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[4차 산업혁명과 산업용 이더넷 ③] 진화하는 산업용 네트워크

디바이스, 컨트롤, 인포메이션 등 계층별로 구축되었던 기존의 네트워크들이 산업용 이더넷으로 통합되는 추세 속에서 산업용 이더넷이 세계에서 가장 광범위하게 적용되는 산업용 네트워크로 자리잡을 날도 얼마 남지 않았다. 많은 사용자들은 여전히 필드버스의 신뢰성과 간편성을 필요로 하고 있기 때문에 아직까지는 필드버스가 높은 시장 점유율을 기록하고 있다. 하지만 자동차 산업을 포함한 조립 산업 분야에서 산업용 이더넷 구축에 적극적으로 나서고 있고, 스마트팩토리나 IIoT를 콘셉트로 하는 신규 공장들의 경우에는 당연히 산업용 이더넷 적용을 우선으로 고려하고 있는 상황이다.

산업용 이더넷이 기존보다 효율적인 네트워킹을 지원하고 있긴 하지만, 수없이 다양한 인프라 환경에서 상호 간 데이터 교환을 보다 원활하고 유연하게 하려는 움직임이 지속됨에 따라 산업용 네트워크와 관련한 기술 보완 및 개발은 아직도 활발히 진행 중이다.

무선 네트워크도 비중 커질 것

최근 산업용 이더넷과 함께 주목받고 있는 무선 네트워크 기술도 점점 그 영역을 넓혀가고 있다. 유선 네트워크를 설치하기 힘든 생산 환경이라면 무선 네트워크를 활용할 수 있다. 현재 이동성이 요구되는 설비 위주로 적용되고 있는데, 제어보다는 모니터링을 목적으로 활용되는 것이 대부분이다. 특히 산업 환경 내에서도 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 모바일 기기의 활용도가 높아지면서 무선 네트워크를 이용한 원격 모니터링은 더욱 각광받고 있는 상황이다.

로크웰오토메이션의 FactoryTalk TeamOne은 무선 네트워크를 활용한 장비-모바일 디바이스 간 연결을 통해 원격 상태 모니터링이 가능하다.
로크웰오토메이션의 FactoryTalk TeamOne은 무선 네트워크를 활용한 장비-모바일 디바이스 간 연결을 통해 원격 상태 모니터링이 가능하다.

로크웰오토메이션이 모바일 협업 환경 조성을 위해 지원하고 있는 FactoryTalk TeamOne의 경우에는 와이파이나 블루투스 같은 무선 통신 기술로 장비와 모바일 기기를 연결하고, 이를 통해 연결된 장비의 상태 및 작업 정보를 실시간으로 모니터링한다.

와이파이, 지그비, 블루투스 등의 근거리 무선 네트워크 외에 M2M을 위한 3G나 4G LTE도 이미 상용화되어 있다. 4G LTE의 경우에는 데이터 전송 속도를 산업용 유선 네트워크 속도와 비슷한 1GB까지 지원하고 있지만, 그럼에도 속도나 대역폭, 안정성 등에서 아직까지 그 한계가 분명한 것이 사실이다. 그러나 현재 표준화 작업을 진행하고 있는 5G기술의 상용화가 본격적으로 이루어질 경우 산업용 네트워크 시장에도 엄청난 변화를 가져올 것이라는 것이 업계 관계자들의 견해다.

무선 통신 기술 비교 (출처 - 한석희, 송형권 외 5명 「4차 산업혁명 어떻게 시작할 것인가」)
무선 통신 기술 비교 (출처 – 한석희, 송형권 외 5명 「4차 산업혁명 어떻게 시작할 것인가」)

이에 5G 기술 선점에 대한 국가 간의 경쟁도 치열하다. 우리나라는 얼마 전 개최된 FIFA U-20 월드컵 경기가 열리는 전주와 수원 경기장에 5G 시범망을 구축하여 한차례 기술을 선보인 바 있고, 내년 개최되는 평창 동계 올림픽에서도 5G 시범 서비스를 계획하며 시장을 선도하고 있다.

강력한 표준 OPC-UA

산업용 네트워크 업계는 유·무선을 가리지 않고 표준화나 상호운용성 향상을 위한 다양한 액션을 취하고 있다. 그럼에도 불구하고 생산 환경 내에는 수많은 프로토콜이 혼재해 있고, 따라서 하위 디바이스 레벨부터 엔터프라이즈 레벨까지 막힘 없이 데이터를 전송하는 데 있어 호환성 문제는 여전히 자유롭지 않은 것이 사실이다.

OPC Foundation은 오토메이션월드 2017에 참가하여 부스 전시와 컨퍼런스를 진행했다.
OPC Foundation은 오토메이션월드 2017에 참가하여 부스 전시와 컨퍼런스를 진행했다.
오토메이션월드 2017 내 부스에 전시된 OPC-UA 통합 아키텍처.
오토메이션월드 2017 내 부스에 전시된 OPC-UA 통합 아키텍처.

이에 따라 등장한 것이 OPC-UA로, 다양한 프로토콜 간 언어를 하나로 통일하기 위해 개발되었다. 벤더 독립적인 표준 프로토콜로 PLC부터 엔터프라이즈 서버에 이르기까지, 모바일 디바이스나 임베디드 디바이스를 가리지 않고 모든 시스템 및 디바이스 간 원활한 데이터 흐름을 가능케 하는 기술이다. 최근에는 PLC, DCS 같은 컨트롤러 제품의 상당수가 OPC-UA를 지원하고 있는데, 이를 통해 사용자들은 인터페이스를 위한 별도의 디바이스 설치 없이 ‘Plug & Play’를 실현할 수 있다.

실시간성이 필요한 필드 영역에서는 앞으로도 산업용 이더넷 기술이 유지될 것으로 보이지만, 필드와 엔터프라이즈 레벨 또는 FA와 IT 간의 연결을 중심으로 OPC-UA라는 표준 기술의 확산은 더욱 빠르게 진행될 것으로 보인다.

[4차 산업혁명과 산업용 이더넷] 연결기사 보기
①산업용 이더넷의 확산
②산업용 이더넷, 새로운 요구를 위한 진화
③진화하는 산업용 네트워크

About 김솔 기자

다양한 취재 경험을 살려 여러분께 읽고 싶은 기사, 재미있는 기사 보여 드리겠습니다:)