제4차산업혁명에 대한 전 산업분야에서의 영향력이 점차 커지고 있다. 그 중에서도 제조업에서의 영향력이 가장 크게 다가오고 있다. 독일에서 시작된 인더스트리4.0(Industry4.0)과 미국에서 출발한 산업인터넷(Industrial Internet)이 ‘스마트제조’로 귀결되면서, 스마트공장에 대한 구현방안이 활발하게 논의되어 왔다. 특히 IEEE, IEC, ISO 등의 국제 표준화기구들에서의 스마트제조 기술 관련 국제 표준화 활동과 협력활동이 활발한 모습을 보이고 있다.

이는 제조업 현장에서도 자신의 현장에서 최적의 제조시스템을 구축하려는 노력이 커지고 있다. 더구나 필드버스를 비롯한 디지털 기술을 통해 지난 10여년간 확보된 디지털화된 제조 운용 데이터들이 값진 영향력을 행사하기 시작했다. IT와 클라우드, 인공지능, AR/VR 등의 기술들이 제조현장의 스마트공장 솔루션으로 결합하면서 데이터 분석, 애널리틱스는 더욱 중요한 가치를 가지게 됐다. 여기에 실제 제조 현장과 가상 제조 현장(CPS: 사이버피지컬시스템)의 실시간 통합화라는 ‘디지털트윈’ 솔루션이 등장해 ‘스마트공장’ 구현을 더욱 진전시켜 나가고 있는 중이다.

이러한 산업 및 제조현장에서의 기본적인 디지털화 결과물인 데이터들을 수집하고 모니터링, 분석하는 방안들은 디지털화된 센서 및 액추에이터들의 스마트화를 통해 가능해 진 것이다. 이러한 스마트 센서와 애널리틱스를 결합해 새로운 비즈니스 전략을 만들어 내고 있는 것을 산업용사물인터넷(IIoT)라고도 부른다.

산업용사물인터넷(IIoT)은 산업 전반에 필수 적용 분야로 확대해 나가고 있으며, IIoT 핵심 기업들은 효율적인 자동화와 클라우드, 가상물리시스템(CPS)를 통한 수직적 통합을 이루어 주문 기반 자율 생산까지 제시하고 있다. 이러한 가운데 지난 3월 30일 개최된 ‘산업용사물인터넷(IIoT) 이노베이션 데이 2018’에서는 다양한 산업현장에서 사용되고 있는 기업들의 사례와 기기간 통신을 위한 국제 규격 및 보안 정책, 국내 규제와 중소기업의 대응방안까지 다양한 IIoT 기반의 스마트공장 이슈와 동향을 만나 볼 수 있었다.

삼정 KPMG 이순열 전무는 “제조업을 위한 4차 산업혁명의 핵심은 전사적 디지털 전환(Digital transformation)”이라고 강조했다. 사업 전반에 걸친 디지털 혁신이 필요하며, 이 과정에서는 기술은 물론 조직적 역량과 기업 문화 등 각 회사에 맞는 혁신 모델과 세부 방안에 대한 단-중-장기적인 로드맵 설정이 필요하다고도 전했다. 특히 제조현장의 운용기술(OT)와 IT 기술의 융합이 조화롭게 이뤄져야만 스마트공장은 가능성이 있다고 강조했다. 기존에 자신들이 처해있던 현장에만 시각을 두지말고, OT 담당자는 IT 분야에서, IT 담당자는 OT 영역에서 새로운 가치를 창출할 수 있다는 것을 전재로 선입견을 걷어내고 상호 융합할 수 있는 방안을 고려할 필요가 있다는 것이다.

B&R은 사재훈 차장은 OPC UA와 함께 실시간 기계장비의 제어를 가능하게 하는 방안으로 제시된 TSN(Time-Sensitive Networking) 기술이 장비 고도화에 따른 대용량 데이터 수집시 발생하는 문제를 해결할 수 있다고 밝혔다. “TSN과 OPC-UA(Open Platform Communication – Unified Architecture)가 함께 사용된다면 스마트 산업 현장에서 통합과 확장성 있는 최적화된 프로토콜로 평가 받을 수 있을 것”이라는 설명이다.

산업 자동화 솔루션은 전통적으로 디바이스 사이의 통신에서 각기 표준 규격을 제정하고, 이를 채택하여 서로 다른 통신 규격을 사용하는 경우에는 디바이스 호환 및 상호운용성이 불가능했다. 따라서, 고객들은 흔히 독점적 시스템 환경에 갇혀있는 경우가 많았다. 공급자들은 이러한 환경을 지원하기 위해 본질적으로 동일한 제품을 여러 가지 버전(여러가지 통신 규격을 지원하도록)으로 개발할 수 밖에 없었다. 이것은 새로운 솔루션의 혁신과 통합에 제약이 되었고, 이로 인해 고객들은 자신의 자동화 솔루션을 최대 가치로 최적화할 수 없었다.

이 문제를 해결하기 위해, ABB, Bosch Rexroth, B&R, CISCO, General Electric, KUKA, NI, Parker Hannifin, Schneider Electric, SEW-EURODRIVE 및 TTTech는 산업 인터넷 컨소시엄 (Industrial Internet Consortium: IIC) 및 OPC 재단 산하에서 개방형 기술 협력을 시작했다. 이 기업들은 산업용 컨트롤러 사이에 그리고 클라우드에 대한 결정론적 실시간 피어 투 피어 (peer-to-peer) 통신을 위한 개방형의 통합된 표준을 기반으로 하는 상호운용성 IIoT 솔루션을 목표로 하였다.

이 협력 조직은 OPC UA TSN을 산업용 자동화와 IIoT 연결성을 위한 통합 표준으로 간주한다. OPC UA TSN은 IEEE TSN 이더넷 표준을 갖춘 향상된 OPC UA 발간자/구독자 (Publisher/Subscriber: Pub/Sub) 기술의 조합이다. 이 기술은 산업 자동화를 위해 통신을 통합하는 데 요구되는 모든 개방형 표준 빌딩 블록을 제공하고 사물 인터넷과 인더스트리 4.0의 실현에 기본이 되는 정보 기술 (information technology: IT) 및 운영 기술 (operation technology: OT)의 폭 넓은 융합을 가능하게 한다.

OPC UA TSN 프로젝트에 참여한 기업들을 중심으로 TSN 기술에 대한 접목을 시도하기 시작했다. 이들 기업들의 솔루션이 시장에서 활성화되면, OPC UA가 그랬던 것처럼 스마트 공장과 IIoT 추진 기업들의 실질적인 표준으로 올라서게 될 전망이다.

힐셔코리아 원일민 대표는 산업용사물인터넷 시대에서 IT(정보기술)와 OT(운용기술)의 결합을 통해 산업 현장에서 최하위단의 데이터를 최상위로 보내 효율성을 높이는 것과 많은 양의 데이터가 아닌 게더링과 수집, 전달 방법에 대해 고민이 필요할 때라고 밝혔다. 이를 위한 다양한 방법과 장단점 그리고 자사의 기술 및 솔루션인 netIoT 기술과 IIoT에서의 클라우드 활용 동향과 보안 요구사항을 설명했다.

원일민 대표는 “그동안 제조라인과 IT라인이 ‘물’과 ‘기름’과 같이 서로 결합할 수 없는 존재로 인식되어 왔다.”고 밝히고, “하지만 사물인터넷이 등장하면서 산업 현장 최하위단의 데이터를 어떠한 형식으로든 ERP를 통해 데이터를 받아 유지보수 및 새로 짓는 공장의 효율성 등을 위해 적극 활용할 수 있는 기회가 제공됐다. 이것이 ‘힐셔가 보는 IIoT의 관점’이다.”고 말했다.

현장에 있는 로봇 컨트롤러의 CP 온도를 기존에는 PLC가 모니터하지 않았다. 그러나 IoT를 활용하면 온도, 가동률, 고장시간 등을 체크해서 데이터를 상위로 올릴 수가 있다. 즉시 사용 가능한 데이터라면 로봇 컨트롤러의 CP 온도는 100대가 있으면 100대가 다 유사할 텐데 한 대의 온도가 높다면 유지 및 보수하는 인력 입장에서는 한 대의 로봇 컨트롤러의 부품이 고장 날 수도 있다고 판단이 가능하다. 이러한 데이터 분석을 통해서 정비가 필요한 로봇을 미리 발견하고 조치할 수 있다. 이것이 산업용사물인터넷(IIoT)의 새로운 힘이다.

한편, 힐셔 netIOT 엣지 게이트웨이는 게이트웨이 디바이스 자체가 프로피넷(PROFINET)이나 이더넷아이피(EtherNet/IP) 네트워크에서 I/O subscriber로 통합되어 PLC와 주기적으로 교환하는 위치에 있으면서 OPC UA 또는 MQTT를 통해 IoT 지원 필드 디바이스와 직접 통신할 수 있다. 또한 강력한 보안 기능도 제공한다. 여기에 IBM Watson이나 마이크로소프트 애저(Azure) 등과 같은 추가적인 서비스를 이용하여 익숙한 클라우드 시스템에 전송할 수 있다.

이번 ‘IIoT 이노베이션 데이 2018’은 10개 업체가 참가해 IIoT에 대한 전망과 다양한 사례를 소개했다. 그 동안 스마트팩토리와 인더스트리 4.0을 통해 제시됐던 개념들이 점차 구체화되고 있는 상황에서 각 제조 현장별로 그 특성에 맞는 스마트팩토리 구현을 위한 접근방식으로 IIoT가 핵심 콘셉트가 된 것이다. 애널리스트들은 IIoT가 기존의 사물인터넷(IoT) 보다 더 왕성한 변혁을 가져올 것이라고 분석한다.

산업용사물인터넷(IIoT)이 제조 현장 뿐만 아니라, 물류 및 서플라이체인, 플랜트 파이프라인, 빌딩 관리시스템, 스마트철도 및 고속도로 등 다양한 분야에서 적용이 활발하게 이뤄지고, 최적의 스마트한 시스템으로 활발한 시장을 확대해 나가길 기대한다. 새로운 비즈니스 기회를 제공하는 디지털 전환이 산업용사물인터넷 추진과정에서 기회를 가져다 줄 것이기 때문이다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr