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[중소기업 위한 스마트공장 구축 전략] 새 공장을 짓지 않고 스마트 팩토리를 구축하는 방법은?

작성자
관리자
작성일
2018-11-27 12:57
조회
131
[첨단 헬로티]

사람의 작업을 대체할 로봇이 등장하고, 자동화 기술이 발달하면서 스마트 팩토리에 대한 관심이 높아졌다. 하지만 현재 공장을 가동하는 사람들에게 스마트 팩토리는 꿈만 같은 일인 경우가 많다. 스마트 팩토리를 구축하기 위해선 상당한 비용이 들기 때문이다. 이에 현재 공장 시스템을 크게 변화하지 않고, 스마트 팩토리의 기능을 구축하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이에 B&R Automation 사재훈 차장이 ‘OEM을 위한 Open Edge Architecture 개념의 Smart factory 구축’을 주제로 발표한 강연 내용을 정리했다.[편집자 주]


▲ B&R Automation 사재훈 차장


“스마트 팩토리를 구성하는 가장 쉬운 방법은 새 공장을 짓는 것입니다. 하지만 비용 문제가 만만치 않을 겁니다. 이 문제를 해결하기 위해선 공장을 자동화로 바꿔야 합니다. 자동화된 데이터가 실시간으로 수집된 이후에는 지능화된 플랫폼을 적용해야합니다. 하지만 대부분 공장은 아직 자동화가 되지 않았고, 데이터 수집도 안 된 부분이 많습니다. 그래서 빅데이터나 솔루션으로 예측해서 플랫폼을 구축하려는 시도가 아직 완벽히 이행되지 않는 것입니다. 실시간 영역에서 데이터를 쉽게 수집할 수 있는 플랫폼이 필요해진 이유입니다.”

컨퍼런스에서 OEM을 위한 스마트 팩토리 솔루션을 소개한 사재훈 차장은 이번 강연의 주제는 ‘엣지 아키텍처’와 일맥상통한다고 말했다. 여기서 엣지는 리얼 타임 영역에 끝에서 인텔리전트를 가진 CPU의 역할을 한다고 보면 된다는 게 사 차장의 설명이다.

마켓의 니즈 맞추기 위한 OPC UA 통신 사용 사재훈 차장이 제시한 솔루션 중 하나는 OPC UA 통신이다. OPC UA 통신은 ‘팩토리 to 팩토리’나 ‘머신 to 머신’과 같은 연결성과 오픈된 스탠더드를 사용해서 스마트 팩토리 전체의 에코 시스템을 쉽게 연결하기 위해 나온 통신이다. 사 차장은 “실제로 산업용 통신을 넘어서 OPC UA 통신을 왜 써야 하느냐는 지를 궁금해하는 분들이 많다”며 “1993년 킨들버스가 사용된 이유는 케이블 수를 줄이고, 진단을 용이하게 하기 위해서였다. 그다음 산업용 이더넷이 나오게 된 것은 데이터양이 많아지면서 모션 입력까지 제어하기 위해서다. 그다음 나온 통신이 OPC UA이다. 마켓의 니즈에 따라 프로토콜이 계속 보급되는 것이다”라고 설명했다. 이어 그는 “이러한 이유로 저희 B&R은 현재 OPC UA를 사용하고 있다”고 밝혔다.

실제로 B&R은 모든 종류의 CPU와 기본적으로 웹서버와 OPC UA 통신을 기본 사양으로 공급하고 있다. OPC UA의 SDK나 패키지를 구입해 사용하게 되면 상당히 많은 금액의 라이센스를 지불해야 한다. 하지만 B&R 같은 경우는 수십만 원에서 수백만 원까지 있는 솔루션이 있지만, 그 모든 종류의 CPU에 기본 사양으로 OPC UA 통신하고 웹 서버를 공급하고 있어 별도의 라이센스 비용을 지불하지 않아도 된다. 사 차장은 “OPC UA 통신을 사용하는 것은 B&R이 가진 강점”이라며 “실제로 스마트공장을 구축할 때 프로세스 데이터를 수집하는 쪽에 표준 통신으로 OPC UA 선택하시는 게 리스크가 적다. 자사 솔루션에 국한돼서 사용할 떄는 문제가 없지만, 향후 확장했을 경우 다른 제품과의 연결을 고려했을 때 재투자가 이뤄져야 하기 때문이다”라고 소개했다. 적은 CPU 사용으로 비용 줄이다.

B&R이 가진 또 다른 장점은 CPU 하나에서 HMI, PLC 기능, IO 작화 엔지니어링을 한 번에 할 수 있다는 것이다. 보통 PLC와 PC 시스템이 다르게 구성돼 있고, 여기에 실시간 OS가 탑재되면서 PLC가 가진 CPU의 최대 퍼포먼스를 사용하게 해 최소 CPU가 세 개가 필요한 일반적인 경우와는 차별된다.

CPU를 적게 사용하다 보니 자연스레 비용이 절감되는 효과가 있다. 또 작동 방법도 편하다. CPU가 여러 대 있게 되면 서로 간에 CPU 시간을 맞추는 작업이 번거롭기 때문이다. 실제로 리얼타임 영역에서 마이크로 초(Second)까지 타임 싱크로나이즈를 맞추는 건 상당히 어려운 기술로 통한다. 사 차장은 “B&R 제품이 사용되는 OEM은 고성능 패키징 머신이나 고속의 포장기나 유압제 등에 많이 사용된다”며 “우리는 Acopos Track이라는 차세대 물류 시스템을 만들었다. 이 서브 모터를 가지고 물류 라인을 만들었고, 이 물류 라인은 CPU 하나로 작동한다. 제품이 다 레고 블록처럼 나눠져 있어서 맞춤형 라인을 만들 수 있다”고 설명했다.

맞춤형 서비스 진행하는 똑똑한 게이트웨이 ‘오렌지 박스’

사재훈 차장이 그다음 소개한 제품은 지능형 게이트웨이 ‘오렌지 박스’다. 오렌지 박스는 단순한 게이트 역할만 하지 않는다. 입력된 값에 맞춘 맞춤형 서비스를 제공하는 스마트 게이트 역할까지 지원한다. 사 차장은 “예를 들어 입력 값 100채널을 받는데 이 100채널이 타입이 크게 3가지이면, A타입에 대한 아날로그 값을 수집해서 그냥 바이패스 시키는 게 아니라 거기에 가공이 필요할 수도 있다. 해상도가 안 맞으면 HMI에 맞는 해상도로 바꿔 데이터를 가공한다던 지 아날로그 데이터 두 개를 연산해서 간다던 지 등이 작업이 필요하다”며 “오렌지 박스는 이런 작업 여건에 맞춰 내부적으로 코딩을 할 수 있도록 플랫폼을 열어두었다. 추가적으로 메일, 문자 등을 보낼 수 있게 앱으로도 만들어 맞춤형 스마트 게이트웨이 역할을 할 수 있다”고 말했다.

오렌지 박스가 맞춤형 스마트 게이트웨이 역할을 할 수 있는 이유는 PC가 깔려있기 때문이다. 더 정확히 말하면 게이트웨이 뒤에 설치돼 있는 PC를 게이트웨이로 사용하는 것이다. 실제로 B&R은 이 오렌지박스를 사용한 네슬레 기업의 사례를 이탈리아에서 발표한 적이 있다. 네슬레 기업은 전 세계에 우치한 공장 라인 별로 오렌지박스를 넣어서 페이퍼워크를 다 없앴다. 오퍼레이터들의 오류를 오렌지박스를 사용해 제로(Zero)로 만들 수 있었다.

DCS 시장을 겨냥한 툴 ‘아프롤’

이러한 장점을 가진 오렌지박스를 여러 개 사용하다 보니 ‘데이터를 취합해서 PD의 기능을 하고 레포트를 쓸 수 있었으면 좋겠다’는 요구가 생겼다. 그래서 생긴 툴이 ‘아프롤’이다. 아프롤은 DCS나 스카다를 만들기 위한 제품이다. 물론, PD의 기능도 가능하다. 사 차장은 “우리는 아프롤을 오픈 DCS라고 한다. 그 이유는 기능에 맞게끔 애플리케이션을 내부에 넣으면 되고, 그 앱을 만들기 위한 OS, 레포트 기능, 알람서버, 로직을 만들 수 있는 툴을 공급하기 때문이다”라고 말했다.

이어 그는 “아프롤은 DCS 시장을 겨냥해서 만든 툴이기 때문에 당연히 이주 간 서버, 멀티 런 타임 형태의 DCS가 가능하다. 이런 서버급 PC가 64개까지 연결되고, 그 이상은 중간에 게이트웨이 서버로 넣어서 다시 64개를 확장한다. 확장에 대해서는 제약 사항이 없다”며 “익히 알고 있는 글로벌 DCS 업체들과 대동소이한 퍼포먼스를 낼 수 있으면서 맞춤형으로 갈 수 있다는 게 아프롤의 장점이다”라고 힘주어 말했다.
/김동원 기자(eltred@hellot.net)