산업현장에서의 '무선' 개요

[산업일보]
생산 시설이나 각종 공정을 감시하고 제어할 목적으로 가격이 저렴하며 운용의 유연성이 탁월한 통신방식에 대한 현장의 요구가 증대함으로 전세계적으로 수년 전부터 화두가 된 것이 ‘무선통신(Wireless Communication)’ 이다.
특히 공장 자동화용 유선통신망의 운용/유지에 소요되는 막대한 비용(특히, 통신선로의 가설/수리/교체)을 줄이거나 없앨 수 있다는 기대로 무선통신을 활용한 해법에 대해 관심이 극대화되었다. 그러나 이를 실제 현장에 적용한다는 것 자체가 기존에 가설된 통신 선로를 제거하고, 여기에 무선기기만을 연결하면 되는 것처럼 단순하지 않다는 것이 문제다.
현장의 엔지니어로서 각각의 무선통신 방식이 가지는 기본 특징 (통신속도, 통달거리, 인증여부, 현장 계기와의 연계성, 네트워크화 가능여부, 접속가능 노드수, 내 잡음성)을 인지하고 각자의 적용에 합당한 제품을 선정해야 할 것이다.
본고는 자동화에 응용되는 통신시스템의 필수적인 구비조건들과 적용이 가능한 다양한 Wireless 기술에 대하여 기술하고, 추가로 기존의 유선체계와 무선기기의 연계방안에 대하여도 언급하고자 한다.
적절한 무선해법(Wireless Solution)의 선정만으로는 성공적인 Wireless화가 불가능하며 이를 위해서는 적절한 주파수 영역(RF: Range of Frequency) 선정 및 설치기술의 완전성이 보장되어야 한다.

오류검색기능
무선통신시 성능에 지대한 영향을 미치는 환경적인 인자는 ‘다중경로 페이딩(Multipath Fading)1’ 과 ‘간섭(Interference)2’이 있다. 다중경로 페이딩은 송신된 신호가 수신기에 도달하는 경로 중에 존재하는 장애물에 반사되어 본래의 전송신호와 반사에 의해 위상차가 생긴 신호가 동일한 수신단으로 수신된 경우에 발생하는 현상으로 수신된 신호의 강도를 약화시키며, 페이딩(Fading)3의 크기와 동작시 영향을 받는 주파수 대역은 시스템이 위치하는 공간의 기하학적 특징에 영향을 받는다. 이러한 다중경로 페이딩의 영향을 줄일 수 있는 방법으로는 가능한 한 주파수대역을 광대역으로 사용하는 것이다.
간섭현상은 관심 주파수 대역에 필요하지 않은 주파수 성분이 존재할 때 발생한다. 간섭을 일으키는 원인으로는 다른 무선기기, 조명, 아크 용접기 및 전기 모터 등이 있다. 불필요한 잡음에 의해 신호대 잡음비가 시스템이 요구하는 최소 BER (bit error rate)4보다 낮아지면, 통신이 불가능해지고 시스템이 교란되므로 높은 BER 상태가 된다. 간섭에 대한 대책도 다중경로 페이딩의 영향을 줄이는 것과 동일하게 광대역의 주파수를 사용하는 것이다.
모든 종류의 통신 시스템은 지연특성을 가지고 있다. 무선 시스템에서는 전파매질의 변화[유선시스템