홈네트워크시장 선점을 위한 국내 통신사업자들간 경쟁 치열

[산업일보]
자동화기술은 자동화산업 자체뿐만 아니라 디스플레이, 차세대 반도체 등 우리나라 제조업의 경쟁력 확보를 위해 필수적인 기술이며 차세대 성장동력산업의 기반이 되는 핵심기술이다. 자동화기기산업은 최근 IT, 통신기술의 발전과 더불어 PLC, 필드버스, 최근에는 홈네크워크 시스템과 지능형 로봇 등 다양한 시장을 형성하고 있다. 여기서는 PLC와 필드버스, 홈네트워크, 지능형 로봇의 국내외 개발현황에 대해 살펴본다.


PLC, 시장 감소는 시기상조

PLC는 마이크로 일렉트로닉스의 발전과 더불어 복잡화하는 FA(Factory Automation)분야, SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition system)분야, 물 처리(Water Treatment)분야 등에 광범위하게 적용되고 있으며 최근 IT기술 진보로 PLC 분야는 풍부한 I/O나 통신기능 등 많은 기능을 흡수해 성장했다.

과거 단순한 기계장치 제어 수준에서 벗어나 통신산업의 발달, 상위 CIM(Computer Integrated Manufacturing) 접목 등의 영향으로 한층 다양하고 광범위한 분야에 접목되고 있다. 최근에는 소형, 고기능화의 경향이 뚜렷한 가운데 네트워크의 중요성이 높아지면서 시퀀스 제어는 물론이고 각종 연산과 데이터 처리까지 요구되고 있다.

국내 PLC 시장은 연간 1,100억원 규모를 형성하고 있고 외국인 업체인 Mitsubishi, Rockwell, Siemens 등이 주도하고 있다. 국내 업체로는 LG산전이 전체 시장의 30% 정도를 점유하고 있지만 2000년 이후 점차로 시장 비중이 감소하고 있다. PC Based Controller가 등장하면서 향후 2~3년내 PLC 시장을 대체할 것이라는 예측이 그 동안 일반적으로 자리잡고 있었으나 이론과 달리 여전히 신뢰성 확보 문제가 제기되면서 현장 적용이 꺼려지고 있는 실정이어서 PC Based Controller에 의한 PLC 시장 감소는 아직까지는 시기상조로 보는 견해가 많다. 하지만 중형 및 대형 제품에서 소형과 초소형 PLC 제품으로 시장이 변화하고 있으며, 또한 새로운 기능이 부여된 PLC로 이동하고 있다.

향후 자동화시스템은 실질적인 사용자 지향적 기능, 성능 및 기술로 전이될 것이다. 가장 저렴한 경비로 가장 최적의 시스템 설계에 대한 요구는 앞으로 더욱 증가될 것으로 보인다. PC-Based Controller란 산업용 PC를 기반으로 기존의 Process 제어용 기기인 DCS, DDC, PLC의 CPU Module이 가지고 있는 제어기능을 PC로 옮겨놓은 형태로 새로운 방식의 시스템 구성방법이다.

필드버스, 프로피버스는 유럽시장이 중심
디바이스넷은 미국 및 일본에서 시장 활성 두드러져

자동화 엔지니어링 기술발전의 가장 큰 근간은 생산시스템의 효율성 및 경제성 향상이다. 현재 생산현장에서 널리 사용되고 있는 센서/액추에이터의 패러렐 배선 방식은 유연성이 부족하고 시간적으로나 비용 면에서 큰 걸림돌이 되고 있으며, 제어기기의 성능 및 신뢰성 향상, 공장 자동화를 위해서는 필드버스의 도입은 필수 사항이 되고 있다.

필드버스는 현장에서 발생한 막대한 양의 제어 및 계측 데이터를 적절한 시기에 수집해 처리한 후 이를 근거로 각종 계기를 적시에 구동하기 위한 데이터 처리 및 분배 기술을 구축하는 기술이다. 앞으로의 공장 자동화 시스템에서는 신뢰성 향상, 시스템의 효율적 운영 및 운영비 절감, 시스템의 확장성 및 유연성 증가, 개방형 제어와 표준화가 필수사항으로 지적되고 있다. 필드버스 기술은 비단 공장자동화와 공정제어 분야 외에 빌딩자동화, 교통자동화, 환경 설비 자동화 등의 거의 모든 자동화 시스템에 적용될 수 있다.

1980년대 후반부터는 생산 현장의 필드에 설치된 각종 제어 및 자동화 관련 장비들에서 생성되는 데이터의 실시간 통신을 지원하며 가격이 저렴한 네트워크 시스템의 필요성이 제기됐다. 필드버스(Fieldbus)는 이러한 목적을 위해 개발된 네트워크 시스템이다. IEC 61158은 필드버스 프로토콜 타입을 정의하고 있다. 여기에 속한 프로토콜을 살펴보면, 파운데이션필드버스(foundation fieldbus), 컨트롤넷 프로피버스(ControlNet, Prifibus), P-Net,WorldFIP, 인터버스(InterBus) 등이 있다.

<필드버스의 종류와 적용 범위>

현재 전세계 산업 전자 분야에서 가장 큰 영향력을 행사하는 독일의 씨멘스는 프로피버스를 보급하고 있으며 이에 대항하는 미국진영에서는 알랜브래들리를 합병한 로크웰오토메이션이 디바이스넷으로 시장을 확대하고 있다. 이에 따라 프로피버스는 유럽시장이 중심이며 디바이스넷은 미국 및 일본에서 시장 활성이 두드러져 있다.

국내 필드버스 산업은 관련 기술의 하드웨어, 소프트웨어부분이 거의 대부분을 수입에 의존하고 있다. 현재 일부 대기업과 학계를 중심으로 필드버스 근본기술을 응용해 국내에 적합하도록 기술개발에 힘쓰고 있으나 근본적으로 응용단계를 벗어나지 못하고 있는 실정이다.

또한 대부분 기존 PLC 제품의 대체 상품들과 중복된다. 따라서 필드버스 제품의 매출 확대는 곧 기존 PLC 제품군의 감소로 이어질 수 있다. 필드버스를 초기에 도입시 필드 엔지니어링에 관한 전문 기업 및 기술인력이 거의 전무한 관계로 적용하고자 하는 유저 입장에서는 기술지원을 받을만한 곳이 없어 도입에 회의적이었다. 외국 제품의 유통 경로는 대부분 대리점 위주로 판매경로를 채택하고 있으며 대리점 및 본사에서도 현장 적용 시 발생되는 문제의 해결을 지원할 수 있는 전문 기술인력이 부족한 상황이다.

센서, 시스템ㆍ네트워크화 추세

공장 자동화의 핵심 기기인 센서는 생산공정 자동화, 환경 검사, 자동차, 우주 항공 등 응용 분야가 넓어지면서 관련 기술도 급격히 발전되고 있다. 센서 기술의 발전은 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 변화했으며, 센서 단품에서 시스템화, 네트워크화되고 있다. 이것은 MEMS(Micro Electro Mechanical System)라는 마이크로 단위의 기계적 구조물과 전자회로가 집적화돼 결합된 나노의 기술 등에 의해 이루어진 결과이다.

센서시장은 일부 선진국에서 주로 이루어지고 있으며, 국내 업체들은 그 뒤를 따르고 있는 실정이다. 일본의 경우 센서의 핵심 기술인 소재산업이 과거 50여년 전부터 지속적인 연구로 세계적인 위치를 점유하고 있다. 화학 센서의 종주국이라 할 수 있는 일본은 각종 센서의 공급원으로 전세계 센서시장을 주도하고 있으며, 마이크로 머시닝 기술에서 상당한 기술 진보를 하고 있고, 세라믹 재료 센서분야에서도 선두를 차지하고 있다.

미국의 경우 정부 주도하에 1991년부터 센서 기술을 핵심 기술로 선정해 그개발을 강력하게 추진하고 있으며, 깊은 이론적 고찰을 기반으로 국방 및 우주개발과 의학용 센서 등에 센서 기술을 집중적으로 활용하고 있다. 센서 관련 업체만 1,000여개 이상인 미국은 세계에서 가장 넓고 다양한 시장을 보유하고 있어 세계 유명 센서 업체들이 거의 미국에 지사를 두고 있는 상황이다.

홈네크워크, 산자부 주도로 산ㆍ학ㆍ연 합동 연구개발 진행

소비자의 욕구가 커지고 홈 엔터테인먼트에 대한 관심이 높아지면서, 기존의 통신사업자들도 기존 사업의 성장한계를 느껴 새로운 사업기회를 찾아 홈 네트워크 시장에 적극적으로 참여하고 있고, 국가의 신성장 동력으로 홈 네트워크 시장에 대한 기대감이 커지고 있다.

산자부에 따르면 홈네트워크 세계시장은 2003년 612억불에서 2012년에는 3,791억불 정도로 연평균 20% 이상의 고성장을 전망하고 있으며, 국내시장의 경우도 2003년 2.7조원에서 2012년 37조원으로 연평균 30% 이상의 초고속 성장을 할 것으로 예상하고 있다. 이러한 홈 네트워크 구현은 유․무선 통신기술 중 어떤 분야가 독점하지 않고, 전력선통신도 타 통신기술과 상호 보완적 위치에서 시장이 형성될 것으로 전망하고 있다.

국내의 경우 PLC 기술은 산자부 주도로 산ㆍ학ㆍ연 합동 연구개발이 진행되고 있으며, 홈 네트워크 시장의 선점을 위해 통신사업자들은 각각의 컨소시엄을 구성해 홈 네트워크 보급을 목표로 사업을 추진하고 있다.

<지능형 홈네트워크 개념도>

해외는 중국, 스페인의 경우 고속방식의 인터넷서비스를 목표로 각각 5,000(가구), 1,000(가구)에 대해 시범사업을 수행하고 있으며, 이태리의 ENEL사는 전력IT에 국한한 저속방식으로 3,000만 가구에 적용할 목표로 현재 1,450만 가구에 원격검침 네트워크를 완성했다.

산자부에 따르면 홈 네트워크의 구성에 있어서 초기에는 이더넷 방식이 시장을 주도하다가 점차 무선방식이 시장을 주도할 것으로 예측이 되고 있으나, 현재 미미한 수준에 있는 전력선통신도 점차 이더넷 방식의 비중에 육박하는 수준으로 성장할 것으로 전망되고 있다.

지능형 홈 네트워크는 TV, 냉장고, 세탁기, PC 등 가정내의 디지털 가전기기가 네트워크로 연결돼 기기, 시간, 장소에 구애 없이 지능형 서비스를 제공하는 시스템 산업이다.

지능형 로봇, IT, BT시장에 버금가는 1조4천억달러 형성 도래

지능형 로봇은 네크워크화, 개인화에 따른 인간과 로봇의 공존 사회(가정용, 개인용, 정보서비스 로봇 등)와 향후 노령화 등으로 인해 나타나는 노동인구 감소와 노인 보지 ANTS제 드의 사회 문제를 해결하고 사회공익, 안전, 우주, 국방 등 특수분야에서 고부가가치 창출을 위한 역할을 담당할 것으로 예상된다.

1990년대 후반부터 기존 산업용 로봇 시장이 점차 포화단계에 접어들면서 인간과 같은 지능형 로봇시장이 빠르게 형성되고 있다. 일본의 미쓰비시 연구소는 1999년 로봇산업 예측자료에서 로봇시장이 매년 18%이상의 성장률을 보이고 있으며 2020년에는 그 규모가 IT, BT시장에 버금가는 1조4천억달러에 이르러 1가구 1로봇 시대를 맞을 것으로 예측하기도 했다. 2003년 산업용 로봇의 시장규모는 일본이 세계 1위, 한국이 세계 5위 수준으로 자동차산업에 기반한 것이나 향후 서비스로봇의 시장호가대로 2020년 국내 로봇산업의 시장 규모는 100조에 이를 것으로 추정하고 있다. 특히 서비스로봇분야는 국가별로 생산대수의 파악은 어려운 실정이나 청소용 로봇 등 다양한 가정용 서비스로봇이 출시되고 있다.

현재 미국, 일본, 유럽 등 선진국들을 지능형 로봇 기술의 연구 개발에 집중 투자하고 있다. 미국의 경우 지능 로봇 기술은 미국이 반드시 갖추어야 할 6대 첨단 기술의 하나로 분류하고 미국 안보에 중대한 영향을 미칠 기술로 지정해 육성하고 있고, 유럽연합(EU)국들은 지능형 로봇 기술의 연구 개발 프로젝트를 합동으로 실시하고 있다. 특히 세계 로봇강국 1위인 일본은 미국과 유럽에 대한 지속적인 우위 확보를 위해 현재 인간형 로봇 연구사업을 거쳐 최근 개인 로봇 개발에 중점을 두고 사업을 추진중이다.

국내에서도 로봇산업의 육성을 위해 최근 퍼스널로봇 기술개발사업(산자부 2001년), 인간기능 생활지원 지능 로봇기술 개발사업(과기부 2003년), IT기반 지능형 서비스로봇 개발사업(정통부, 2003년) 등 각 부처별 특성에 따라 로봇관련 기술 개발과제를 도출해 시행중이다.
산자부에 따르면 현재 국내 로봇기술은 선진국과 5-8년의 기술격차가 있으나 정보, 전자, 반도체 분야의 성과 활용 가능성을 고려할 때 잠재력이 큰 것으로 보여지고 있다. 국내 기업의 개발도 활발한 태동을 보이고 있다. 삼성전자, LG전자 등 EORLDQ과 유진로보틱스, 우리기술, 한울로보틱스 등 20개 이상의 벤처기업 중심으로 지능로봇 개발과 관련 제품을 출시하고 있다.



미디어다아라 김원정 기자(news@daara.co.kr)