심층기획 스마트공장 표준화=유저 프렌들리(User Friendly)

[산업일보]
‘스마트공장’이 우리나라를 비롯한 전세계 제조업의 희망으로 부각되고 있지만, 이를 효율적으로 사용하기 위한 ‘표준화’는 아직까지 명확한 결론을 내리지 못한 채 답보 상태를 이어가고 있다.

이에 이러한 문제를 해결하기 위해 산업통상자원부(이하 산업부)와 한국표준협회는 5월 12일 한국기술센터에서 ‘스마트공장 표준화 세미나’를 개최하고 발전적인 방안을 모색했다.

‘긴 공장생태주기’, 표준화 제정의 걸림돌



산업현장에서 쓰이는 통신망은 일반적으로 쓰이는 통신망과는 확연히 구분되는 특징을 갖고 있다. 우선, 산업용 통신은 구성요소간의 실시간 통신 및 에러 발생시 결정론적인 복귀시간을 규정한다. 또한, 고가용성, 기능 안전, 보안 등도 중요 고려 사항으로 산업 분야에 적용되고 있다.

산업용 통신은 과거 시리얼 통신 기반에서 산업용 이더넷 기반으로 확산 중이며, 개발의 편리성과 호환성을 고려한 상용 이더넷 기술에서 산업용만의 성능, 이중화, 실시간성, 안전성을 고려한 기술로 이동 중이다.

LS산전 권대현 팀장은 이 자리에서 ‘RAPIEnet 표준화 추진 현황’이라는 주제로 발표를 진행했다.

RAPIEnet은 IT용 프로토콜 TCP, UDP/IP를 동시 지원하며 외장 스위치가 불필요 하다는 특징이 있다. 또한 라인이나 링을 이용해 배선의 편리함이 더해졌으며, 케이블의 이중화 기능이 지원된다.

아울러 하드웨어 기반 결정론적 통신 방식을 취하고 있으며, 전기/광/혼합 모듈을 지원한다. 또한, Plug & Play 기능이 지원되며 O/S 일괄 업그레이드 기능이 탑재돼 있다.

권 팀장은 “다른 제품에 비해 공장은 생태주기가 길기 때문에 하나의 표준을 제정하는 것이 어렵다”며, “공장에 있어서만큼은 멀티 표준이 인정돼 현재 전세계적으로는 10개, 우리나라에는 RAPIEnet을 비롯해 6개의 표준이 존재하고 있다”고 소개했다.

권 팀장의 발표에 따르면, RAPIEnet은 자동화, PA 및 전력 등 전 산업 분야로 적용 확산이 가능하다. 또한 고신뢰성·고성능 통신 방식, 케이블·커넥터 등 경제적인 액세서리로의 활용이 수월하다. 아울러 차세대 로봇, 원자력 통신망, 등 관련 국책 과제도 RAPIEnet을 통해 추진 중이다.

권 팀장은 RAPIEnet에 대해 “대한민국을 대표하는 산업용 통신 기술 및 브랜드를 확보할 수 있으며, 모션·발전·센서 분야의 미국 시장 진입을 통한 신성장 동력을 확보하며 중소기업과 협력관계를 통한 창조 경제시장의 규모를 확장시킬 수 있다”고 언급했다.

RAPIEnet의 활용분야 중 차량 내 네트워크에 대해 그는 “자동차 통신망 동기식 이더넷 적용 국책과제가 올해 5월 마무리 됐다”며, 편의성과 안정성 향상을 위한 대용량의 데이터 처리 통신 기술과 동기식 이더넷 기반 실시간 고속 전송/제어 통합 통신 기술을 적용할 수 있게 됐다“고 밝혔다.

한편, Duty cycle을 99.99% 이상으로 유지할 수 있는 가용성을 확보하기 위한 통신시스템인 고가용성 통신은 링형 토폴로지 도입을 통한 통신 선로 이중화 및 Fault Tolerant System을 구현하고 있다. IEC 62439 규격이 산업용 이더넷 고가용성 통신표준이며 RRP는 2011년 IS로 등록이 완료됐으며 미등록된 기술은 기술적인 검증을 공식적으로 받지 않은 것이다.

기능안전 통신분야의 경우 기능적 안전 시스템 내에서 전달되는 정보의 무결성을 보장하는 통신시스템으로 규정된 통신오류를 모두 검출해야 하며, 통신시스템의 잠재적 오류율이 시간당 10-9 이하를 보장해야 한다.

제조공장의 스마트화는 어떻게 이뤄지는가?



‘스마트팩토리’ 또는 ‘스마트 공장’에 대해서는 아직까지도 학계와 현업 종사자들 그리고 정부 관계자들 간에 세세한 부분에서의 정의가 엇갈리는 모습을 간혹 볼 수 있다.

이에 대해 포스코 ICT의 박한구 상무는 자신이 발표한 ‘제조산업의 스마트 팩토리 구축 전략’이라는 발표에서 “스마트 팩토리는 공급되는 소재와 설비, 생산되는 제품이 ‘어디에 문제가 있고 어느 정도 심한지?’를 말할 수 있고 사람의 개입 없이 서로 소통해 고객이 원하는 제품을 자동으로 생산하는 ‘똑똑한 공장’”이라고 정의를 내렸다.

그 동안 스마트 팩토리의 개념으로 추진돼 왔던 Control & IT의 도입이 실패한 이유에 대해 그는 “하위레벨의 공장자동화에 대한 인프라가 갖춰지지 않은 상태에서 수동조업이 이뤄지면서 데이터의 신뢰도가 낮아졌다”며, “업무영역의 전문가와 Control & IT 전문가가 협업을 해서 성공사례를 만들어가야 한다”고 조언했다.

아울러 최고경영자의 강력한 지원과 전사적인 공감대를 형성하면서 조직간의 협업 및 이익 공유가 이뤄져야 하며 supply chain 상에 있는 전후방 공정, 회사간의 제품의 품질, 재질 정보의 공유로 상호 결함을 보완하는 생산 체제를 갖춰야 한다고 박 상무는 강력하게 주장했다.

스마트 팩토리를 추진하는 목적에 대해 그는 “극한의 원가로 고품질의 제품을 안정적으로 공급하는 동시에 고 숙련가의 고령화 및 고임금화가 발생함에 따라 사람의 창의적인 일만을 하고 컴퓨터가 일상업무를 대신하면서 고 숙련가의 경험적인 기술은 유지할 수 있도록 하는 것”이라고 소개했다.

덧붙여 박 상무는 “이러한 과정을 통해 핵심기술의 보호와 최첨단의 기술과 융합해 새로운 제품을 개발할 수 있어야 한다”고 말했다.

스마트 팩토리의 추진 방법에 대해 박 상무는 “실효성 있는 스마트 팩토리를 구축하려면 진단 컨설팅을 통해 현수준과 목표 수준을 결정하고, Gap을 달성하기 위한 과제를 도출해 마스터 플랜을 수립한 다음 본 사업을 수행하는 것이 바람직하다”고 조언했다.

강연을 마무리하며 박 상무는 “업무 전문가 중심으로 IT 전문가와의 협업이 중요하며, 회사 자체 육성보다는 전문기술을 보유한 외부기관과의 협업이 더 효율적”이라고 전제한 뒤, “파일럿부터 재사용을 위한 글로벌 표준화를 바탕으로 구성해야 하며 임원과 직원이 모두 공감대를 형성해야 한다”고 충고했다.