독일·미국이 짜놓은 판을 깨라… 공장 통신 표준 ‘TSN·SPE’ 영토 전쟁

현장 기자가 본 산업 통신망의 기술 주도권과 국내 엔지니어의 글로벌 표준화 참여 전략

나름 오랫동안 산업 기술 현장을 취재하며 가장 눈부신 변화를 목도한 분야는 산업통신망(ICN)이다. 과거 단순한 RS-485 시리얼 통신에 의존하던 필드버스(Fieldbus)는 이제 고속 전송이 가능한 산업용 이더넷(Industrial Ethernet)으로 빠르게 전환되었다. 최근에는 엔비디아(NVIDIA)와 슈나이더 일렉트릭(Schneider Electric), 지멘스(Siemens) 등이 주도하는 인공지능 팩토리(AI Factory)가 등판하면서, 초고속·저지연 통신 인프라가 공장의 필수 조건으로 자리 잡았다. 보쉬(Bosch)의 디지털 퓨얼 트윈(Digital Fuel Twin)이나 DHL의 지속가능 항공유(SAF) 추적처럼 클라우드와 현장 설비를 실시간 연동하는 기술도 통신망의 고도화 없이는 불가능하다.

TSN과 SPE가 바꾸는 산업 자동화 통신 지형도

현재 국제전기기술위원회(IEC)와 국제전기전자공학회(IEEE)를 중심으로 산업용 통신망의 국제 표준화 작업이 활발하게 진행 중이다. 그 핵심에는 시간 민감형 네트워크(TSN; Time-Sensitive Networking)와 싱글 페어 이더넷(SPE; Single Pair Ethernet)이 있다.

TSN은 기존 표준 이더넷 기술에 확정성(Determinism)과 정밀한 시간 동기화 기능을 더한 국제 표준(IEC/IEEE 60802) 기술이다. TSN을 활용하면 표준 이더넷 선 하나로 일반 정보기술(IT) 데이터와 정밀한 로봇 모션 제어 데이터를 동시에 보낼 수 있다. 이는 과거 제조사별로 개별적으로 구성되어 있던 다양한 산업용 이더넷 규격을 하나의 공통 네트워크로 통합하는 기회를 제공한다.

반면 SPE는 단 한 쌍의 꼬임선(Twisted Pair) 구리선만으로 데이터와 전력을 동시에 전송하는 국제 표준(IEC 63171) 기술이다. 센서와 액추에이터가 위치한 최하위 필드 레벨까지 이더넷(IP)을 직접 연결하는데 아주 유용하다. 기존의 두껍고 복잡한 필드버스 케이블을 대체하여 배선 비용을 크게 낮추고, 현장 장비부터 클라우드까지 끊김 없는 데이터 통신 환경을 완성한다.

국제 표준을 빼앗기면 기술 종속은 반복된다

산업 통신망 표준화는 단순한 기술 규격 설정을 넘어 글로벌 시장의 지배권을 결정짓는다. 반도체 제조 현장에서 SEMI의 SECS/GEM 및 HSMS 프로토콜이 전 세계 생산 라인을 지배해 온 사례가 이를 증명한다. 최근 자율주행 차량 분야에서 아나로그디바이비스(ADI)와 현대모비스 등이 참여해 공식 출범한 OpenGMSL 협회 역시 개방형 통신 표준으로 시장 주도권을 확보하려는 전략의 일환이다.

독일과 미국 등 기술 선진국은 IEC SC 65C 등의 분과 위원회를 통해 TSN과 SPE의 필드 적용 프로파일(IEC 61784-6 등) 규격을 선점하고 있다. 한국의 기업과 엔지니어들이 국제표준화기구(ISO, IEC, IEEE) 활동에 단순히 참가하는 ‘옵저버’에 그친다면, 우리 기술이 아무리 우수해도 타국이 제정한 규격에 종속되는 결과를 초래한다. 국내 엔지니어들이 국제 표준화 기구의 개정 작업에 기술 제안을 적극적으로 제출하고, 표준화 프로젝트에 주도적으로 참여해야 하는 이유가 바로 여기에 있다.

용어 해설 (Glossary)

• TSN (Time-Sensitive Networking; 시간 민감형 네트워크): IEEE 802.1 표준 위원회에서 정의한 기술로, 일반 이더넷 망에서 데이터 전송의 정밀한 시간 동기화와 지연 시간을 보장하는 차세대 통신 기술이다.
• SPE (Single Pair Ethernet; 싱글 페어 이더넷): 두 가닥의 구리선(한 쌍)만으로 전원(PoDL)과 고속 데이터를 동시에 전송하여, 센서 단까지 이더넷 연결을 가능하게 하는 국제 표준(IEC 63171 / IEEE 802.3cg) 통신 기술이다.
• 산업용 이더넷 (Industrial Ethernet): 기존 상용 이더넷 기술을 공장 자동화 현장에 맞게 발전시켜, 실시간 제어와 높은 신뢰성을 보장하도록 만든 공장 전용 통신망이다.
• OpenGMSL (Open Gigabit Multimedia Serial Link): 자율주행 카메라, 센서, 디스플레이 간 고대역폭 데이터를 단일 케이블로 전송하기 위한 개방형 국제 표준 기술이다.
• SECS/GEM (SEMI Equipment Communications Standard / Generic Equipment Model): 반도체 및 디스플레이 제조 장비와 호스트 컴퓨터 간 데이터 통신 및 중앙집중 제어를 정의한 국제 표준 프로토콜이다.