의 로봇 개발자 및 엔지니어를 위한 개방형 플랫폼 유니버설로봇 플러스(Universal Robots+)가 공식 발표됐다.
유니버설로봇 플러스는 로봇 본체에 연결하면 바로 사용할 수 있는 플러그 앤 플레이(Plug & Play) 어플리케이션 솔루션의 쇼룸으로, UR 로봇 어플리케이션을 설치한 후 바로 사용하고자 하는 기업들에게 새로운 편리함을 제공한다. 유니버설로봇 기술지원 담당인 백승민씨는 유니버설 로봇 플러스는 협업로봇의 어플리케이션 적용이 광범위하게 진행되는 과정에서 출발됐다고 설명했다. ”자신이나 고객의 상황에 최적의 시스템을 구축하고 이를 프로그램으로 패키지화해서 유니버설로봇 플러스에 인증을 받아 어플리케이션(앱)으로 올려두면, 이 기능을 필요로 하는 개발자나 엔지니어가 자신이 필요로하는 최적의 기술을 확보한 어플리케이션을 받아서 이용할 수 있도록 한 개방형 플랫폼이다.”이라고 말했다. 애플의 앱스토어나 안드로이드의 플레이 스토어처럼 로봇 앱을 개발해 공개하고, 이를 필요로하는 곳에서 다운받거나 기술지원을 받아 활용이 가능하도록 한 UR 로봇용 개방형 플랫폼이라는 것이다.
오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr
