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TECHNICAL REPORT
M&T MAGAZINE
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최근 개발된 우수한 조선 관련 테크놀로지 솔루션과 우수기술사례를 살펴본다.
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그 기업엔 무언가 특별한 것이 있다.

힐셔, 산업용 IoT 시장 발전에 맞춰 장비 데이터 생성, 수집, 관리 분석용 통신 솔루션 선봬

산업용사물인터넷(IIoT) 시장은 아직 완전히 수면 위로 떠오르지 않은 분야다. 삼성, LG, SK 등 유수 대기업들이 이미 센서에서 수집한 데이터를 분석해 공장을 운영하고 있지만, 자체적으로 개발과 운영 능력이 있는 일부 대기업에 국한한다. 수많은 제조업 기업들은 아직 IIoT를 도입하지 않고 있고, 시장 규모도 조사 업체마다 제각기 달리 내놓고 있다.

아직 가시화하지는 않았지만 IIoT가 산업계 전반에 퍼지는 것은 시간 문제다. 생산효율화는 모든 제조 기업의 선순위 과제기 때문이다. 이런 추세를 반영하듯 독일 산업용 통신 솔루션 전문 기업 힐셔가 한국 지사 설립 9년만에 처음으로 자사 IIoT 통신 솔루션을 공개하는 기자간담회를 열었다.

힐셔는 1986년도 독일에 설립됐으며 디바이스 제조업체, OEM, 최종 제품 제조업체들을 위해 네트워크 커넥티비티 솔루션을 제공하는 글로벌기업이다. 힐셔는 자사의 netX 칩 기반 제품 라인으로 모든 필드버스, 리얼타임 이더넷, 산업용 IoT 프로토콜을 지원하며, 통신 관련 제품을 연간 2만개를 생산하고 있으며 이 중 50% 독일, 50%는 글로벌 지역에 판매하고 있다. 2016년 연간 매출은 4000만 유로를 기록했다. 힐셔 코리아는 2009년 설립됐으며, 지난 8년간 한국 시장에서 힐셔는 PC 카드를 3만개 이상 공급하며 중요 지역으로 자리매김했다.

벤자민 놀(Benjamin Noll) 힐셔 아시아 세일즈 매니저는 “인더스트리 4.0이 주는 의미는 더 많은 데이터를 빠르게 전송해서 활용하는 것이다. 데이터를 단순 데이터가 아닌 사용 가능한 정보로 활용해야 하며, 클라우드 내의 데이터를 예방, 점검 등에 활용해야 한다”고 강조했다.

힐셔 netIOT 솔루션으로 OT의 데이터와 IT 클라우드간 통신으로 완벽한 수직적 통합을 수행

힐셔(Hilscher Gesellschaft f?r Systemautomation mbH)가 산업용 사물인터넷(IIoT; Industrial IoT)에서의 새로운 솔루션들을 통해 국내 제조기업들의 인더스트리 4.0과 스마트 공장 추진을 위한 혁신 기술을 적극 제공해 나갈것이고 밝혔다.

놀 매니저는 IIoT에 대한 미래 비전을 제시하면서, 자사의 netIOT 솔루션을 통한 제조현장 필드기기들의 OT(운용기술)로부터 IT에 이르는 다양한 방식의 클라우드 지원기술을 통해 글로벌 스마트 공장 추진에 기여하고 있다고 밝혔다.

그는 또 “힐셔는 산업용 통신 분야에서 글로벌 선도기업으로 매년 20만개 이상의 산업용 통신 디바이스를 생산하고 있다. 이 중에서 절반이상은 유럽 지역에서, 그리고 나머지는 미주 및 아시아 등 글로벌 고객들이 사용하고 있다”고 말했다.

산업용 통신 분야 시장은 매우 빠르고 다이나믹하게 발전하고 있다. 힐셔가 설립된 지난 1986년도에는 독일의 대기업들과 많은 프로젝트를 진행했다. 이후 1995년에 표준 PC카드 개발이 필요하다는 인식을 하게 됐고, PC카드 CIF를 발표했다. 이 PC카드의 최신 버전은 지금까지도 시장에서 계속 판매중이다. 2005년은 산업분야에서 산업용 네트워크 시장이 새롭게 혁신한 해이다. 리얼타임 이더넷이 등장해다. 이때 netX라는 자체기술에 기반한 AISC를 내놓았다. 이 netX AISC은 힐셔의 모든 제품에서 사용된다. 2015년에는 산업용 사물인터넷을 겨냥한 솔루션 netIOT를 출시했다.

놀 매니저는 ”10년에 한번씩 업계를 혁신하는 기술들이 등장하고 있다. 1995년, 2005년에 이어 2015년에는 IoT가 등장했다. 이에 힐셔도 IoT 관련 기술을 개발하게 됐다. 산업용 사물인터넷 솔루션인 netIOT를 출시했다.”고 밝혔다. 또한 ”2009년에 설립된 힐셔코리아는 고객들에 대한 기술 지원을 제공하면서, 힐셔 본사 차원에서도 가장 중요한 지사로 성장했다. 그동안 힐셔코리아는 PC카드를 3만개 이상 판매 공급하면서 한국내 디바이스 네트워크 분야에서의 최고 업체로 성장했다.”고 강조했다.

그는 특히 국내 산업용 솔루션 개발업체들의 성장과 함께하고 있다는 것도 강조했다. 힐셔의 netX 칩은 오토닉스의 IO 디바이스 및 파스텍 모터 드라이브 등에 사용중이며, 두산과 한화테크윈은 힐셔의 게이트웨이를 통해 필드버스 프로토콜간 통신을 수행하고 있다.

최근 우리에게 던져진 과제는 더 많은 데이터, 더 많은 정보를 수집해서 상위 클라우드로 전송하는 것이다. 센서단의 필드기기 및 PLC 제어기 등 새로운 기기들로부터 데이터를 추출하는 것이 필요하다. 그리고 나서 이를 클라우드로 전송하고, 이들 데이터를 통해 가치를 창출하는 것이 무엇보다 필요하다. 벤자민 매니저는 ”2015년 IIoT를 제시하면서, 우리는 유럽의 인더스트리 4.0에서 제시하는 RAMI(Reference Architectural Model Industrie 4.0) 모델 및 북미의 IIC(산업 인터넷 컨소시엄; Industrial Internet Consortium) 레퍼런스 모델에 집중하고 있다. 엣지 티어의 각종 생산라인 데이터들을 수집해서 플랫폼 티어로 전송하고, 플랫폼 티어에서 데이터 분석과 검증을 거쳐 상위의 엔터프라이즈 티어로 보내 ERP나 클라우드로 전달된다. IT와 OT의 연계를 통한 가치가 제공되는 것이다.”고 말했다.

힐셔측은 데이터 생성(Generation), 수집(Aggregation), 관리(Management) 일련의 과정에서 데이터를 전달하기 위한 모든 통신 솔루션을 공급한다고 밝혔다. 자사가 직접 개발한 'NetX'라는 칩을 활용, IIoT 포트폴리오를 구축했다.  

IIS 아키텍쳐는 엣지 티어, 플랫폼 티어, 엔터프라이즈 티어 등 총 3개의 구성된다. 엣지 티어에서는 데이터를 수집한 후, 플랫폼 티어로 넘어가서 데이터를 분석하고 검증하게 된다. 그 다음 엔터프라이즈 티어에서는 ERP나 클라우드로 전송되고, 이곳에서 IT와 OT의 연계가 이뤄진다. 따라서 “생산되는 데이터를 어떻게 전송할 것인가”가 관건이며, 힐셔도 이런 아키텍처를 활용하고 있다고 설명했다.

힐셔는 기존의 운영 기술인 OT에 IT를 연결하고 있다. 센서에서 데이터를 클라우드로 보내는 데에는 3가지 옵션이 있는데, 첫째 PLC/DCS 를 통한 통신으로, PLC로부터 얻은 데이터를 보내는 방식이다. 이때 TLC에는 트래픽이 증가하게 되거나 IT쪽의 통신 역량을 가지고 있지 못하는 경우가 발생하기 때문에 이와 같은 방법은 피하고 싶다는 것이 힐셔 측의 설명이다.

둘째, IT와 OT를 연결하는 방법이다. 센서와 액추에이터를 통한 직접 통신으로 IT와 직접 커뮤니케이션하는 방법이다. 이와 관련해 프로토콜 표준은 OPC UA, MQTT가 있다. 이 경우에는 디바이스 단에서 OPC UA, MQTT를 통해 통신하기 때문에 PLC 쪽에서는 히든 데이터를 얻을 수 있다는 장점이 따른다.

셋째는 엣지 게이트웨이를 통한 통신이다. 이는 힐셔가 가지고 있는 NetIoT에 대한 전체 개념을 보여준다. 엣지 게이트웨이를 통한 통신의 장점은 커뮤니케이션 트래픽, PLC 트래픽을 줄일 수 있어 필요한 데이터만 클라우드에 보낼 수 있다는 것이 장점이다.

netIoT 인터페이스는 디바이스 단에서 통신이 가능하게 한다. 통합 IoT 통신을 통한 정보를 전송하고, netPROXY 툴을 이용해 데이터를 단시간에 배열시킬 수 있다. OPC UA와 MQTT를 통한 데이터를 교환할 수 있으며, 기존 물리 계층을 활용해서 PLC 우회 클라우드와 통신할 수 있다.

벤자민 놀 매니저는 “힐셔의 경쟁사 대비 장점은 아래 하단 센서단부터 클라우드까지 완전한 통신을 할 수 있다는 것이다. 다시 말해, 하단 센서 액추에이터 등에 대한 완전한 커뮤니케이션으로 클라우드 게이트웨이까지 전체를 제공할 수 있다는 것이 장점이다”고 강조했다.

netIoT 엣지는 3가지 모델로 제공되며, ‘힐셔 게이트웨이 매니저’ 소프트웨어를 활용해 손쉽게 사용할 수 있고, 노드-레드를 통해 설정할 수 있으며, 보안 기술이 내장 돼 있다.

netIoT 서비스의 사물인터넷을 통한 부가적인 가치는 클라우드 애플리케이션을 통해 이뤄진다. 따라서 헬셔는 IBM의 왓슨, MS의 애저, SAP의 레오나르도 등과 전략적인 파트너십을 통해 제공하고 있다고 밝혔다. 클라우드 애플리케이션은 예측정비, 디지털 트윈, 자산 관리, 수명주기 관리, 네트워크 분석, 게이트웨이에서 자체적으로 토폴로지를 인식할 수 있다.

각 단계에는 그에 맞는 하드웨어와 소프트웨어가 필요한데, 힐셔는 이 때 생성되는 데이터의 양, 분석 시간, 기업의 정책 등에 따라 각기 다른 3가지 맞춤형 솔루션을 제공한다는 것을 강점으로 내세웠다.

센서와 바로 연동해 데이터를 생성하는 단계는 'NetIoT 인터페이스'를, 데이터 수집 단계는 'NetIoT 엣지(Edge)'라는 엣지 게이트웨이 통신 솔루션을 보유하고 있다. 클라우드 서버용 'NetIoT 서비스'는 데이터 관리(분석) 단계용 제품이다.

솔루션을 조합하면 △기존에 장비의 자동제어를 담당하던 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)나 분산제어 시스템(DCS)을 거쳐 데이터를 이동시키는 방법 △센서(데이터 생성단)가 곧바로 클라우드로 데이터를 전송하는 방법 △PLC나 DCS 대신 netIOT 엣지게이트웨이를 거쳐 데이터를 보내는 방법을 골라 사용할 수 있다.

NetIOT 인터페이스는 스마트팩토리 프로토콜 표준 'OPC UA(Open Platform Communication Unified Architecture)'와 소물인터넷 프로토콜 표준 'MQTT(Message Queueing Telemetry Transport)'을 모두 지원하고, 기존 물리계층을 그대로 활용할 수 있게 했다.

이 회사는 조만간 산업자동화용 오픈 아키텍처 등 표준화 단체 CC-링크협회와 산업용 이더넷 표준화 단체 프로피넷 및 프로피넷(PROFINET)협회가 제정한 표준 'CC-링크 IE'와 프로피넷간 통신 프로토콜을 연동시키는 커플러 'NT 151-RE-RE'를 출시할 계획이다. 향후 좀 더 개선된 스마트팩토리 표준 'OPC UA TSN' 제품과, 고성능 칩 'NetX 90'·'NetX 4000'도 발표할 예정이다.

힐셔 netIOT 엣지 게이트웨이는 게이트웨이 디바이스 자체가 프로피넷(PROFINET)이나 이더넷아이피(EtherNet/IP) 네트워크에서 I/O subscriber로 통합되어 PLC와 주기적으로 교환하는 위치에 있으면서 OPC UA 또는 MQTT를 통해 IoT 지원 필드 디바이스와 직접 통신할 수 있다. 또한 강력한 보안 기능도 제공한다. 여기에 IBM Watson이나 마이크로소프트 애저(Azure) 등과 같은 추가적인 서비스를 이용하여 익숙한 클라우드 시스템에 전송할 수 있다. 웹 기반 IoT 연결 에디터인 Node-RED를 사용하면 데이터 흐름을 구성할 수도 있다.

힐셔는 netIOT 제품군은 넷프록시를 통한 필드기기에서의 각종 정보를 수집 전송하는 netIOT 인터페이스, IoT 지원 필드기기들과 상위 클라우드를 연결하는 netIOT 엣지 게이트웨이, 그리고 주요 IT 및 클라우드 기반 어플리케이션으로 연결성을 제공하기 위한 netIOT 서비스로 구분된다. 이를 위해 2015년부터 IBM, SAP, 마이크로소프트 등과 전략적 파트너 관계를 구축했다.

힐셔는 이러한 산업용 사물인터넷(IIoT) 솔루션인 netIOT를 통해 제조 현장의 스마트 공장 구현 및 제조 기술 혁신을 위한 다양한 기술적 지원을 강화해 나간다는 구상이다. 또한 현재 국제적으로 표준논의가 활발하게 추진되고 있는 OPC UA TSN 사양을 개발중이며, 칩단위에서 IIoT가 가능한 netX 4000 모델이 조만간 출시될 예정이다. 프로피넷과 CC-Link IE Field 호환 커플러도 내년 상반기중 출시된다. 필드기기 자체에서 IIoT 수행이 가능하도록 하는 IO-Link 지원 netX도 준비중이다.

그 중에서 특히 CC-Link IE와 프로피넷(PROFINET)간의 상호운용성을 위한 최초의 커플러 출시계획이 주목된다.

CC-Link협회(CLPA)와 프로피버스 및 프로피넷협회(PROFIBUS & PROFINET International)가 CC-Link IE와 프로피넷 간의 상호운용성을 용이하게 하기 위한 새로운 공동 사양을 발표하고, 이를 기반으로 한 두 프로토콜간의 상호운용성을 제공하는 커플러가 개발, 출시를 앞두고 있는 것이다.

새로운 커플러를 통해 분리된 네트워크에서 서로 다른 파트 간에 보다 효과적으로 통신할 수 있어, 네트워크의 투명성과 통합성을 한층 높일 수 있다. 두 네트워크 사이의 단순한 브릿지 역할은 그 동안 전 세계의 수많은 공장에서 다양한 네트워크와 호환성을 위해 필요한 기술 작업의 부담을 극도로 줄여준다.

특히 지금까지는 기계를 선택할 때 기능이나 성능을 어느 정도 포기하더라도 단일 네트워크 프로토콜 유지 관리에 대한 편의성을 더 우선 시 했다면 이제는 세계 각지 다양한 공급업체들의 최상의 기계를 쉽게 선택 할 수 있는 편의성을 제공한다. CC-Link IE는 아시아 시장에서 인정받는 선도 기술 이며, PROFINET은 유럽에서 가장 보편적으로 사용하는 기술이므로 해당 신규 사양을 통해 세계적으로 생산 기계 소싱할 때 선택의 폭은 더욱 넓어지고 간소화될 전망이다.

한편, 미국의 리서치 및 컨설팅 기업인 프로스트앤설리번(Frost & Sullivan)은 최근 IIoT 마켓 분석을 통해 힐셔 netIOT 시리즈 솔루션에 글로벌 혁신기술 리더쉽 상을 수여했다.

벤자민 매니저는 ”다른 IoT 솔루션 업체들은 단순한 IoT 게이트웨이로 TCP/IP를 통해 클라우드로 정보를 전송하는 데 그치고 있다. 힐셔는 이와 달리 엣지단의 센서 엑추에이터에서의 완전한 통신과 게이트웨이와 클라우드에 이르는 전반적인 수직적 통합 전반의 완벽한 통신을 수행할 수 있다는 장점이 있다. 이는 OT 쪽 네트워크 통신에서의 30여년의 경험과 전문성을 통해서 가능한 것이다. 또한 SAP, IBM, 마이크로소프트 등 클라우드 IT 전문기업들과의 전략적 제휴를 통해서 고객들이 더욱 쉽게 IIoT에 접근할 수 있도록 지원한다.”고 말했다

향후 계획에 대해 놀 매니저는 “힐셔는 OPC UA TSN 새로운 표준에 맞는 사양을 개발하고 있다. 또 미쓰비시, 지멘스 등의 기업과 함께 산업망을 연계하고 있으며, 테스트베드인 독일의 LNI 4.0과 미국 IIC와 활발한 활동하고 있고, 셰이퍼 재단과 협업하고 있다”며 “한국 시장에서는 반도체 시장을 타겟하고 있으나 특정 산업 분야 한정하지 않고 우리의 솔루션을 모든 산업 분야에 활용될 수 있도록 하는 것이 목표”라고 밝혔다.

글/박찬균 기자