마틴 로스탕(Martin Rostan), ETG(EtherCAT Technology Group) 전무이사
이더캣(EtherCAT) 필드버스 표준 기술을 이끌고 있는 ETG(EtherCAT Technology Group)의 수장, 마틴 로스탕(Martin Rostan) 전문이사는 TSN(시간민감네트워크) 논의 초기부터 함께해 온 경험을 통해 자동화 업계에서의 TSN(Time Sensitive Networking) 접근방안을 조심스럽게 제시했다. [편집자 주]
“TSN 관련 기사나 기고문들이 많이 나오고 있다. 그러나 TSN 표준은 현재 진행중인 표준안에 불과하며, 아직 공식적으로 출판되지 않았다. 실제로 이 표준안을 볼 수도 없는 분들이 TSN에 대한 미래를 설명하는 경우가 너무나 많다. 이것을 조심해야 한다. 그 분들은 표준안과 맞지 않는 내용들도 설명하고 있어 깜짝 놀랄때가 많다.”
지난 7월 5일 서울 구로에 위치한 베스트웨스턴 프리미어 구로 호텔에서 열린 ETG 코리아(회장 문용선) 회원 초청 세미나를 위해 한국을 찾은 이더캣(EtherCAT)의 수장인 마틴 로스탕(Martin Rostan) ETG(EtherCAT Technology Group) 전무이사는 TSN을 제조 현장이나 기계의 특성을 모르고 접근하는 것과 실제로 글로벌 표준기관인 IEEE의 TSN 표준 논의에서 논의하는 내용과 일치하지 않는 내용을 TSN으로 이해하고 설명하는 것에 무엇보다 주의해야 한다고 강조한다.
시간민감네트워크인 TSN에 대한 논의가 활발하며, 자동화 업계의 관심도 매우 높다. TSN과 같은 기술들은 시간이 중요하다. 그렇지만 그 이외에도 가용성, 케이블의 중복과 같은 측면들도 포괄적으로 고려해야만 한다.
TSN은 단일 기술이 아니다. 여러 표준의 포트폴리오이기 때문에 그 안에는 다양한 툴들이 있다. 우리는 이러한 다양한 툴들을 모두 사용해야만 하는 것은 아니다. 단지 필요한 툴을 선택적으로 사용하면 되는 것이다.
마틴(Martin)은 “TSN 표준을 추진하고 있는 IEEE와 같은 경우에는 이 툴들에 대한 매뉴얼을 제공하지 않는다. 이 표준을 어떻게 사용하는지에 대해서는 알려주지 않는 것이다. 그렇기 때문에 필요에 따라서 자신의 기술에 필요한 툴을 선택해서 사용해야 하는 것이 올바르다.”고 말한다.
“TSN은 음식 자체가 아니라, 핫소스에 불과하다”
마틴(Martin)은 TSN을 필드버스나 네트워크 기술 자체가 아니라, 이들을 위해서 필요한 핫소스에 불과하다고 설명한다.
“TSN은 핫소스와 같다. TSN으로 핫소스를 추가할 수는 있지만, TSN을 통해 요리 자체를 대체하는 것은 불가능하다.”고 말한다. 이는 모든 시스템에 TSN만 추가하면, 실시간성이 확보된다는 의미가 아니라는 것이다. “마치 밋밋한 맛에 핫소스를 뿌려먹는 것처럼, 실시간이 아닌 기술에 TSN이라는 핫소스만 뿌리면 새로운 실시간 기술이 된다는 듯이 말하는 사람들도 있다. 그러나 TSN은 요리 자체가 아니고, 그냥 핫소스라는 것이다. 그렇기 때문에 TSN이 필드버스(Fieldbus) 기술 자체는 아니다. TSN으로 핫소스를 추가할 수는 있지만, TSN으로 요리를 대체할 수는 없다.”는 설명이다.
TSN은 필드버스가 아니며, 필드버스가 될 수도 없고, 필드버스가 되기 위해서 만들어진 것도 아니라는 것이 그의 논리다.
마틴(Martin)은 TSN 표준을 담당하고 있는 IEEE는 ‘필드버스 조직이 아니다’라고 말하고 설명을 이어간다.
“ETG는 EtherCAT 기술 주관 기관으로 EtherCAT과 TSN에 모두에 대해 잘 알고 있다. ETG의 주요 팀원중 한명은 IEEE의 TSN 표준 논의에 아주 처음부터 참여했다. 그는 이 위훤회에 16년째 함께하고 있기 때문에, 우리가(ETG)가 TSN 논의 첫날부터 참여한 것이라 할 수 있다. 또한 TSN에 대해서 우리는 잘 알고 있다고 할 수 있다. IEEE의 TSN 표준을 논의하는 해당 위원회에는 50~60명이 참여하고 있다. 그 중에서 5명만이 산업자동화 전문가이다. 겨우 5명의 산업자동화 전문가만이 참여하고 있는 것이다.”고 말한다. 제조 및 산업자동화의 측면에서 TSN 표준 논의에서 ETG의 역할이 중요한 지위를 가진다는 설명이기도 하다.
실제로 ETG는 IEEE와 TSN 관련 공식적은 파트너쉽을 가지고 있다. 표준화에서는 이러한 파트너쉽을 리에종(Liason)이라고 한다. 이는 핵심적인 내용을 제공하고 논의하는 역할을 담당함을 의미한다. 마틴(Martin)은 “이러한 리에종 파트너쉽을 가지고 있기에, ETG는 아직 표준으로 출판되지 않은 표준안들을 보는 것이 가능하다.”고 밝힌다.
그는 “TSN 관련 기사나 기고문들이 많이 나오고 있다. 그러나 실질적으로 이 (TSN) 표준안을 볼 수 없는 분들이 TSN에 대해 설명하는 것을 많이 보게 된다. 그 분들이 쓴 글에는 TSN에 대해서 많은 이야기들을 하고 있다. 그러나 사실 TSN 표준안과 맞지 않는 설명이 많이 나오고 있어서 놀라게 된다.”고 말한다.
IEEE에서는 현재 TSN 관련 많은 표준들을 논의하고 있다. 그러나 겨우 몇 개만이 출판되었으며, 대부분 표준들은 논의중에 있다. 따라서 아직 표준이 출판되지 않은 경우, 그 표준을 토대로 제품을 생산할 수는 없다. 최종 표준이 변화할 수도 있기 때문이다.
“TSN 성공의 핵심은 컨피규레이션이다”
지금 TSN에 대해서 얼마나 성숙되었는지, 가용성이 어떠한지에 대한 이야기가 나오고 있지만, 사실은 아직까지 미해결 도전과제는 컨피큐레이션이라고 말한다.
“TSN 측면에서 컨피규레이션은 2가지 측면으로 생각할 수 있다. 첫번째는 패스(Path)를 최적화하는 부분이다. 이것이 가장 큰 도전과제이다. 스위치에게 어떤 프레임을 언제 통과시키는 지에 대해서 수학적으로 계산하는 부분이 있다. 이 부분이 컨피규에이션의 가장 큰 도전과제”라는 설명이다.
그가 설명하는 두번재 도전과제는 이와 같이 처리된 정보를 분산 디바이스에 어떻게 다운로드 하는가 이다. 현재 IEEE에서는 2번째 과제만을 다루고 있다. 그러나 첫번재 도전과제가 더 중요하고 더 어려운 도전과제이다. IEEE가 이부분에 대해서는 논의자체를 하고 있지 못하고 있다는 것이다.
마틴(Martin)은 “이 부분이 바로 ETG 최대의 경쟁사인 PROFINET IRT가 성공하지 못했던 이유라고 생각한다. 이처럼 아직까지 미해결 과제들이 있기 때문에 TSN의 성공여부를 100% 알기는 어려운 시점이다.”고 말했다.
그는 이어서 “제 예상으로는 간단한 네트워크에서는 해결이 될 것이다. 그러나 전체 플랜트 와이드의 TSN과 관련한 최적화된 컨피규레이션은 어려운 과제가 될 것이다. 그래서 저희가 예상하기에는 여러가지 솔루션들이 나오겠지만, TSN의 잠재력을 모두 활용할 수 있는 솔루션은 어려울 것이라고 생각한다.”고 덧붙인다.
현재 IEEE 표준에서 이더캣이 담당하는 분야는 3개의 표준이 있다. 여기에서는 TSN과 이더캣을 사용하는 2개의 시나리오를 마련하고 있는 중이다. 그러나 이것도 현재 사용이 가능한 것은 아니고, 미래에 사용을 위한 시나리오라는 설명이다.
첫번째 시나리오는 이더캣 오토메이션 프로토콜(EAP; EtherCAT Automation Protocol)을 통해서 마스터와 마스터의 통신을 TSN으로 실시간으로 연결하는 방식이다. EAP에 TSN 인프라를 적용함으로써 마스터에서 마스터로 가는 연결성이 개선되고, 실시간 통신이 가능해진다.
두번재 시나리오는 TSN을 사용해서 마스터와 슬레이브 세그먼트를 분리해 내는 방식이다. 이를 통해 TSN의 실시간성을 유지하는 동시에 슬레이브에서의 이더캣(EtherCAT) 포톨로지도 그대로 유지하는 것이 가능하다는 시나리오다. 이는 터널링 기법과 유사한 형태로 설명된다. 마스터에서 슬슬레이브 도달할 때 까지는 TSN을 실시간으로 수행되며, 슬레이브 사이에서는 기존의 EtherCAT 토폴로지를 그대로 사용하는 것. 다시 마스터로 돌아갈 때는 또다시 TSN을 통해 실시간으로 진행되도록 하는 것이다.
마틴(Martin)은 “이러한 시나리오가 가능하기 위해서는 이더캣 프레임을 TSN 프레임으로 전환해 줄 수 있는 기능인 오픈 모드 디바이스(Open Mode Device)가 필수적이다. 오픈 모드 디바이스는 TSN과 이더켓을 연결하는 터널의 입구역할을 하는 것으로 이해하면 된다.”고 말한다. 이더캣 슬레이브의 맨 앞에서 두는 오픈 모드 디바이스는 TSN을 통해 마스터로부터 실시간으로 슬레이브로 들어오며, 또한 거꾸로 마스터로 돌아갈 때에도 TSN을 통해 실시간으로 제공할 수 있도록 하는 역할을 한다는 설명이다.
두번째 시나리오에서 오픈 모드 디바이스를 사용하지 않고, TSN 스위치를 사용하는 방식도 있다. TSN 스위치를 통해 터널의 입구 역할을 대신할 수 있다는 것이다.
마틴(Martin)은 “여기서 TSN 스위치가 해야하는 역할은 TSN과 관련된 역할을 적용해 줄 수 있어야 한다. 이더캣은 이미 미래의 TSN을 어떻게 사용할 것인가를 정의해 두었다. 우리가 이를 마련해 둔 주요 필드버스 기관이다.”고 말한다.
“이더캣과 TSN 인프라 결합으로 최적의 실시간 자동화를 만든다”
“여기서 중요한 것은 우리가 TSN을 바꾸려는 것이 아니다. 그리고, TSN이 이더캣(EtherCAT)을 바꾸는 것도 아니다. 이 2개를 동시에 사용하되 서로를 바꾸지 않고 사용하는 것이 중요한 개념이다. 이더캣은 TSN 도메인에 연결만 제공할 뿐 변화시키는 것은 아니다. TSN 인프라를 그대로 사용하는 것이다. 동시에 TSN으로 인해서 이더캣(EtehrCAT)이 변경되는 것도 아니다.”고 밝힌다.
표준의 이더캣 마스터와 슬레이브로서 TSN과는 관계없이 그 자체로서 존재한다. TSN과 연결되는 부분에서만 스트림 어뎁테이션만 하면 되는 것이다. 슬레이브 앞에 터널 입구를 하나 추가하면 되는 것이다.
마틴(Martin)은 이와 함께 소형, 중형, 대형 규모의 네트워크에 적용가능한 시나리오도 마련하고 있다고 밝혔다. 이를 통해 이더캣과 TSN 인프라를 결합해 사용함으로써 자동화 시스템에서 더 빠른 실시간성 확보의 이점과 더 저렴한 시스템 구성이 가능하다고 밝힌다. 대형 플랜트 와이드 네트워크 구성에서는 100메가비트 이더캣과 기가비트 TSN의 결합이 최상의 조건이라고 말한다.
지난해 11월 이더캣 스위칭 기술이 공개된 이후, 힐셔, 허쉬만, MOXA, 자일링스와 같은 주요 산업용 스위치 업체들이 지난 4월 하노버메쎄에서 이 기술을 채택하기고 공식화했다. 이들을 통해 향후에는 오픈 모드 디바이스 없이도 이더캣(EtherCAT)과 TSN과의 연결이 가능해 질 것라는 설명이다.
오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr
