[인터뷰] 산업용 하드 리얼타임 통신을 위한 IEEE 61158 표준

POWERLINK는 국제 표준 IEEE 61158 하에서 IEEE에 의해 채택되었다. 이것은 이러한 지위를 획득한 유일한 산업 이더넷 프로토콜이다. IEEE의 산업용 실시간 통신 워킹 그룹(IRC WG – Industrial real-time communication working group)은 이더넷 표준화 정의에 관하여 2017년 3월 POWERLINK를 유일한 IEEE 규격으로 채택했다. EPSG(Ethernet POWERLINK Standardization Group)에서 IEEE 61158 표준기술을 주도적으로 추진한 B&R의 개방형 자동화 기술 부장인 Dietmar Bruckner와의 인터뷰를 통해 표준의 의미와 실시간 통신의 기술 방향에 대해 알아본다. [편집자 주]

“산업용사물인터넷(IIoT)과 Industry 4.0 시대에서 실시간 통신의 중요성은 점점 더 커지고 있다.”
-디트마 브루크너 (Dietmar Bruckner), B&R 개방형 자동화 기술부장

POWERLINK가 IEEE 61158로서 표준화된 것이 중요한 이유는 무엇인가?
이것은 POWERLINK의 확산과 수용을 더욱 가속화하게 될 차별화 요인이다. 그 결과 구현은 더 용이하고 비용적으로 저렴해진다. 동시에 산업용 이더넷이 지속적으로 중요성을 확립하게 된다는 것을 우리에게 상기시켜준다. 산업용사물인터넷(IIoT)와 Industry 4.0 시대에서 실시간 통신의 중요성은 점점 더 커지고 있다.

산업용 이더넷과 일반 이더넷의 차이는 무엇인가?
하나는 결정론(determinism)이고, 다른 하나는 의미론적 맥락(semantic context)이다. 고속 IT 네트워크에 연결된 사무실 PC에서 작업할 때, 우리는 거의 실시간으로 데이터를 전송하고 수신한다는 인상을 받을 수 있지만, 실제로는 그렇지 않다. 동시에 많은 수의 요청이나 대형 파일을 전송하는 경우에는 언제나 네트워크가 느려지거나 작동이 중단되는 경우까지도 있다. 당황스러운 상황이기는 하지만 그렇다고 세상이 끝난 것은 아니다. 산업 환경에서 네트워크의 높은 혼잡도는 훨씬 더 큰 문제를 일으킬 수 있다.

산업환경에서의 문제란 무엇을 말하는 것인가?
차대에 전면 유리를 장착하는 로봇이 포함된 자동차 조립 라인을 상상해보자. 로봇에게 전면 유리가 올바른 위치에 올 때까지 얼마나 더 움직여야 하는지를 알려주는 센서가 있다. 만약 로봇에게 정지하도록 전해주는 신호가 단 1초라도 지연되거나 혹은 로봇이 메시지의 의미를 이해하지 못한다면, 사용자는 결국 현장에서 깨어진 유리를 쓸어내야 할 것이다. 만약 인간 조작자가 부근에 있었다면 결과는 더욱 심각해질 수 있다. 바로 그러한 이유로 인해 기계를 제어하는 데 필요한 모든 데이터는 명확히 정의된 시간에 도착하는 것이 보장되어야 하고 메시지는 네트워크의 모든 노드에 의해 이해되어야 하는 것이 필수불가결하다.

그것을 달성하는 방법은 무엇인가?
여러 가지 메커니즘이 관련된다. 예를 들어 모든 네트워크 노드는 타이밍과 데이터 유형에 관해 똑같이 이해할 필요가 있다. 산업용 이더넷 프로토콜은 이러한 기능과 그 밖의 여러 가지 기능을 제공한다.

POWERLINK가 IEEE에 의해 표준으로 채택된 이유는 무엇인가?
오랜 기간 동안 실시간 통신은 IEEE에게 있어서 미지의 영역이었다. 그래서 나는 2014년에 IES로 하여금 이 주제를 다루도록 노력해왔다. IES는 산업전자학회(Industrial Electronics Society)를 의미하며 세계에서 가장 큰 전문적인 전기와 전자 엔지니어 단체인 IEEE 산하에 있는 한 하위 그룹이다. IES는 IEEE 내에서 실시간 통신에 대한 표준을 채택하는 임무를 가진 한 작업 그룹을 후원하였다.

그러한 작업 그룹은 어떻게 운영되는가?
전세계로부터 38명의 참여자들이 참여하였다. 이들은 산업 기업과 컨설팅 업체로부터 대학과 연구 기관에 이르기까지 출신이 다양하다. 규격을 위한 초안이 도입되었고, 초안을 철저하게 검토하였다. 그러나 IEEE는 새로운 표준에 대해 매우 엄격한 기준을 설정한다. 기술적 내용뿐만 아니라 또한 다른 IEEE 표준과의 잠재적 상충, 구조, 포맷 그리고 철자와 구두점의 사용에 이르기까지 모든 것을 검토하고, 재검토하고, 미세 조정하였다.

POWERLINK 이외의 다른 프로토콜들도 이번 표준에 참여하였나?
그렇지 않다. 작업 그룹은 POWERLINK가 IEEE의 요건을 완벽하게 충족시킨다는 점에 대해 매우 신속히 합의하였다. 그것은 탁월한 기술적 품질 때문뿐만 아니라 또한 이더넷 표준과 100% 호환성을 갖는다는 사실 때문이기도 하다. POWERLINK는 오픈 소스(open source) 기술로서 처리해야 할 어떠한 소유권도 포함되어 있지 않다.

작업 그룹이 평가를 완료한 것은 언제인가?
몇 개의 단계가 관련된다. 첫째, 우리는 그룹 내에서 몇 차례의 토의와 투표 과정을 거쳤다. IEEE 자체 내에 하나의 그룹이 형성되어 기술적 사항에 관한 두 번의 투표를 실시하였다. 그 다음에는 개발 프로세스 자체와 공식적 요건을 검토하였다. 이것은 IEEE 내에 명확히 정의된 프로세스이고, 2017년 전반기 동안에 이루어졌다. 최종 규격은 8월에 발표되었다. 그 이후 POWERLINK는 현재 공식적으로 IEEE 61158 표준이다.

OEM 업체들에게 이 표준화는 어떠한 장점을 갖는가?
IEEE 표준은 최소한 10년간 유효하다. 그러므로 사용자에게 있어서 표준화는 미래 대비를 의미한다. 또한 제조사들이 표준을 준수하는 한 모든 POWERLINK 장치의 상호운용성을 보장한다. 그런데 이러한 동일한 상호운용성은 또한 POWERLINK와 OPC UA에도 적용된다. 이더넷 POWERLINK 표준화 그룹은 2017년 초반에 동반 규격을 발표하였다.

POWERLINK가 가지는 또 다른 이점은?
이더넷 하드웨어에 대한 마이크로 컨트롤러 제조사들이 점점 더 많이 POWERLINK를 구현하는 것을 보게 될 것이라고 믿어진다. 공장 자동화 공급자들은 POWERLINK를 갖춘 더 많은 수의 더 저렴한 이더넷 컨트롤러로부터 편익을 누리게 될 것이다. 궁극적으로 POWERLINK를 이용하는 공장과 기계 조작자들은 그들의 비용이 내려가는 것을 보게 될 것이다.

김홍덕 국제기자 hordon@icnweb.co.kr