[인터뷰] 표준 인터페이스는 디지털화에 필수도구

Industry 4.0이 직면한 가장 큰 장애물은 균일한 인터페이스의 부재이다. 이것은 기업 전체에 걸쳐서 상이한 제조사들로부터의 기계와 장치들이 연결될 수 있는 유일한 방법이다. 그러나 이러한 연결성은 프로세스를 운영하는 기업에 어떻게 도움이 되는가? 그리고 USB가 PC에 연결되듯이 사용자로 하여금 어떠한 주변 장치도 기계에 연결하도록 허용하는 인터페이스 표준을 개발하는 것이 어째서 그렇게 어려운가? 해답을 찾기 위해 독일 엔지니어링 협회 VDMA의 인터페이스 표준화 책임자 Harald Weber 박사, B&R의 플라스틱 산업 글로벌 기술 부장 Patrick Bruder, 그리고 B&R의 인터페이스와 프로토콜을 포함하는 개방형 자동화 기술 마케팅 부장인 Sebastian Sachse와 함께 둘러 앉았다.

업계는 왜 표준 데이터 인터페이스를 필요로 하는가?
Patrick Bruder, B&R: 이 요구사항은 우리의 고객인 기계 제작자들로부터 비롯된 것이다. 이들은 다수의 기계와 컴포넌트를 한데 연결시켜야 한다는 도전에 직면하기 때문에, 표준화된 인터페이스는 당연히 큰 도움이 될 것이다. 제작자는 이러한 측면에서 그의 고객인 사용자로부터 격려를 받기를 희망한다. 사용자의 입장에서 기계 A와 기계 B를 하나의 약품 주입(dosing) 장치에 연결해야 하는 경우에 각각이 상이한 제어 시스템을 사용한다면 연결에 어려움을 겪을 것이기 때문이다.

그렇다면 무엇이 달라졌는가? 플라스틱 처리 업체는 단순히 기계 제작자에게 시스템을 발주하고 그것을 자신의 약품 주입 기기나 처리 기기에 연결할 뿐이다.
Sebastian Sachse, B&R: 사실이다. 그래서 결국 플라스틱 업체의 생산 현장은 여러 가지 이질적인 시스템 솔루션이 뒤죽박죽 뒤섞여 있다. 디지털화의 시대에 우리는 시스템들 사이의 빈틈 없는 통신에 관해 논한다. 시스템이 제 각각 상이한 언어를 사용한다면 그것은 곤란한 일이 될 것이다. 우리는 VDMA 및 EUROMAP과 함께 이러한 언어들을 통일하기 위한 효과적인 솔루션을 찾기 위해 노력하고 있다.

이러한 추가적인 연결성은 프로세스 업체에 어떻게 도움이 되는가?
Sachse: 좋은 예를 들어 보겠다. 대량 생산 현장을 운영한다고 가정해보자. 한 대의 CNC 기계는 생산 사이클의 맨 처음부터 불량품만을 생산하고 있다. 불행하게도 사용자는 최종 검사까지 이것을 인식하지 못한다. 그는 혼자 생각할 것이다. “어느 기계에 책임이 있고 무엇이 잘못되었는지를 어떻게 하면 알 수 있는가?” 현재 사용자의 유일한 옵션은 한 번에 기계 한 대씩 차근차근 시험해볼 수 밖에 없다. 한편 쓸모 없는 제품은 쓰레기통에서 종말을 맞이하고 모든 가치가 상실된다. 그러나 만약 처음부터 CNC 밀의 문제만으로 국한시킬 수 있었더라면, 예를 들어서 절단기가 너무 깊이 들어가서 외부 케이싱을 손상시키는 것이 발견되었더라면, 폐기해야 할 것은 하나의 작은 금속 조각에 불과할 것이다. 최종 제품으로 들어가는 가치 창출에 있어서의 나머지 투자는 아직 이루어지지 않았기 때문에 더 이상의 피해는 피할 수 있다. 이것은 수많은 사람들이 얻어내고자 하는 효율성의 제고이며, 연결된(connected) 시스템을 사용하지 않으면 도저히 달성할 수 없는 것이다.

Dr. Harald Weber Technical officer – Plastics and rubber machinery, VDMA

Harald Weber 박사, VDMA: 연결성의 향상에 의해 효율이 개선될 수 있는 방법은 그것뿐만이 아니다. 예를 들어, 연결성은 기계에 추가적으로 데이터를 공유할 수 있는 능력을 제공하며, 공유된 데이터는 이후의 장치들에게 유용하다. 예를 들어서 건조기가 원료를 얼마나 많이 예열하였고 수분이 얼마나 포함되어 있는지 등등에 관한 정보를 전달한다면, 다음 장치는 자체의 센서가 없이도 에너지 소비를 최적화하기 위한 조정을 수행할 수 있다. 잠재적 절약은 또한 유지보수 작업에까지도 확장된다. 만약 사출 성형기 상의 계측기를 30분 후에 교체하게 된다는 것을 건조기에서 알고 있다면 그에 따라 미리 조정하는 것이 가능하다. 건조기는 원료를 절약하기 위해 어느 정도 속도를 낮추고, 제 시간에 준비될 수 있도록 20분 후에 가열을 복구할 수 있다.

여기에서 자동화 공급자로서 당신의 역할은 무엇인가?
Sachse: OPC UA는 그의 뿌리를 IT 세계에 두고 있고 시간이 흐름에 따라 개방형의 다중 산업 표준으로 진화해왔다. 그의 정보 모델은 대량의 데이터가 구조화된 방식으로 대표되고 크게 상이한 시스템들 사이에서 표준화된 형태로 전송되는 것을 가능하게 한다. 오늘날 OPC UA는 예를 들어 제어 시스템으로부터 IT 시스템으로 데이터를 전송하는 것과 같이 산업계에서 폭넓게 이용되고 있다. 그러나 기계 사이에서 프로세스의 긴요한 데이터를 교환하기를 원한다면, 일관성 있는 타이밍이 필요하고, 결정론적 시스템 거동이 필요하다. 기계 A로부터 신호를 전송한다면, 정확히 10 밀리초 후에 기계 B에 도착한다는 보장이 반드시 있어야 한다. 만약 메시지가 20 밀리초 후에 도착한다면 금형이 닫힐 때에도 로봇 팔은 여전히 기계 내에 삽입되어 있을 수 있다.

OPC UA 를 TSN에 조합하는 것이 중요한 이유는?
Sachse: OPC UA는 그의 뿌리를 IT 세계에 두고 있고 시간이 흐름에 따라 개방형의 다중 산업 표준으로 진화해왔다. 그의 정보 모델은 대량의 데이터가 구조화된 방식으로 대표되고 크게 상이한 시스템들 사이에서 표준화된 형태로 전송되는 것을 가능하게 한다. 오늘날 OPC UA는 예를 들어 제어 시스템으로부터 IT 시스템으로 데이터를 전송하는 것과 같이 산업계에서 폭넓게 이용되고 있다. 그러나 기계 사이에서 프로세스의 긴요한 데이터를 교환하기를 원한다면, 일관성 있는 타이밍이 필요하고, 결정론적 시스템 가동이 필요하다. 기계 A로부터 신호를 전송한다면, 정확히 10 밀리초 후에 기계 B에 도착한다는 보장이 반드시 있어야 한다. 만약 메시지가 20 밀리초 후에 도착한다면 금형이 닫힐 때에도 로봇 팔은 여전히 기계 내에 삽입된 상태로 남아 있을 수 있다.

EUROMAP 인터페이스에 적합하지 않은 기계와 장치를 개보수하는 것이 가능한가?
Bruder: 성형 사출기의 실례에 대해 계속해서 생각해보자. 이들은 상대적으로 초기에 EUROMAP 63을 갖추었다. 이것은 신형 EUROMAP 77만큼 그렇게 많은 데이터가 전송되는 것을 허용하지는 않겠지만, 아주 좋은 출발점이다. 그러므로 이를 기반으로 하여 수정이나 업그레이드가 필요한지 여부를 고려할 수 있다. 만약 그러한 작업이 필요하다면 사용자는 구형 제어 시스템을 교체할 수 있는 옵션을 갖는다. 그러나 OPC UA 기능을 갖도록 하는 것은 어느 정도 더 어려울 가능성이 있다. 그 대신에 최상위 계층에서 EUROMAP 77 인터페이스를 갖는 게이트웨이에서 작업하는 것도 가능할 것이다. 그러면 이것은 비용 대 편익의 문제가 되지만, 개보수는 확실히 타당성이 있다.

만약 사출 성형기 제작자가 자기 마음대로 자신의 기계를 위한 새로운 인터페이스를 만든다면 우리는 비균질 솔루션의 문제점이라는 원점으로 되돌아오게 될 것이다. 결국은 동일한 주변 장치에 연결해야 할 압출기, 열성형기 또는 기계 공구가 존재할 가능성이 있다. 이것을 어떻게 방지할 수 있는가?
Bruder: 과거에는 아무런 대책이 없었던 반면에, 이제는 개별 산업계가 자체의 솔루션을 제시하기 시작하고 있다. 나는 향후 10년 동안 이 분야에서 많은 변화가 일어날 것으로 예상한다. 내 의견으로는 보다 일반적인 접근 방식이 가야 할 길이라고 생각한다. 여기에서 기계를 전형적인 데이터로 표현함으로써 시작하고 점진적으로 추가 기능으로 확장할 수 있다.

Weber 박사: 우리는 VDMA에서의 동일한 추세를 주목하였다. 플라스틱과 고무 기계 분야에서는 우리는 사출 성형기와 로봇 사이의 인터페이스로써 EUROMAP 79에 관해 작업하고 있다. 동시에 VDMA 로봇 및 자동화 전문가 협회는 또한 인터페이스를 개발하기 시작하였다. 물론 로봇을 사출 성형기에만 연결하는 것이 아니라, 기계 공구, 목재 처리 기계 및 그 밖의 여러 가지에도 연결해야 한다는 점을 사람들은 지적한다. 로봇 제작자들은 각각의 유형의 기계에 대한 개별적인 모델을 원하지 않는다고 지적하고 있고, 물론 이것은 일리 있는 말이다. 우리가 로봇과 함께 작업하는 사출 성형기를 운영한다면, 실제로는 공구의 위치, 코어(core) 위치 및 이젝터(ejector)를 다루고 있는 것이다. 이것은 사출 성형기에 대해 매우 특정한 것이기 때문에, 물론 대응되는 모델을 개발해야 할 것이다. 보다 높은 수준의 일관적 사안의 측면에서, 우리는 스스로 몇 가지를 정의함으로써 작업을 시작해야 한다. 우리 자신이 최초로 작업을 시작하고 있고 기반으로 삼을 수 있는 것이 아무 것도 없기 때문이다. 현재 로봇 제조사들은 매우 적극적이다. 우리는 아이디어를 교환하고 그들이 개발하고 있는 것 중 무엇이 우리에게 유용할 수 있는 지를 살펴볼 수 있다.

Sebastian Sachse Open Automation Technologies, B&R

그렇다면 개발과 구현에 관한 B&R의 역할에 관해 의문이 든다. 귀사의 강점은 어디에서 발휘되는가?
Bruder: 우리는 과거에 우리 회사와 관련성이 있는 범위까지 EUROMAP 인터페이스 27과 63을 지원하였다. 이러한 인터페이스의 경우에, 당사는 이들을 소프트웨어 모듈이나 라이브러리로써 구현하였다. EUROMAP이 OPC UA를 향해 움직이고 있다는 사실은 실제로 우리 회사에 도움이 된다. 상당 기간 동안 당사 제어 시스템에 OPC UA를 적용해 왔기 때문이다. 그러므로 우리는 이 분야에서 어느 정도 심층적 발전을 달성하고 현재 TSN이 포함된 OPC UA에 실시간 기능을 추가하는 과정에 있다. 이것으로써 우리는 우리 고객인 기계 제작자에게 상대적으로 조기에 그들이 올바른 기술에 투자하고 있다는 것을 확신시킬 수 있다. EUROMAP 규격이 확정되고 발표되면 당사는 또한 우리 고객을 위한 구현을 용이하게 하는 소프트웨어 솔루션을 제공하게 될 것이다.

Sachse: 당사의 포트폴리오에 관해서는, 이미 OPC UA 서버 및 클라이언트와 통합된 아주 많은 종류의 제품을 제공하고 있다. 당사 OPC UA 버스 컨트롤러는 서버 기능을 갖춘 OPC UA 장치의 좋은 실례이다. 사용자는 이들 컨트롤러를 자신의 시스템에 통합하고, 필요한 센서를 연결하고, 어떠한 OPC UA 클라이언트라도 사용하여 IT 네트워크를 통해 생산 데이터에 직접 접근할 수 있다. 이것은 센서로부터 클라우드까지의 빈틈 없는 데이터 통신을 가능하게 한다.

EUROMAP 77 개발의 현재 상황은 어떠하고, OPC UA 상의 EUROMAP 인터페이스의 포괄적인 구현과 실현을 예상할 수 있는가?
Weber 박사: 우리는 작년 10월에 최초 릴리스 후보로서 EUROMAP 77 인터페이스를 발표하였다. 약간의 조정의 필요하였기 때문에, 두 번째 릴리스 후보를 곧 발표할 예정이다. 인터페이스는 원형으로써 구현되고 최종 릴리스 이전에 시험하는 것이 중요하다. 제조사들은 이미 이것을 수행하는 과정에 있으나, 우리는 해당되는 조정 작업과 함께 후속 조치를 취해야 할 것이다. 그러므로 이것은 단순히 제조사가 자신의 제품을 시험하고 승인할 때까지 얼마나 걸리는지에 대한 질문이다.

그리고 일단 준비되면 인터페이스는 언제 구현될 수 있는가?
Bruder: 규격이 발표되면 구현은 즉시 가능하다. 이것은 부분적으로 우리가 이미 당사 제어 시스템 상에 OPC UA를 갖추고 있기 때문이다. 우리는 또한 EUROMAP 권고 사항의 구현을 기계 제조사들에게 용이하게 하는 솔루션에 관해서도 작업하고 있다.

 

EUROMAP과 B&R 컨트롤러
B&R은 플라스틱 기계 분야의 선도적인 자동화 공급자로서 다년간 EUROMAP 작업 그룹에서 활동해왔다. EUROMAP 27 및 63과 같은 권고사항은 B&R 시스템의 라이브러리와 기능 블록으로써 구현되어 있다.
새로운 권고 사항은 OPC UA를 기반으로 하며, 이것은 이미 모든 B&R 컨트롤러에 제공되어 있다. B&R은 OPC UA TSN 확장의 개발과 규격에 있어서 선도적인 참여자였으며 현재도 그러하다. B&R은 이러한 노력을 통해 최신 EUROMAP 권고사항의 빠르고 용이한 구현을 지속적으로 서비스할 수 있는 능력을 보장한다.

 

 

사출 성형기와 로봇 다음으로 EUROMAP 인터페이스를 얻게 될 다음 장치 범주는 무엇이 될 것인가?
Weber 박사: 압출기에 대한 최초의 세션은 6월 중순에 있었다. 이 세션의 목적은 우리가 집중해야 할 근본적인 범위를 살펴보고자 하는 것이었다. 결국은 내부에 웜 나사(worm screw) 한 개만을 갖춘 단순 압출기로부터 완전한 처리 생산 라인까지 무엇이든지 논의할 수 있었다. 모든 것을 한 번에 처리할 수는 없기 때문에 압출기와 압출기가 출력해야 하는 데이터를 중심에 두고 작업을 시작할 것이다. 다음 단계는 블로우 성형기가 될 가능성이 있다. 이에 대한 시간표는 아직 작성되지 않았지만 물론 가까운 장래에 다루어질 것이다. 우리는 또한 머지 않아 주변 장치들도 다루게 될 것이다. 그러나 출발점의 중요한 이슈는 압출기이다.

EUROMAP 77을 향해 이루어진 최근의 가장 의미 있는 진전은 무엇인가?
Weber 박사: 현재 본질적인 것은 높은 레벨의 구조를 구축하는 것이라고 생각한다. 이것은 우리가 가림막을 치고 사출 성형기와 호스트 컴퓨터에 관해서만 관심을 가지고 있고 이 좁은 초점을 벗어나는 분야에서 일어나는 일에 대해서는 아무런 관심이 없다는 의미는 아니다. 오히려 다른 기계 조합에 대해 다시 이용될 수 있는 것들이 대단히 많고 우리는 이들을 확인하고 있다고 말하는 것이다. 우리는 몇 가지를 조금 더 일반적으로 공식화하는 것이 필요할 수 있겠으나, 그렇다고 하더라도 남아 있는 것은 진정으로 EUROMAP 77에 대해 특정한 것뿐이고, 그 밖의 것은 다른 분야에서 용이하게 다시 이용될 수 있는 보다 높은 수준의 객체 유형이다. 그러므로 블로우 성형기에 대한 작업을 시작할 시점이 되면, 실제로 이미 다수의 일반적 유형이 존재하고 이들을 간단히 이용할 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 그때쯤에는 백지 상태에서 다시 시작하기보다는, 블로우 성형기를 위해 그 밖에 어떤 것을 추가해야 하는지, 블로우 성형기는 사출 성형기와 어떻게 다른지 만을 간단히 살펴보게 될 것이다.

OPC UA 에는 POWERLINK와 경쟁하게 될 내용이 있는가?
Sachse: 현재로서는 TSN 프로토콜이 아직도 개발 상태이기 때문에 어떤 종류의 성능을 달성할 수 있는지 확인하기 위해서는 연말까지 기다려야 할 것이다. 분명히 OPC UA TSN과 POWERLINK 혹은 그와 비교할 수 있는 프로토콜의 성능이 충분한 어플리케이션의 중복된 분야가 있을 것이다. 현재 상태로 TSN은 예를 들어서 모션 어플리케이션에 있어서는 POWERLINK의 성능과는 비교가 되지 않는다.

Patrick Bruder Global Technology Manager - Plastics Industry, B&R

아직 우리가 이야기하지 않은 것에 대해 더 할 말씀이 있는가?
Sachse: 가장 중요한 것은 균일한 표준화이다. 과거 2000/2001년에 이더넷에 관해 이에 대한 시도가 있었다. 당시에는 불행하게도 보편적으로 호환성이 있는 산업 표준 대신에 일련의 상이한 프로토콜들이 등장하였다. 우리는 지금 다시 한번 무엇인가를 균일하게 표준화할 수 있는 기회를 잡았다. 이러한 기회를 최대한 이용해야 한다. 그 사이에 기업들도 많이 배웠기 때문에, 이번에는 산업 IoT 어플리케이션에 대한 균일한 통신 표준을 창출하는 것이 가능하다는 데 대해 낙관적이다.

Weber 박사: 우리 관점에서 좋은 일은 현재 경쟁 이전의 환경에서 움직이고 있다는 점이다. 경쟁자들이 실제로 한 데 모여서 공동으로 표준 인터페이스를 개발하고 있다. 그들은 모두 하나 같이 자신만의 전용 인터페이스를 갖추고 다른 시스템에 연결하고자 하는 그 밖의 사람들에게는 어려움을 주는 또 하나의 “애플”사가 되기를 원하지 않는다. 모두들 그러한 행위로부터 얻을 것이 아무 것도 없다는 것을 깨달은 것이다. 그들은 호환성을 갖는 것을 두려워하지 않는다. 어쨌든 궁극적으로 성능, 사이클 시간 및 정밀도 측면에서는 상이하기 때문이다. 이들은 어느 것도 데이터가 표준화된 방식으로 외부적으로 공유된다는 사실에 의해 영향을 받지 않는다.

Interview conducted by: David Löh, Plastverarbeiter trade magazine, david.loeh@huethig.de

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B&R 코리아에서 고객님들께 제공하는 기술 매거진 오토모션(automotion) 한국어판 에디터입니다. 자동화, 모션, 에너지 관련 최신 기술, 신제품, 적용사례 등의 기사와 B&R의 국내외 뉴스를 한국어로 제공합니다.
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