[이슈] 스마트 공장 통신 표준 완성… IEC/IEEE 60802 TSN 통합 표준 발표

표준 이더넷 기반의 마이크로초(µs) 확정적 실시간 제어 구현

국제 표준화 기구인 국제전기기술위원회(IEC)와 국제전기전자공학회(IEEE SA)가 함께 스마트 공장의 복잡한 통신망을 하나로 통합할 수 있는 ‘IEC/IEEE 60802’ TSN 프로파일 표준을 제정해 지난 6월 29일 표준안을 공식 출판했다. 이 국제 표준안에는 PI, CLPA, OPC 파운데이션, NXP 반도체 등 글로벌 주요 자동화 협회를 비롯해 반도체 기업들이 대거 동참해 마련됐다.

이번에 발표된 ‘IEC/IEEE 60802’ 표준은 산업 자동화를 위한 시간 민감형 네트워크(TSN; Time-Sensitive Networking) 규격으로 산업용 이더넷 네트워크를 통한 실시간성 확보를 통한 TSN을 만족하는 표준 규격이다. 지난 2018년부터 IEC와 IEEE SA가 공동으로 워킹그룹을 통해 표준을 준비해 온 것으로 이번 표준은 산업 자동화 네트워크를 구축하기 위해 브리지(Bridge), 엔드 스테이션(End Station), 로컬 영역 네트워크(LAN)의 기능과 설정, 프로토콜 및 절차를 명확히 정의하고 있다.

표준 이더넷(IEEE 802.3™) 기술은 수십 년 동안 효율적이고 경제적인 네트워크 기술로 자리 잡아 왔다. 커다란 규모의 경제와 광범위한 산업 생태계의 기술적 전문성을 바탕으로 이더넷은 다채로운 응용 분야의 요구에 맞춰 끊임없이 진화해 왔다. 이러한 진화의 일환으로 시간 민감형 작업이나 임무 수행에 직결된 핵심 애플리케이션을 지원하기 위해 IEEE 802.1™ TSN 기술이 도입되었다. TSN은 이더넷의 활용 범위를 산업 자동화, 전문 오디오/비디오, 항공우주, 자동차 분야로 확장하고 있다. 기본 기술 표준에 더해 특정 적용 분야에서 상호운용성과 배치를 간소화하기 위한 프로파일 규격이 마련되었으며, IEC/IEEE 60802가 바로 산업 자동화를 겨냥한 핵심 프로파일 표준이다.

단일 이더넷 인프라 위에서 펼쳐지는 네트워크 융합과 상호운용성

오늘날 급변하는 산업 자동화 환경에서 네트워크 융합(Network Convergence)은 선택이 아닌 필수 요소로 자리를 잡았다. IEEE 802.1 TSN 기술은 중요한 산업용 애플리케이션에 실시간 통신을 제공하고 동일한 인프라에서 서로 다른 통신을 통합 처리하여 스마트 공장의 핵심 기술로 떠오르고 있다.

TSN은 단일 표준 이더넷 인프라 위에서 독립된 여러 애플리케이션이 동시에 공존하도록 돕는다. 시간 및 임무에 민감한 작업에 실시간 서비스 품질(QoS; Quality of Service)을 보장한다. 또한 개방형 표준을 통해 공통 관리 체계와 통합 보안 환경을 구현함으로써 상호운용성을 높이고 네트워크 관리를 효율화하여 디지털 트윈(Digital Twin) 구축을 촉진한다.

IEC와 IEEE SA는 산업 자동화 및 네트워크 전문가들을 모아 ‘IEC/IEEE 60802 공동 프로젝트’를 발족시켰다. 이 프로젝트는 두 분야의 강점을 결합하여 ‘산업 자동화용 시간 민감형 네트워크 프로파일’이라는 두 단체간의 공동 표준으로 완성했다. 이 표준은 핵심 TSN 기능을 엄선하고 산업 자동화 요구사항에 최적화된 가이드를 제공한다. 아울러 통합 관리 체계와 보안을 제공하여 제조사와 사용자 모두에게 커다란 이점을 선사한다. 또한 산업 자동화 적합성 협의체(TIACC; TSN Industrial Automation Conformance Collaboration)는 다중 벤더 간 호환성을 보장하기 위한 통합 시험 규격을 활발히 개발하고 있다.

글로벌 통신 협회와 반도체 리더들이 증언하는 차세대 네트워크의 미래

글로벌 산업 자동화 생태계를 이끄는 리더들은 이번 표준 발표에 대해 일제히 환영의 뜻을 표명했다.

프로피버스 및 프로피넷 인터내셔널(PI; PROFIBUS and PROFINET International)의 자버 슈미트(Xaver Schmidt) 의장은 산업 통신은 융합이 디지털 제조의 전략적 전제 조건이 되는 새로운 단계를 맞이하고 있다고 말하고, “미래 산업 네트워크는 핵심 제어를 위한 확정적 실시간 통신과 자산 관리, 진단, 디지털 트윈, AI 및 가상화 제어 구조를 위한 병렬 데이터 흐름을 하나로 결합해야 한다”고 강조했다. 그는 이어 “IEC/IEEE 60802는 글로벌 표준 기반을 제공하며, PI는 실제 사양에 이를 반영하고 TIACC 인증 활동에 적극 참여하고 있다”고 덧붙였다.

CC-Link 파트너 협회(CLPA) 유럽 지사의 존 브로윗(John Browett) 지사장은 “IEC/IEEE 60802 표준은 표준 이더넷 기반에서 기가비트 이상의 확정적 고성능 통신을 제공하는 이정표”라고 강조하고, “이 표준은 글로벌 상호운용성을 향한 필수적인 단계이며, 미쓰비시 전기를 비롯한 CLPA 회원사들은 개발 초기부터 참여해 왔고 TIACC 이니셔티브에도 적극적으로 함께하고 있다”고 밝혔다.

OPC 파운데이션의 피터 루츠(Peter Lutz) 필드 레벨 통신 디렉터는 “이번 표준 출판은 산업 자동화의 획기적인 성과이며 제조사와 기기를 아우르는 공통의 확정적 네트워크 기반을 제공한다”라고 전했다. 아브누 얼라이언스(Avnu Alliance) 의장이자 인텔(Intel) 수석 엔지니어인 데이브 카발칸티(Dave Cavalcanti) 박사는 “상호운용 가능한 이더넷 기반 융합 네트워크를 배포할 수 있는 표준 기반을 얻게 된 사건”이라고 평가했다.

NXP 반도체(NXP Semiconductors)의 주앙 로페스(Joao Lopes) 수석 엔지니어는 “TSN은 모바일 통신부터 차량내 네트워크, 산업 자동화에 이르기까지 게임 체인저 기술”이라며 “IEC/IEEE 60802가 산업 자동화에서의 우선 핵심 기술로 자리 잡을 것을 확신하며 표준화 및 산업 기술 발전에 지속적으로 기여하고 있다”고 말했다.

용어 해설 (Glossary)

• IEC/IEEE 60802: 산업 자동화 환경에서 서로 다른 제조사의 장비들이 하나의 표준 이더넷 망으로 실시간 제어 신호와 IT 데이터를 주고받을 수 있도록 규정한 국제 공통 TSN 프로파일 표준이다.
• 시간 민감형 네트워크 (TSN; Time-Sensitive Networking): 표준 이더넷 기반에서 데이터 전송의 지연 시간을 극소화하고 정시성을 보장하여 실시간 제어를 가능하게 만드는 네트워크 기술이다.
• 네트워크 융합 (Network Convergence): 기존에 분리되어 있던 로봇·설비 제어 통신망(OT)과 데이터 분석·경영 정보망(IT)을 하나의 물리적 네트워크 인프라로 통합하여 운용하는 기술이다.
• TIACC (TSN Industrial Automation Conformance Collaboration): 다양한 제조사의 TSN 제품이 서로 완벽하게 호환되는지 검증하기 위해 주요 글로벌 통신 협회들이 공동으로 설립한 적합성 시험 인증 협의체다.