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MOXA 인더스트리 4.0 솔루션 데이 세미나

기사입력 : 2016년 06월 09일 14시 34분
ACROFAN=권용만 | yongman.kwon@acrofan.com SNS
MOXA는 6월 8일, 서울 강남구 코엑스에서 ‘인더스트리 4.0’을 주제로 한 ‘MOXA 인더스트리 4.0 솔루션 데이’ 세미나를 진행했다. 2014년에 이어 두 번째로 열린 이번 솔루션 데이 세미나에서는 ‘인더스트리 4.0’과 ‘스마트 팩토리’를 중심으로 업계의 동향과 과제, 구축을 위한 애플리케이션과 적용 가능한 MOXA의 관련 솔루션들이 소개되었다.

현재 대부분의 기존 IT 시스템들은 엔지니어링 자체가 완전히 통합되어 있지 않으며, 기업과 공급자, 고객간 긴밀한 연결이 어려운 경우가 많았다. 인더스트리 4.0 시대에는 대에터 통합 네트워크가 진화되고, 전반적인 과정을 통합하는 자동화된 스마트 밸류체인의 구현이 가능해지면서 기업과 부서, 직능, 역량이 더 큰 응집력을 갖게 될 것으로 전망된다. 그리고 인더스트리 4.0 비전을 실현하는 데 있어 가장 중요한 요소로는 산업용 IoT와 연결성에 대한 측면이 꼽혔다.

MOXA의 솔루션은 인더스트리 4.0을 구현하기 위한 디바이스 간의 ‘연결성’을 제공한다. 특히 연결에 있어, MOXA는 기존 레거시 장비들과 시리얼 기반 프로토콜을 IP 기반의 IoT 환경에 통합시킬 수 있는 연결 솔루션과 유, 무선 양쪽으로 다양한 연결 수단을 제공한다. 그리고 이를 통해 구현한 스마트 팩토리는 기존에 비해 에너지를 절감하고 생산성을 높여 기업들이 더 높은 경쟁력을 갖출 수 있게 한다고 소개했다.

 
▲ MOXA 손창한 고문

 
▲ ETRI 이수형 박사

MOXA의 손창한 고문은 MOXA에 대해, 산업 자동화 부분에 25년 이상의 경력을 가지고 있고 시리얼 연결 부분에서는 시장 1위, 산업 이더넷 인프라 부분에서는 3위의 위치에 있다고 소개했다. 또한 대만과 미국에 본사 위치하고 있으며, 매출의 35%가 R&D에 투자되고 있을 정도로 R&D를 중요하게 보고 있다고 강조했다. 그리고 주요 솔루션으로는 인더스트리 4.0을 구현하기 위한, 엣지 커넥티비티 등 디바이스와 서비스, 클라우드 단을 연결하는 미션 크리티컬 급 연결 솔루션을 꼽았다.

ETRI의 이수형 박사는 이 자리에서 인더스트리 4.0과 스마트 팩토리에 대한 동향을 소개했다. 그는 먼저, 대기업군에서는 인더스트리 4.0 등에 대해 그룹 차원의 태스크포스 구성 등으로 준비하고 있는 모습이지만 아직 중소기업은 이 흐름에 미처 따라가지 못하고 있으며, 향후 전 세계적인 움직임인 만큼 이에 대비해야 할 것이라고 지적했다. 그리고 인더스트리 4.0은 기존의 3.0 모델에 비해, 기존의 PLC 를 통한 모델 대비 IoT가 접목되면서 완전히 새로워졌다고 소개했다.

인더스트리 4.0은 제조업을 둘러싼 환경의 빠른 변화에 따라 대두되었으며, 대표적인 시장 변화로는 제조의 서비스화, 다양화되고 개인화되는 소비자 요구, 빨라지는 제품 출시 주기와 벨류 체인 경쟁 등이 꼽혔다. 또한 제조업 환경에서는 유연하고 효율성 높은 생산 체계 등이, 기술 측면에서는 CPS와 IoT 등이 주요 요인으로 꼽혔다. 그리고 인더스트리 4.0은 정보를 바탕으로 모든 밸류 체인의 상태와 고객 요구 등을 연결, 대처할 수 있는 수준까지 제조 시스템을 구축할 수 있어, 향후 큰 패러다임 변화가 예상된다고 덧붙였다.

 
▲ 스마트 팩토리의 특징은 상황에 대응하는 유연함이다

인더스트리 4.0과 관련된 움직임으로는 전 산업 도메인에서 CPS(Cyber Physical Systems)화의 진전이 꼽혔다. 그리고 다양한 데이터를 분석해 상황을 인지할 수 있게 하는 컴퓨팅과 커뮤니케이션, 컨트롤 등의 사이버 요소가 물리적 요소들인 장비들과 접목되어 전혀 다른 결과를 만들어내고 있으며, 고객 개인별 요구사항에 맞추고 전 단계에 걸친 조직, 제품, 서비스를 포함하는 제조 및 사회 전반에 걸친 혁신적 변화를 만들어내고 있다고 덧붙였다.

인더스트리 4.0의 스마트 팩토리는 제품이 제조에 필요한 정보를 가지고 있어 다양한 개인화된 요구사항에 대응하고, 현재 공장의 상태나 제품 요구에 따른 자율적인 공정 변화가 가능한 유연한 생산 체계 등의 특징을 제공한다. 또한 모든 밸류 체인에서 실시간 변화에 대응하고, 고객의 주문 기반으로 실시간 변화가 가능하다고 소개했다. 대표적인 사례로는 지멘스의 스마트 팩토리나 패션 업체 Zara의 밸류 체인 등이 꼽혔다.

한편 한국은 물론이고 미국, 일본, 중국 등 세계 각국이 ‘인더스트리 4.0’에 해당하는 정책적인 움직임들을 추진하고 있으며, ETRI 또한 IoT 확산에 따라 제어 규모가 증가된 생산시스템을 위한 스마트팩토리 연동 미들웨어나 제조설비의 가상화를 위한 제조설비 연동형 모델링과 시뮬레이션 기술 등의 과제를 수행하고 있다고 소개했다. 또한 향후 생산시스템 연동 구조는 기존의 계층형 구조가 아니라 각 요소가 산재하고 필요에 따라 연결되고 CPS 기반 자동화가 될 것이며, 넓은 영역에서 연결, 통합되어 상호운용성을 가지는 형태로 바뀔 것이라 덧붙였다.

 
▲ 에드워드 루 MOXA 비즈니스 개발 매니저

MOXA의 에드워드 루(Edward Lu) 비즈니스 개발 매니저는 인더스트리 4.0의 핵심이 되는 ‘연결’에 있어, 연결된 스마트 제품은 물리적 부분과 센서와 프로세서 등 스마트함을 위한 부분, 그리고 연결을 위한 부분으로 구성되며, 모니터와 컨트롤, 최적화를 거쳐 자율성을 가지는 단계로 간다고 소개했다. 또한 스마트 팩토리는 전체 IoT 영역 중에서 가장 큰 투자가 이루어질 것으로 예상되며, 주요 애플리케이션으로는 운영 최적화와 메인티넌스 예측, 인벤토리 최적화 등이 있다고 덧붙였다.

다양한 장점이 있는 스마트 팩토리지만 기업들이 스마트 팩토리로의 여정에 쉽게 나서지 못하는 큰 이유로는 상호운용성 표준의 부재와 보안, 투자에 대한 효과와 비용 화수 등에 대한 확신 부족이 꼽혔다. 또한 스마트 팩토리의 구축에 있어 기존 레거시 디바이스와의 통합에 대한 우려도 중요한 고려 사항으로 꼽혔다. 그리고 이런 부분들에 대해, MOXA는 자사의 솔루션들을 통해 이러한 스마트 팩토리로의 ‘진입 장벽’을 극복할 수 있다고 강조했다.

스마트 팩토리를 구성하는 각 요소들 간의 상호 운용성 측면에서는, 센서 단에서 ERP 단에 이르는 인프라와 시스템 전반에서 공통된 언어 등이 필요하다고 소개했다. 그리고 MOXA는 이런 연결 측면에서, 높은 신뢰성을 요구하는 비디오 부분의 연결에는 장애 상황에서 수 ms 수준으로 빠른 복구로 높은 신뢰성을 제공하는 ‘V-on’ 기술을, 산업 현장의 다양한 디바이스간 연결과 프로토콜 변환 등을 위해서는 산업용 게이트웨이 등을 활용한 구조를 제시했다.

 
▲ 기존의 레거시 장비 등 이종 장비 구성의 인프라 통합도 중요한 과제 중 하나다

산업 인터넷 컨소시엄(Industrial Internet Consortium)의 레퍼런스 아키텍처는 엣지, 플랫폼, 엔터프라이즈 티어로 나뉘며, 이 중 MOXA의 솔루션은 엣지 레이어에서 디바이스와 게이트웨이 간의 연결, 그리고 게이트웨이의 플랫폼 티어 등으로의 연결 등을 제공한다. 보안 부분에서는 상당수의 보안 문제가 내부 인력에 의해 발생되는 점을 강조하며, 내, 외부의 전반적인 위협에 대응해, VPN과 인더스트리얼 방화벽 등을 통한 세 단계의 방어 레이어 컨셉을 소개했다.

또한 최근 산업자동화 등에서 보안 위협에 대한 우려가 가시화됨에 따라, 이에 대응하는 ISA/IEC 62433이나 전력 업계에서의 NERC CIP V5 등의 보안 관련 표준안도 등장한 바 있다고 소개했다. 이 중 IEC 62433은 컴포넌트와 제어 시스템, SI 등 공급자에 대한 표준, 사용자에 대한 표준 등 전반적인 생태계에 걸친 규정을 마련하고 있다. 그리고 MOXA는 컴포넌트에 관련된 보안 규격 준수와 함께, 환경 구성을 위한 설치 마법사와 관리를 위한 이벤트 알람 시스템 등을 제공하고 있고, 전반적인 관리를 위한 뷰는 4분기 예정이라고 덧붙였다.

기존의 레거시 장비를 새로운 시스템에 연결하는 것 또한, 아직도 85%의 장비가 연결되어 있지 않은 만큼 큰 기회를 가진 부분으로 꼽혔다. 물론 이 레거시 장비들의 연결에 있어 센서의 유무, 구형 시리얼 인터페이스의 사용이나 프로토콜 호환 문제 등으로 연결이 쉽지만은 않다. 이에 MOXA는 다양한 제품군으로 레거시 장비를 유, 무선으로 IP 기반 네트워크에 연결하고 빅데이터 기반의 활용을 가능하도록 하는 연결성을 제공한다고 소개했다.

 
▲ MOXA 김성한 이사

이어 MOXA 김성한 이사가 스마트 팩토리 구축을 위한 애플리케이션에 대해 소개했다. 먼저, 최근 스마트 팩토리 구현에 있어서 중요한 과제 중 하나로는 ‘레거시’ 장비들의 연결이 꼽히며, 85%의 레거시 장비들은 아직 연결되어 있지 않은 상태로 이에 대한 요구가 꾸준히 제기되고 있다고 소개되었다. 또한 스마트 팩토리로의 전환 이유로는 최신 기술을 통해 현재보다 20% 가량 에너지 절감이 가능하다는 점과 생산성 향상 측면이 가장 크게 고려되고 있다고 덧붙였다.

현재 스마트 팩토리 구현에 있어 해결해야 할 과제로는 크게 세 가지가 소개되었다. 가장 먼저 꼽힌 것은 ‘데이터 통합’으로, 서로 다른 시스템과 프로토콜간의 통합이 해당된다. 또한 ‘데이터 전송’은 데이터를 전송함에 있어 다양한 현실적 환경에 대응할 수 있는 유, 무선 연결 환경의 제공과 중요한 정보의 보호 등을 포함하고, ‘데이터 관리’는 효과적으로 데이터를 모으고 분석이나 관리를 수행하기 위한 부분이라고 설명했다.

MOXA는 데이터 통합 측면에서 엣지 단의 연결과 서로 다른 프로토콜간의 대응을 위한 게이트웨이, 엣지 컴퓨터 등의 솔루션을 갖추고 있다고 소개했다. 또한 데이터 전송 측면에서는 유, 무선 연결 솔루션과 셀룰러 통신을 갖춘 컴퓨터, 산업용 이더넷, 무선 스위치와 라우터 등의 솔루션을 갖추고 있다. 데이터 관리 측면에서도 네트워크 등의 구성과 문제해결, 관리와 데이터 로그 등의 기능을 제공하는 MX 스튜디오 등의 솔루션을 갖추고 있다고 덧붙였다.

 
▲ 다양한 CNC 장비들을 DNC 서버에 연결, 효율성을 높일 수 있다

에너지 절감을 위한 스마트 팩토리 구성의 예로는 VFD(Variable Frequency Drive) 관련이 소개되었다. 전 세계적으로 전력 사용 디바이스의 60%가 모터를 이용하고 있는 만큼, 모터 제어 효율 향상을 통해 20%의 에너지 절감이 가능할 것으로 기대되고 있다. 이에 PLC와 센서 접목 등으로 제어 등을 효율화해 에너지 절감이 가능하며, 특히 센서 데이터를 IOLogic을 통해 데이터센터까지 올리고, PLC를 통해 모터를 제어해 효과적인 모터 제어와 에너지 효율 향상이 가능하다고 소개했다

전력 모니터링과 절감 측면의 구현은 계측된 데이터를 수집, 분석해서, 문제가 발생하기 전에 미리 예측하고 대응해 문제를 미연에 방지하고자 하는 목적으로 구현된다고 소개되었다. 그리고 이를 구현하는 데 있어, 이기종 인프라들간의 연결에는 게이트웨이를 활용해 전체 전력 인프라의 모니터링을 구현할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

생산성 최적화는 CNC의 DNC와의 접목 측면이 소개되었다. 현재도 CNC 장비는 매년 60만 대가 판매될 정도인데, 이를 DNC와 연결할 경우 대폭 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 그리고 기존 CNC가 RS-232 시리얼로 연결되고 있는데, 이제는 하나의 DNC PC가 여러 대의 CNC를 관리할 수 있을 성능을 가지고 있다고 밝혔다. 이에 이더넷-시리얼 전환을 위한 NPort 제품을 활용하면 유, 무선 양쪽으로 쉽게 연결해 CNC를 제어할 수 있다고 설명했다.

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