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최적화된 자동화 공정을 위해서는 특정 하드웨어에 종속되지 않은 독립적인 개방형 소프트웨어 사용이 필수적으로 여겨지고 있습니다.
무인화기술 7월호 개방형 자동화 기술 및 시장 현황 특집에 슈나이더 일렉트릭 인더스트리 사업부 김건 매니저님께서 인터뷰를 진행하셨습니다.
인터뷰를 통해 슈나이더 일렉트릭의 개방형 자동화 솔루션 EAE(EcoStruxure Automation Expert)과 산업자동화 트렌드, 유니버셜 오토메이션 협회(Universal Automation.Org)에 대한 인사이트를 확인하시길 바랍니다.
* 슈나이더 일렉트릭 공식 블로그에서 확인하기 (클릭)
Q. 슈나이더 일렉트릭에서 개방형 자동화를 주도하는 이유는 무엇인가?
A. 현재의 산업 자동화 시스템 아키텍처는 다양한 산업을 오늘날의 위치로 발전시키는 데 큰 역할을 해왔으나, 50년 넘게 매우 폐쇄적이며 동일한 프로그래밍 방식이 유지되어 왔다. 같은 기간 동안 IT 어플리케이션 개발은 기하급수적으로 성장하여 막대한 고객 가치, 개발 속도 및 혁신적인 솔루션과 서비스를 창출했다.
산업 자동화가 증가하는 고객 요구와 Industry 4.0의 발전을 따라잡기 위해서는 제어 자동화 프로그래밍에서도 유사한 패러다임 전환이 필수적이다.
따라서 더욱 최적화된 자동화 공정을 위해서는 제조업체 혹은 특정 하드웨어에 종속되지 않은 독립적인 개방형 소프트웨어를 사용해야 한다. 개방형 소프트웨어의 경우, 다른 하드웨어 플랫폼과의 호환성이 뛰어나 높은 유연성을 자랑하며, 확장성을 향상시켜 시간과 비용적인 측면에서도 효율적이다.
Q. 슈나이더 일렉트릭의 개방형자동화솔루션 EAE(EcoStruxure Automation Expert)는 IEC61499 국제 표준을 기반으로 한 최초의 범용 자동화 제품이다. EAE가 자동화 업계에서 갖는 의미는 무엇인가?
A. 슈나이더 일렉트릭의 EAE 는 IEC 61499 국제 표준을 기반으로 한 세계 최초의 Software-Defined 개방형 자동화 솔루션이다. 기본 하드웨어 인프라와 상관없이 독립적으로 소프트웨어 어플리케이션을 모델링하고 배포해 소프트웨어에 의해 정의되는 자동화 어플리케이션을 구축할 수 있게 한다. 이는 공급업체 간 애플리케이션 소프트웨어의 이식성, 상호 호환성을 보장하는 동시에 소프트웨어와 하드웨어 간의 독립성을 보장함으로써, 현재의 전통적인 자동화 시스템이 갖고 있는 다양한 문제를 해결할 수 있다.
또한 IEC61499는 하나의 어플리케이션을 다수의 컨트롤러에 배포할 수 있다. 현재의 제조 트렌드 중 하나인 모듈러 방식을 적용하는 것이 매우 용이하며, 엄청난 엔지니어링 효율을 가져온다.
IEC 61499는 시스템 레벨의 디자인 표준으로 특정한 프로그래밍 언어를 정의하지 않는다. EAE의 경우 이미 Structured Text(ST)와 같은 일부 PLC 언어를 지원하고 있다. 따라서 IEC 61499는 IEC 61131-3 표준을 확장하고 강화한다.
Q. 슈나이더 일렉트릭에서 주목하는 개방성 및 연결성은 미래 산업자동화 트렌드에서 어떤 의미를 갖나?
A. 현재의 자동화 시스템은 컨트롤러별 별도의 application이 관리되어야 하며, 제조사별로 소프트웨어 툴이 다르므로 관리가 어렵고, 높은 MTTR(평균복구시간)을 초래한다. 또한 제조사별 지원되는 통신 프로토콜도 상이하며, 하드웨어 단종 시 어플리케이션을 다시 작성해야 되는 번거로움이 발생한다. 이는 결과적으로 IT 시스템은 컨트롤러로부터 데이터를 얻기 어렵게 되므로 디지털 트랜스포메이션과 같은 혁신을 가져오기 어렵게 만든다.
개방성 및 연결성이 높은 개방형 자동화 소프트웨어를 사용해 운영 효율성을 높이고, 총 소유비용(Total cost of ownership)을 감소하는 것이 중요하다.
Q. EAE는 OEM 및 엔드유저에게 어떤 이점을 제공하나?
A. OEM 및 엔드유저들은 지금의 폐쇄적인 자동화 시스템을 원동력이자 수익원이 아닌 성장의 장벽이자 불필요한 비용으로 보기 시작했다. 많은 조직들은 차세대 산업 자동화가 상호 운용 가능해야 하며 현재 보유하고 있는 독점 폐쇄형 모델에서 벗어나야 한다는 점을 인식하고 있다. 이런 요구에 대한 몇 가지 예로 Open Process Automation Forum, NAMUR 및 OPC Foundation을 들 수 있다. 독점적인 세계에서 범용 자동화로 전환하면 최종 사용자에게 이익이 될 뿐만 아니라, 소프트웨어 혁신을 기반으로 하는 경쟁에서 새로운 가치를 제공한다.
고객은 EAE를 이용해 자동화 시스템을 매우 효율적이고 유연하게 관리할 수 있으며, 서로 다른 밴더들의 여러 가지 하드웨어로 하나의 시스템을 구성할 수 있다.
물론 새로운 표준을 도입하는데 있어서 learning curve와 함께 어느 정도의 노력과 시간이 필요할 수 있다. 하지만 고객이 원하는 HMI 그래픽, Faceplate, 제어로직 등 여러 가지 노하우가 포함된 application을 구축하고 해당 application을 현재 사용하고 있는 하드웨어들의 단종이나 고장에 상관없이 재사용 할 수 있다는 점은 OEM및 엔드유저에게 엄청난 이점이 된다.
또한 슈나이더 일렉트릭은 소프트웨어의 형태로도 해당 런타임 엔진을 제공하고 있다(Soft dPAC). 즉, 이 런타임을 Windows나 Linux OS를 지원하고 있는 PC에 설치하면 해당 PC가 하나의 Virtual Programmable Controller가 되는 것이다. 특히 PLC 공급문제가 심한 요즘에 동일한 런타임 엔진이 PC에서도 돌아간다는 점은 큰 장점이 될 수 있다.
Q. EAE의 주요 특징에 대한 설명을 부탁한다.
A. 슈나이더 일렉트릭의 EAE는 UAO 런타임 엔진이 내장된 개방형 자동화 솔루션이다. EAE 아키텍처는 EAE Build Time(개발 Tool), dPAC(Distributed Programmable Automation Controller), EAE HMI, EAE Archive, Library, AVEVA System Platform Integration 등으로 구성된다. 이를 통해 엔지니어는 소모적인 작업을 자동화하고, 중복 작업을 제거해 업무 효율성을 높일 수 있다. 또한 산업현장에 EAE를 도입하여 기존의 자동화 작업을 수행하는데 걸리는 시간을 2~7배 단축할 수 있다.
소프트웨어와 하드웨어가 디커플링(decoupling) 되는 점이 가장 큰 특징이라고 말할 수 있다. 자동화 업계에서는 하드웨어와 어플리케이션이 종속되어 있는 것이 일반적인 현상이고 당연하게 받아들이고 있지만 효율적이지 못한 면이 분명히 존재한다. EAE로 개발한 application을 다수의 컨트롤러에 분산하더라도 Cross 통신이 자동으로 생성되므로 PLC to PLC(or Peer to Peer) 통신을 위한 추가적인 엔지니어링이 필요하지 않다. 즉 하드웨어로부터 독립된 application의 ‘분산’이 가능하기 때문에 스케일 아웃, 인, 업, 다운을 용이하게 적용할 수 있는 것도 특징이다.
Q. 파트너 네트워크에 해당하는 유니버셜 오토메이션 협회(Universal Automation.Org)의 현황에 대한 설명을 부탁한다.
A. 유니버셜오토메이션협회 는 이러한 개방형 자동화의 확산을 위해 지난 2021년 설립된 비영리 독립 산업 자동화 단체다. IEC61499 표준을 기반으로 공급업체의 특정 브랜드와 관계없이 자동화 기술 전반에 걸쳐 자동화 소프트웨어 컴포넌트인 런타임 엔진(Runtime Engine)을 공유하는 것을 목적으로 한다. 이에 장비 제조업체 및 장비 엔지니어, 시스템 통합업체 그리고 최종 고객사와 교육 기관이 함께 협력하여 분산 제어 시스템을 위한 범용 자동화 인사이트를 공유하고 있다.
UAO 런타임 엔진은 자동화 소프트웨어 개발을 위해 밴더에 구애받지 않는 생태계를 구축하며, 실행하는 하드웨어에서 자동화 소프트웨어를 분리할 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어를 분리하면 정보 기술과 운영 기술 세계의 통합을 용이하게 하고, 인더스트리 4.0의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있다.
현재 유니버셜 오토메이션 협회에는 슈나이더 일렉트릭을 포함하여 오므론, 코그넥스, 요꼬가와, 피닉스컨택트, 인텔 등과 같은 글로벌 산업 전문기업 외에도 현대자동차, 셸, 엑손모빌, 카길, 이삭엔지니어링 등의 최종 고객과 SI(시스템 인테그레이터)가 속해 있으며, 한국산업기술협회(KTL), 싱가폴제조기술연구소(SIMTech), 중국 화중 대학, 호주 에디스 코완 대학 등의 교육 기관 및 정부기관도 회원사로 이름을 올리고 있다. 개방형 자동화의 확산을 위해 현재까지 약 80여 개의 회원사가 참여하고 있으며, 슈나이더 일렉트릭을 포함한 11개의 제조사가 이미 UAO 런타임 엔진이 내장된 제품을 출시했다.
특히, 지난 5월 20일부터 22일까지 3일 간 현대자동차 울산 공장에서 UAO세미나가 진행됐다. UAO 협회의 CMO뿐 아니라 다양한 UAO 멤버들이 참석했으며, 개방형 자동화에 대한 인사이트 공유와 함께 IEC61499에 대한 기술교육도 진행됐다.
UAO 협회는 ‘OPAF(Open Process Automation Forum)’와 'LIAISON 파트너십’을 체결했다. 이는 향후 두 협회가 서로 협력하며 마케팅에 있어서도 UAO와 OPAF가 상호 홍보하며 협력관계를 구축한다는 의미다. 이를 통해 슈나이더 일렉트릭도 더욱 개방형 자동화 트렌드에 적극적으로 참여하고, 선도하는 기업이 되도록 노력할 것이다.
참고: OPAF liaison Organizations / https://www.opengroup.org/opaf/liaison-partners
Q. 산업용 사물 인터넷(IIoT)은 EAE 비즈니스 전략에 어떤 영향을 미치나?
A. EAE는 이미 다양한 통신 프로토콜을 지원하고 있다. OPC UA Server & Client를 포함하여 Modbus, Ethernet/IP, Websocket 등이 추가적인 Add-on License 없이 기본적으로 제공되어 왔으며, 최근 Profinet이 추가됐다. 또한 EAE는 IP 소켓 기반 API를 사용하여 개방형 TCP/IP 통신 구현을 지원하며, Node-red를 사용하거나 MQTT를 이용하여 별도의 게이트웨이 없이 클라우드에도 쉽게 연결이 가능하다.
EAE가 표준으로 하고 있는 IEC61499는 특정한 통신 프로토콜을 정의하지 않는다. 따라서 시장의 요구에 따라서 추후 새로운 통신 프로토콜도 지원될 것이다.
Q. 미래를 내다볼 때, 향후 5년 동안의 기술이 슈나이더 일렉트릭을 어떻게 변화시킬 것으로 예상하나?
A. 현재와 미래의 요구사항을 충족하기 위해 상호 운용성을 수용하고 독점 시스템을 포기해야 할 때이다. 우리는 고객의 요구사항에 따라 현대의 과제를 효과적으로 해결할 할 수 있는 최고의 솔루션을 선택하고 제공하고자 한다.
Q. 국내시장에서 개방형 자동화 콘셉트 및 EAE를 확대하기 위한 전략은 무엇인가?
A. EAE로 머신 단에서 DCS 플랜트 단까지 모두 커버한다는 것이 우리의 방향이며, 현재 본사에서 전사적으로 드라이브를 하고 있다. 오일&가스나 식품업체, 화학, 자동차 등 다양한 분야의 Top tier 고객들이 EAE를 사용하고 있으며 특히 올해부터는 UAO가 한국에서 적극적으로 교육을 진행하며 국내 회원사를 모집하고 있다.
또한 슈나이더 일렉트릭은 2030년까지 35%의 소프트웨어 수입을 만드는 것을 목표로 하고 있다. 여기에 중요한 부분을 차지하는 것 중 하나가 바로 EAE다. 슈나이더 일렉트릭에서는 EAE를 통해 엣지 컨트롤 분야의 Top tier 플레이어가 되는 것을 목표로 하고 있다. 글로벌에서도 정책적으로 소프트웨어 비즈니스를 계속 드라이브하고 있다. 머신에서부터 DCS까지의 원 플랫폼을 EAE로 구축한다는 것이 전략이다.
EAE는 Discrete 제어에서 부터 하이브리드를 포함하여 Continuous 제어까지 모두 가능한 ONE 엔지니어 플랫폼이므로, 고객사에 국한하지 않고 특정한 세그먼트 등 다방면으로 홍보전략을 내세우려고 한다.
Q. EAE의 국내 레퍼런스로는 어떤 것들이 있나?
A. 국내 EAE 레퍼런스는 아직 공개하기 어렵고, 대략적으로는 대기업에 해당하는 고객사를 포함하여 2년 기준으로 약 10개 정도의 레퍼런스를 보유하고 있다.
한 예시로, MES를 하는 IT 기업에서도 EAE soft dPAC을 3rd party PC에 설치하여 오케스트레이션(orchestrator) layer로 사용하였다. 현장에 있는 OT 설비로부터 데이터를 취합하여 MES의 데이터베이스로 연결해 주었다. 실제로 해당 EAE application을 개발한 고객사의 엔지니어는 자동화나 OT에 대한 경험이 전혀 없는 IT 엔지니어였으며, 매우 긍정적인 피드백을 받을 수 있었다. 기존의 IT프로그램과 비교하였을 때 성능이 매우 뛰어나며 사용하는 방식이 기존의 IT 프로그램의 틀에서 크게 벗어나지 않아 배우기 쉬웠으며, EAE HMI를 구성하는 것 또한 PPT를 사용하는 것처럼 단순하고 자유로워 원하는 방식대로 Instance를 배치하고 구성할 수 있었다고 한다.
머신비전에도 적용된 사례가 있다. 이전에는 별도의 비전 시스템과 별도의 제어 컨트롤러가 따로 있었는데, 비전 시스템의 PC에 Soft dPAC을 설치해서 PLC를 제거하여 통합시킨 사례가 있었다.
Q. 어느 정도가 지나면 EAE가 시장에서 궤도에 오를 것으로 예상하나?
A. 현재 UAO 협회도 2021년 9개에서 현재 83개까지 성장(올해 100개 파트너사 가입이 목표)했으므로, 이러한 생태계 확장에 따라 EAE도 많이 성장할 수 있을 것으로 생각한다. 한 번 상용화 되기 시작한다면 기하급수적으로 증가할 수 있는 잠재력이 있다고 생각한다.
[출처] 무인화기술 7월호
개방형 자동화 기술 및 시장 현황/(2)슈나이더 일렉트릭 코리아 (Schneider Electric Korea)
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