[이슈리포트 IIoT] OPC-UA와 TSN으로 IIoT에서의 현장 제어 가능하다

“제조현장의 OT기술과 IT기술의 융합을 위한 방안으로 OPC-UA 도입이 활발해지고 있으며, 최근에는 현장 제어가 가능한 빠른 속도를 보장하는 TSN 기술이 국제 표준으로 추진되고 있다.”

OPC-UA는 다양한 산업용 프로토콜을 사용하는 자동화 현장에서 장비(로봇, 센서 등)간 혹은 그 위 스테이션 및 엔터프라이즈 단계까지의 안정적인 연결을 위한 OPC Foundation의 기술이다. 다양한 시스템을 통합하고 표준 규격을 세워 자율적으로 운영할 수 있는 미래 스마트 산업 시스템을 목표로 한다.

OPC-UA는 보안, 데이터 손실, 중복 데이터 연결 또는 복잡한 데이터 구조 사용과 같은 업계의 새로운 요구사항에 부합한다. 운영체제 및 프로그래밍 언어와 독립적인 특징을 가지면서 확장성, 고가용성 및 인터넷 기능을 제공하고 있기 때문이다. 또한, 제어장치의 임베디드 시스템을 포함한 생산 분야의 PLC에서부터 기업용 서버의 MES 및 ERP에 이르기까지 다양한 솔루션들을 지원하고 있다.

사재훈 B&R코리아 차장은 “플랫폼에 독립적인 프로토콜 사용, 임의의 운영 체제 또는 임베디드 하드웨어로 이식될 수 있는 통신 스택, 이는 OPC-UA만의 효율적인 조합을 가능하게 하는 유일한 프로토콜 통신 장점이다.”이라고 설명했다. 이런 장점으로 현재 대다수의 주요 제어 시스템 제조사가 OPC UA를 적극 활용하고 있다.

산업 자동화 솔루션은 전통적으로 장치 사이의 통신에 이용되는 비호환적이고 비상호운용적인 표준에 의해 차별화되고 분리되어 왔다. 그 결과, 고객들은 흔히 독점적 시스템 환경에 갇혀있는 경우가 많았다. 공급자들은 이러한 환경을 지원하기 위해 본질적으로 동일한 제품을 여러 가지 버전으로 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 많은 전문업체들이 모였다. 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 파운데이션 산하에서 개방형 기술 협력을 시작한 것. 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 했다.

사재훈 차장은 “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.”고 설명한다.

이 기업들은 그들의 차세대 제품에서 OPC UA TSN을 지원할 예정이다. 이들의 최초 파일럿 제품들이 이미 IIC 테스트베드에 통합되고 있다. 이 그룹의 목적은 표준 IT 기반 구조에 OPC UA TSN을 사용하는 상이한 공급자들로부터의 호환성을 갖춘 컨트롤러 사이의 통신을 입증하고자 하는 것이다. 현재 IEEE의 802.1 스터디 그룹의 연구개발을 통해 국제 표준 규격 등록이 추진중이다.

또한 OPC-UA의 가능성은 매우 긍정적이다. 사재훈 차장은 “국내에서는 현재 고성능의 서보, 모션제어, 로보틱스 제어 등에 이더넷 파워링크, 프로피넷, CC링크 IRT, 이더캣 등이 사용되고 있다”며 “OPC-UA는 기존의 게이트웨이를 제외한 좀 더 통신 효율적인 방법으로 머신 투 머신, 머신 투 팩토리, 팩토리 투 팩토리를 안정적으로 연결하는 최선의 방법”이라는 것이다.

기존 이더넷 보다 최소 10배 이상 빠른 프로토콜인 TSN기술은 장비 자체가 고도화로 인한 대량 데이터 발생으로부터 제기되는 문제를 해결할 수 있다. OPC-UA와 병행되어 사용되었을 경우 미래의 스마트 산업 현장에서 통합과 확장성 있는 최적화된 프로토콜로 평가 받을 수 있을 것이다. 사재훈 차장은 “이러한 방향성을 가지고 이에 맞는 애플리케이션을 개발하여 반도체 시장에서 타겟팅 한다면 좀 더 많은 산업 자동화 설비사들이 혁신적인 시장 진입을 할수 있을 것”이라고 말했다.

박은주 기자 news@icnwebh.co.kr