산업용 통신 네트워크 및 산업 자동화 관련 시장조사 및 컨설팅 전문업체인 아이씨엔(www.ICNweb.co.kr)이 ‘2006년 산업자동화 10대 뉴스’를 선정했다.
2006년 한해를 마무리하고 새로운 한해를 맞이하면서, 국내 산업용 통신 네트워크 및 산업자동화 시장에서 핵심 이슈로 떠올랐던 아이씨엔이 선정한 2006년 10대 뉴스를 소개한다.
개요
산업용 통신 네트워크가 산업 자동화 시스템에서 차지하는 비중이 점차 커지고 있다. 제조 산업 및 설비 현장의 자동화 시스템은 물론 빌딩 시스템, 교통 관제 시스템, 인프라 시스템 분야에서도 산업용 통신 네트워크는 본연의 통합 정보 시스템으로서의 역할을 톡톡히 해내고 있는 중이다.
이번 10대 뉴스 선정에서는 국내외의 많은 산업적이고 기술적인 트렌드와 산업 자동화 측면에서의 다수 이슈와 뉴스들이 검토되었다. 산업 통신 네트워크와 관련하여 산업용 이더넷의 부상이 가장 큰 핵심 이슈로 선정되었으며, 리얼 타임 이더넷에 기반한 새로운 국제 표준이 완료되는 한해였다. 특히 일본에서 출발한 CC-Link가 ISO 15745 Part5로써 국제 표준으로 승인되어 향후 CC-Link를 포함한 다수의 필드버스와 이더넷 기반 산업용 네트워크 프로토콜들의 시장 선점 경쟁이 더욱 가시화될 전망을 보여주였다.
반도체 장비 분야에서의 통신망인 SECS가 반도체 및 FPD 제조 장비에서의 필수적인 네트워크로 자리잡았으며, 빌딩 자동화 분야에서는 기존의 BACnet에서 한걸음 더 나아가 애쉴론의 론웍스와 지멘스의 인스타버스 EIB가 적극적으로 합류하면서 국내에서도 3자 경쟁구도를 취하게 되었다.
또한 자동화 시스템과 사람의 안전을 동시에 추구하는 세이프티 시스템에 대한 관심이 집중되기 시작했으며, 제조 장비 구동시스템에서의 핵심 기술인 모션 제어를 위한 고기능의 리얼 타임성을 확보한 모션 네트워크 시장에서의 경쟁도 더욱 치열해졌다.
1. 산업용 이더넷(Industrial Ethernet) 확고한 지위 확보
아이씨엔이 최근 국내 산업 현장에 종사하는 엔지니어 400여명을 대상으로 설문조사 한 바에 따르면, 산업용 이더넷이 새롭게 현장 엔지니어들이 생각하는 주요 통신망으로 각인되고 있는 것으로 나타났다.
또한 향후 5년이내에 전 산업 분야에서 고르게 산업 통신망이 현장에 구축될 것으로 예상하였다. 기존의 필드버스에서 산업용 이더넷을 중심으로 한 통신망으로 점차 그 비중이 확대되고 있는 것을 보여주고 있는 것이다.
ISO 및 IEC 국제 표준에서도 전통적인 필드버스에 이어서 Ethernet/IP, Profinet, Ethernet Powerlink, EtherCAT 등 산업용 이더넷에 기반한 통신망들이 국제 표준으로 채택되는 등 활발한 성장세를 보일 것으로 전망된다. 또한 미쓰비시전기가 제안한 CC-Link도 올초에 국제 표준으로 선정된데 이어, 산업용 이더넷을 접목하고자 하는 연구가 진행중인 것으로 나타나 전반적인 필드버스들이 이더넷을 수용한쪽으로 변화하고 있는 것으로 분석된다.
이처럼 산업용 이더넷이 주류로 떠오르고 있는 것은 상위의 정보 레벨로부터 하위의 필드레벨에 이르기까지 끊김없는(Seamless) 수직적이고 수평적인 정보의 통합에 있다. 더구나 사용자층에서의 활용이 일반화되고 지속적인 기술 발전을 거듭하는 이더넷 기술을 접목함으로써 기술적인 혼란없이 쉽게 사용자에게 다가갈 수 있다는 장점이 있다. 또한 네트워크를 위한 별도의 추가적인 배선 및 스위치 등의 변환장치가 필요없어 비용절감까지 기대할 수 있다. 네트워크 스위치와 I/O가 필수적으로 요구되는 필드버스와 달리 산업용 이더넷은 이러한 추가적인 변환장치에서의 하드웨어를 줄여줄 수 있다.
2. CC-Link, 국제 표준 통신망 공식인증
산업 통신망 관련 국제 표준은 ISO(국제표준화기구)와 IEC(국제전기표준회의) 2단체에서 추진되고 있다. 양 기관에서 발표한 국제 표준의 필드버스 통신망으로는 IEC 61158로 발표된 Profibus, ControlNet, Foundation Fieldbus, Interbus, Swiftnet, World FIP, P-net, HSE 등으로 구성된다. 이들 산업 통신망 표준들은 2003년 5월에 공식적인 국제 표준으로 인증되었다.
ISO에서는 개방형 구조를 지향하는 오픈 프레임워크 표준을 ISO TC184(산업자동화통신망표준)/ SC5(구조 및 통신)/ WG5(오픈 프레임워크)에서 표준을 준비하여, 2003년 10월 ISO 15745(오픈 프레임워크)로 발표되었다. 당시에는 ISO 15745 P(part)1부터 P4까지의 규격이 발표된 것이며, 여기서 총 11개의 개방형 필드버스 통신망이 국제 표준으로 채택되었다.
그리고 논의 과정 이후에 출현하거나 국제 표준에서 제외된 프로토콜들에 대한 처리방안으로 ISO 15745 P5가 곧바로 구성되었으며, 2006년 3월 P5 국제표준으로 Profinet, Modbus TCP, Ethernet Powerlink, EtherCAT, CC-Link 등 5개 항목이 만장일치로 통과되었다. Part 5는 하이 레벨 데이터링크 제어 수준(HDLC)으로 등재되었다.
이번에 국제 표준 규격으로 선정된 ISO 15745 P5의 통신 프로토콜 중에서 유독 CC-Link가 주목된다. P5 프로토콜중에서 CC-Link를 제외한 것들은 모두 이더넷을 수용했다는 공통점을 가지고 있다.
이로써 CC-Link는 아시아에서 출발한 산업 통신망 중에서 유일한 국제 표준이라는 명성을 얻게 되었다. 그동안 CC-Link는 일본 미쓰비시전기에서 프로토콜이 마련된 이후, 미쓰비시의 시스템을 중심으로 광범위한 시장과 구축 실적을 쌓아왔다. 자동화 기기에서의 독점적 지위를 통해 CC-Link에 대한 저변 확대를 유지해 온 것이다. 이러한 시장 구조를 바탕으로 CC-Link는 국제 표준으로 가는 열차에 오를 수 있었다고 평가된다.
3. 필드버스 표준포럼 사업 종료
지난 2003년부터 선도적으로 추진되어 온 국내 필드버스 표준포럼(회장 홍승호 한양대교수)이 3년간의 프로젝트를 끝으로 사업이 마무리되었다.
그 동안 필드버스 표준포럼은 국제적인 산업 통신망에 대한 기술 발전과 국제 표준 선정 과정에서 국내의 실정을 고려한 국가 표준의 수행과 국제 표준 활동을 통해 국내외적인 규격 제정에 많은 노력을 경주해 왔다.
국제 규격으로 발표된 필드버스들도 단일한 표준으로 채택된 것이 아니라 복수의 프로토콜을 국제 표준으로 인증하는 방식이어서 산업 현장에서는 자신의 현장 시스템에 적절한 필드버스를 개별적으로 선정해야 하는 선정에서의 어려움을 겪어 왔다. 이러한 현장에서의 어려움을 고려하여 필드버스 표준포럼은 공정제어, 순차제어, 머신제어, 반도체장비, 철강공정, 원자력 등 6개 분야에 대하여 필드버스를 이용한 산업 자동화 통합 시스템 구축을 위한 국내 단체 표준의 제정을 목표로 활발한 사업을 수행해 왔다.
표준협회 및 기술표준원과의 긴밀한 관계를 통해 지속적인 필드버스 세미나 및 초청 강연회를 개최하여 국내 산업 현장에서의 필드버스에 대한 저변 확대를 이루었다. 이제는 현장의 관련 엔지니어들도 필드버스에 대한 개념이해를 넘어, 각각의 프로토콜에 대한 기본적인 이해단계를 넘어서고 있다는 평가이다. 특히 포스코와의 긴밀한 관계개선을 통하여 철강공정에서의 사용자 요구사항에 대한 정밀한 조사연구를 통해 철강공정에서 요구되는 필드버스 통신망에 대한 규격화를 진행하여 많은 성과를 도출했다.
4. 빌딩자동화용 통신망 3파전 돌입
유비쿼터스를 지향하는 지능형 빌딩 및 건축물에 대한 관심이 집중되면서, 빌딩 자동화를 위한 통신망이 부각되고 있다. 국내에서는 BACnet을 중심으로 국가 표준이 설정되면서 적극적인 사용자층 확대를 펼쳐 왔으나, 활발한 현장 적용을 가져오지는 못했다.
최근 들어서는 에쉴론의 론웍스와 지멘스의 인스타버스 EIB가 국내 시장에서 적극적인 마케팅 활동을 펼치면서, 이들에 대한 국가 표준 상정이 추진되는 동시에 국내 시장에서의 지위 강화에도 적극적인 모습을 보이고 있다. 따라서 국내 빌딩 자동화 분야에서는 기존 백넷 통신망에 이어서 론웍스와 인스타버스가 합류하면서 3파전이 진행되고 있다.
빌딩자동화 시스템은 유비쿼터스 개념이 적극 도입되면서 단순하게 기존의 공조, 전력, 저명, 출입통제, 주차설비 등에서의 개별적인 자동화 추진을 넘어서서, 전체 시스템 차원에서의 유기적이고 효율적인 정보의 통합과 제어의 효율성을 추구하는 방향으로 발전하고 있다.
정부차원에서도 유비쿼터스 빌딩 시스템과 관련한 적극적인 정부 정책 수립을 추진하고 있는 중이다. 건설교통부는 10개년 혁신 로드맵을 마련하고 U-Eco 시티 구축을 목표로 총 6조 5천억원을 투자한다는 계획이다. 각 과제별로 사업단 구성에 들어갔으며, 2007년 상반기에는 초고층빌딩 사업단이 1차적으로 가시화될 전망이다.
5. 반도체 장비용 통신 표준 SECS 일반화
반도체 장비와 관련한 SEMI(반도체장비재료협회)의 표준으로는 현재 13개 분야 총 772개의 규격이 제시되고 있다. 대표적인 표준 분야로는 장비 자동화 하드웨어(92개 규격), 장비 자동화 소프트웨어(54개 규격), FPD(Flat Panel Display: 42개 규격), MEMS(3개 규격), 세이프티 가이드라인(27개 규격) 등을 포함한다. 또한 SEMI 표준은 완료된 상태가 아니라, 지속적인 진행형 단계를 밟고 있다. 반도체 장비와 관련한 기술 발전과 새로운 프로세스의 등장 등으로 인해 새로운 분야와 새로운 규격의 필요성이 꾸준히 요청되는 분야이기 때문이다.
반도체 장비에서의 SEMI 통신 규격은 SECS라 한다. SECS란 SEMI Equipment Communication Standard의 약자이며, 반도체 장비간 통신의 표준으로 확고한 자리를 잡았다. 이 표준 규격은 시대와 기술의 변화에 따라 지속적으로 변화하는 양상을 보이고 있다.
70년대말에 처음 제시된 SECS-I은 당시 거의 대부분의 장비가 채택하고 있던 시리얼 통신에 대한 접속 방법에 대한 규약으로 80년대 들어 표준으로 채택되어 사용되어 왔다. 곧이어 SECS-II 표준이 발표되었는데, SECS-II는 실제 통신이 이루어지는 데이터 정의에 대한 규약이다.
80년대 후반에는 반도체 장비 구동에 대한 시나리오의 필요성에서 GEM(Generic Equipment Model) 규약이 출현하게 되었다. GEM은 200mm 웨이퍼 자동화 라인에서 본격적으로 접목되기 시작하여 300mm 웨이퍼 라인에서 완전히 도입되어 사용되고 있다.
여기에 인터넷 TCP/IP로 대표되는 이더넷의 기술 발전과 저변확대는 반도체 장비에서도 기존 시리얼 통신에서 벗어나 이더넷 통신의 필요성을 제기하게 되었다. 이에 이더넷을 통한 데이터 전송에 대한 규약이 90년대 중반에 SEMI 표준으로 등장하게 되었으며, 이것을 HSMS(High-speed SECS Message Service)라 한다. 현재 HSMS는 이더넷 기술의 본격적인 산업 장비 분야에서의 도입을 계기로 기존의 시리얼 버스 통신 규정을 담은 SECS-I 표준을 완전히 대체하고 있다.
2000년대 들어서는 SECS와는 어느 정도 구별되는 Interface 규약이 출현하게 되었다. 이 Interface 규약은 웹의 사용이 일상화되면서 기존 반도체 생산 라인의 정보 데이터를 웹과 연결하고자 하는 방안으로 제시된 것으로 말해진다. 실제 3년 전부터 본격적인 활성화 노력을 보이고 있는 가운데, 2년 전부터는 TI, 인텔 등에서 현장 적용에 나서고 있다.
6. EtherNet/IP CIP Motion 발표
산업 자동화에서 실시간성을 확보한 모션 제어가 광범위하게 요구되면서 실시간 모션 네트워크에서의 기술발전이 빠르게 진행되고 있다.
이는 고기능 디지털 서보 드라이브에 의한 제어가 일반화되는데 따른 것이다. 전통적이 아날로그 모션 제어 네트워크의 경우에는 싱글 드라이브에서 조차도 수십가닥의 와이어를 필요로 했으며, 전자파 노이즈가 심했다. 반면에 디지털 제품은 이러한 단점을 일시에 해결했다. 더구나 아날로그에서 불가능했던 운전중 각종 제어 정보 입력 및 수정이 가능할 뿐만 아니라, 소프트웨어 패키지에 의해 드라이브 컨피규레이션의 자동화가 가능해졌다.
이러한 가운데 SERCOS, SynqNet, PMAC 등 기존의 전통적인 모션 네트워크에 이어서 Profinet IRT, Ethernet Powerlink, EtherCAT 등이 모션 네트워크 기능을 적극 수용하여 모션 네트워크 시장의 확대를 추구하고 있다. 이러한 가운데 지난 4월에는 EtherNet/IP 진영에서 CIP Motion을 발표하여 향후 모션 네트워크 분야에서의 구조조정이 이뤄지고 있다.
일반적으로 다축 모션 제어는 이벤트 기반 동기화를 사용하는데 주기(Cyclic) 데이터가 네트워크 전반에 예정대로, 시간을 엄수해 절대적으로 정확히 전달되어야 한다. 정밀한 속도 및 위치 제어를 위해서는 주기 데이터에 1us 미만의 지터가 필요하나 이더넷의 CSMA/CD 데이터 계층은 1us 미만의 지터로 데이터를 전달할 수 없다. 이 결정론 문제로 인해 표준 원형 이더넷을 모션 제어에 사용하는 것이 불가능하게 보였으나, ODVA는 EtherNet/IP로 이더넷의 4개 하위 계층 중 어느것도 바꾸지 않으면서도 표준 원형 이더넷과 TCP/UDP/IP로 이 제한을 극복했다.
7. 산업 설비에서 세이프티 시스템 부상
산업 제조 기술의 발전은 끊임없는 진보를 거듭하고 있다. 기본적인 제조장비에 대한 자동화를 통해 인력절감을 추구하던 초보적인 자동화 기술은 이제 관련 설비에 대한 체계적인 안전 시스템을 요구하기에 이르렀다. 제조 시스템의 안전과 함께 사람에 대한 보호를 위한 안전 시스템도 동시에 필요로 한다.
여기에 추가적으로 지구 환경의 보호와 안전이 이슈화되고 있는 중이다. 제조 시스템과 사람, 지구 환경을 보호하기 위한 안전 시스템이 요청받고 있는 것이다.
이에 이중화 시스템과 같은 제조 설비에서의 안전이 일반화되고 있으며, 제조 시스템의 운전 과정에서 사람을 안전하게 보호하는 기술적인 장비들, 그리고 국제적인 환경 보호 규정에 기반한 최신의 안전 시스템 기술들이 체계화되고 있다.
이들 안전 시스템 및 장비에 대한 정보 및 통합 제어 시스템을 위한 네트워크가 큰 힘을 발휘할 단계에 들어섰다. 이에 PLC 및 DCS 이중화 시스템 기술, Profisafe, EtherNet/IP CIP Safety, CC-Link Safety, AS-Interface Safety 등이 부각되고 있다. 기존의 제조 및 공정 시스템에 안전 시스템을 추가적으로 설치하기 위한 다양한 통합 네트워크 기반의 장비와 기술들에 대한 비중이 날로 증가하고 있는 것이다.
8. 지멘스, 익사이더돔 통해 통합 자동화 표출
지난 2월과 3월에는 세계 최대 규모의 산업 자동화 로드쇼, 익사이더돔(exiderdome)이 개최되었다.
Siemens 자동화 사업부가 부산과 서울에서 개최한 익사이더돔에서는 최첨단 산업 자동화 기술을 고객에게 직접 경험할 수 있는 기회를 제공하고자 2002년부터 전세계 투어형 로드쇼의 일환으로 진행되었다.
익사이더돔은 신개념의 전시회로써 축구장 절반 크기에 2층 구조로 50개의 컨테이너로 구성되었으며, 가로 34미터 크기의 초대형 스크린을 통한 멀티미디어쇼를 통해 Siemens가 지향하는 통합자동화(TIA: Totally Integrated Automation)와 통합전력(TIP: Totally Integrated Power)이 실생활에서 어떻게 적용되고 있는지를 보여주었다.
9. 로크웰, 삼성 브랜드 OEMax로 전환
지난 2002년 삼성전자 메카트로닉스 제어기기 사업부문을 인수하여 자동화 업계의 이슈를 만들었던 로크웰 오토메이션이 기존에 유지해 왔던 삼성 브랜드를 모두 새로운 OEMax 브랜드로 바꾸었다.
로크웰은 삼성 제어기기 사업부문에 대한 인수를 통해 사명을 로크웰삼성오토메이션으로 변경하고 로크웰의 기술과 삼성의 전통기술을 통합한 신개념 제품들을 속속 개발하여 매년 고속성장을 이어왔다. 특히 기계제작 OEM에 특화된 제품 및 기술지원 솔루션을 통해 국내외적으로 부각되고 있는 OEM 시장에서의 선전을 통해 OEM 업체에 대한 국제적인 지원망 구축과 솔루션 제공을 진행하여 독자적인 시장성을 확보하기에 이르렀다.
이러한 성장 기반을 바탕으로 로크웰 오토메이션은 국내외적인 OEM 시장에서의 세계화 추진 과정에서 보다 시장성있는 솔루션으로 진일보하는 성장구상을 통해 과감히 삼성 브랜드를 버리고, 새로운 로크웰의 브랜드 OEMax를 개발하여 런칭하기에 이르렀다.
10. 월간 ICN(산업통신망) 창간
산업용 통신 네트워크(Industrial Communication Network) 기술은 제조 산업, 프로세스 산업, 빌딩 자동화 산업, 스마트 홈 산업, 자동차 산업 및 인프라 부문에 이르기까지 우리 생활 가까이에 놓여지게 되었다. 사무용 시스템에서 적용되기 시작한 통신 네트워크는 점차적으로 안정성과 신뢰성, 그리고 현장 시스템에 적합한 실시간성(Real-Time)을 확보하면서 고정밀성을 요구하는 산업 설비 분야에서 그 진정한 가치를 찾게 된 것이다.
통신 네트워크는 산업 현장은 물론 빌딩 자동화, 스마트 홈 오토메이션, 자동차 전장 및 선박 시스템 분야에서도 새로운 표준 형식과 프로토콜이 제시되면서 관련 산업에서의 혁명적인 시스템으로 우리의 ‘유비쿼터스 라이프(Ubiqitous Life)’ 실현을 앞당기고 있는 중이다.
이러한 배경 속에서 산업용 통신 네트워크에 대한 국내외적인 표준화 추진과 신기술 정보에 대한 고객들의 욕구를 충족시키기 위해 ‘Industrial Communication Network; 산업통신망’이 온라인과 오프라인을 아우르는 국내 유일의 매체로 출범하였다.
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