진정한 IIoT는 개방성을 통해 실현할 수 있다.

1년 전 슈나이더 일렉트릭은 미래를 내다보는 자세로 범용 자동화에 대한 선언을 하고 이와 관련된 모멘텀을 지속적으로 유지해 오고 있다. 슈나이더 일렉트릭 DACH 산업 자동화 부문 부사장 피에레뷔르클레(Pierre Bürkle) 씨와의 일문일답을 간략하게 소개한다.

1년 전, 슈나이더 일렉트릭은 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EcoStruxure Automation Expert)와 함께 다음 단계로 나아갈 준비가 되었다고 발표했습니다. 지금까지 반응은 어떻습니까?

“우리는 자동화에 대한 비전을 개방성이라는 전제하에 이뤄갈 것 입니다.“
피에레뷔르클레, 슈나이더 일렉트릭, DACH 산업 자동화 부문 부사장

1년 전 슈나이더 일렉트릭은 미래를 위한 자동화 기술을 더욱 발전시키고 구체적인 방법을 제시하기 위해 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EcoStruxure Automation Expert)를 출시했습니다. 이 소프트웨어는 IEC 61499 표준에 의거해 폐쇄형 제어 시스템과, 하드웨어의 의존도를 배제한 소프트웨어 기반의 자동화를 포함합니다. 인더스트리 4.0의 잠재력, 즉 빠른 셋업 전환, 작은 배치 크기, 데이터 통합, 지속 가능성은 이를 기반으로 훨씬 잘 실현될 수 있습니다. 또한 우리는 파트너 및 고객과 끊임없이 의견을 주고받으며 해당 요구사항을 지원하기 위해 미래를 내다보는 자세로 자동화 시장에 진입하였습니다. 특히 사전 제작된 기능 블록 또는 플러그 & 플레이 로직을 사용하는 단순화된 엔지니어링의 경우에 더욱 그렇습니다. 덧붙여서 우리는 학계에서도 많은 지지를 받았습니다. 미래는 더욱 혁신적이고 독립적인 방법의 IT 기반 장비 개발을 위한 솔루션 없이는 더 이상 작동하지 않습니다.

버전 20.2 출시 이후, 현재까지 얼마나 진척이 되었습니까?

우리가 바라던 대로 큰 진전이 있었습니다. 하노버 메세에 맞춰 버전 21.1을 출시했으며, 모든 범위에서 최적화를 구현했습니다. 무엇보다도 향상된 사이버 보안, 진단 도구, 감지 및 시운전 기능, 확장된 기능 라이브러리를 구현하였습니다. 또한 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EcoStruxure Automation Expert)는 AVEVA 시스템 플랫폼과 통합도 용이해졌습니다.. 이제 모니터링, 엔터프라이즈 SCADA, MES 및 IIoT 애플리케이션을 위한 소프트웨어 포트폴리오를 사용하는 데에 큰 노력이 필요하지 않습니다. 내부 연구에 따르면 이 조합을 통해 일반적인 기계 엔지니어링 프로젝트의 엔지니어링 노력을 50% 이상 줄일 수 있었습니다.

슈나이더 일렉트릭에서 이야기하는 미래 산업은 어떤 모습이며 어떤 의미가 있습니까?

산업은 홀로 우뚝 서 있는 상아탑이 아니라 기업과 사회 그리고 정치와 밀접하게 연결되어 있는 것입니다. 그렇기 때문에 기후 변화나 에너지 전환과 같은 중대한 시대의 과제를 회피할 수 없습니다. 이런 의미에서 슈나이더 일렉트릭에서 보는 미래 산업은 지속 가능하고 효율적인 자원 관리, 불안정한 에너지 생성 및 공급 병목 현상이 있는 경우에도 복원력과 장애 안전성, 시스템 개발 및 개조의 유연성을 포함하는 산업을 의미합니다. 이러한 목표를 구현하기 위해 산업용 사물 인터넷을 통한 지속적인 디지털화는 필수불가결하다고 할 수 있습니다. 디지털화는 고립된 솔루션에서 벗어나 OT와 IT의 연속성을 가능하게 하는 총체적이고 개방된 네트워킹 개념을 제공합니다. 이를 기반으로 상태 모니터링과 예측 유지 보수, 원격 관리 또는 디지털 트윈 애플리케이션을 수익성 있게 사용할 수 있습니다. 또한 비즈니스 및 서비스 모델에 대한 완전히 새로운 기회가 있을 수 있으며, 이는 일부 산업에서 변화를 가져오기도 할 것입니다.

업계 대부분의 공급업체들이 ‘개방형’ 기술에 대해 피상적으로 이야기합니다. 슈나이더 일렉트릭이 바라보는 ‘진정한 개방성’이란 무엇이라고 생각합니까?

슈나이더 일렉트릭은 IEC 61499 표준에 따라 개방형 자동화를 정의하며, IEC 61131-3 표준의 추가 개발로 분산 제어 시스템에 대한 일반 모델을 정의합니다. 기본 아이디어는 기본 하드웨어에서 추상화된 소프트웨어 기반으로 사전 제작된 기능 모듈을 이용하여 자동화된 응용 프로그램을 모델링하는 것입니다. 이를 위해 IEC 61499표준은 장비 제조업체에 의존하지 않고 프로그래밍 환경의 기능 라이브러리를 항상 공개된 방식으로 개방해 사용해야 한다고 규정합니다. 이런 방식으로 어떤 CPU 리소스를 기본으로 사용할 수 있는지는 더 이상 모델링에서 중요하지 않습니다. 사용자는 더 이상 특정 공급자의 선택에 얽매이지 않으며 자동화된 애플리케이션은 단일 하드웨어가 설치되기 전에도 소프트웨어에서 완전히 모델링하고 테스트할 수 있습니다. 우리가 이해하는 진정한 개방성의 특징은 엔지니어링을 얼마나 자유롭게 할 수 있는 지로 구분됩니다.

이것은 모두가 협력해야만 구현될 수 있는 에코 시스템이 구축되어야 가능할 것으로 보이는데요. 어떻게 모두의 협력을 이루어 낼 수 있을까요?

우리는 하드웨어에 얽매이지 않는 독립적인 자동화의 이점에 대해 파트너와 고객들을 설득하고 있습니다. 한편으로 독립적인 비영리단체인 ‘범용 자동화 조직(Universal Automation Organization)’의 설립이 중요하다고 생각합니다. 장비 제조업체, 장비 엔지니어, 시스템 통합업체 그리고 최종 고객과 학계가 함께 협력하여 분산 제어 시스템을 위해 특정 제조업체에 구애받지 않고 범용 자동화 아이디어를 함께 모으는 것입니다. 해당 단체는 좀 전에 말씀드린 미래 산업의 구현에 정확히 필요한 것, 즉 상호 운용성과 이식성 그리고 IT와 OT의 긴밀한 연결에 관한 과제들을 협력하여 풀어나갈 수 있을 것이라고 생각합니다.

슈나이더 일렉트릭은 IT에서부터 OT를 포함하는 진정한 종단 간 네트워킹을 향해 어떻게 나아갈 계획입니까?

진정한 개방성을 지향하고 격리된 솔루션과 폐쇄된 시스템을 점진적으로 해체하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 당사의 IoT 솔루션 아키텍처 에코스트럭처(EcoStruxure) 내에서 모든 필드 장치와 제어 그리고 소프트웨어 애플리케이션은 지속적인 데이터 교환이 가능합니다. 이러한 방식으로 데이터 투명성을 생성할 수 있으며 이는 지능형 소프트웨어 솔루션을 사용하기 위한 기반이 됩니다. 여러 기종이 혼합된 기계 환경과 브라운 필드 시스템을 전체적으로 네트워크화하기 위해 GreenBox 제품군도 개발했습니다. 본질적으로 이 제품은 모든 통상적인 제어 시스템을 위해 300개 이상의 통신 프로토콜이 장착된, 새로운 프로페이스(Proface) P6 산업용 PC로 구성됩니다. 이를 통해 장비 제조업체에 관계없이 데이터를 병합할 수 있습니다. 당사의 소프트웨어 에코스트럭처 어드바이저와 AVEVA 시스템 플랫폼을 IPC에 설치하고 병합된 데이터의 이점을 누릴 수 있습니다. 당사의 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EcoStruxure Automation Expert)로 작업하면 후속 데이터 통합도 ​​문제없습니다. 이는 전체 시스템이 처음부터 가상 단위로도 존재하기 때문입니다. 모든 메커트로닉스(Mechatronics) 구성 요소, 사이버 물리 시스템, 모듈과 함께 사용 가능하고 시각적으로 확인할 수 있습니다.

이러한 보편적인 접근 방식을 구현하기 위한 모든 기술이 이미 존재한다고 생각하십니까? 그렇다면 의지만 있으면 충분할까요?

우리는 범용 자동화에 대한 기술이 이미 사용 가능하다는 것을 깊이 확신하기 때문에 범용 자동화 접근 방식을 취하고 있습니다. 하지만 이러한 접근 방식이 장비 제조업체(OEM) 및 최종 고객에게 제공하는 모든 이점과 관련하여 지금까지 익숙해진 관습을 하루아침에 바꿀 수 없다는 점도 알고 있습니다. 이는 효과적이지 않습니다. 이전 표준들은 수년 동안 우리에게 도움이 되었습니다. 컴퓨팅 성능 및 네트워킹의 기술 발전과 유연성, 효율성 및 지속 가능성에 대한 요건이 증가하면서 기존에 입증된 접근 방식들이 점점 구식이 되고 있습니다.

이제 얼리어답터는 하드웨어로부터 독립된 개념이 지닌 엄청난 부가 가치를 보여주고 앞장서야 합니다. 슈나이더 일렉트릭 고객 중에 GEA 그룹이 운영하는 독일 견인장비 회사인 웨스트펠리아(Westfalia)가 있습니다. 독일 욀데에 위치한 이 장비 제조업체는 제약 산업을 위한 분리기 개발에 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EcoStruxure Automation Expert)를 통해 오류 취약성이 현저히 적어지고 간소화된 엔지니어링의 이점을 누리고 있습니다. 하드웨어로부터 독립된 자동화 덕분에 쉽게 분리기를 상위 관리 시스템에 통합할 수 있었습니다.

시스템 공급 업체와 장비 제조업체(OEM), 시스템 통합업체 및 최종 고객을 위한 진정한 개방형 자동화의 이점에 대해 간략하게 설명해 주시겠습니까?

개방형 자동화는 무엇보다 혁신적인 강점이 있습니다. 장비 제조업체에 대한 의존성을 벗어나 기계와 시스템을 창의적으로 계획하고 구성 및 확장할 수 있습니다. 이는 소프트웨어 환경에서 바로 적용 가능합니다. 이러한 방식으로 생산성과 효율성 그리고 지속 가능성 측면에서 시스템 또는 개조의 부가가치를 설계 단계 이전에도 결정할 수 있습니다. 또 다른 장점은 프로그래밍에 관한 것입니다. 개방형 자동화는 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EcoStruxure Automation Expert)에서 소위 ‘단일 라인 엔지니어링’을 사용하여 순수하게 그래픽으로 수행됩니다. 예를 들어, 충전 또는 펌프 적용을 위한 조립식 기능 블록은 라인으로 연결되기 때문에. 개별 메카트로닉 구성 요소 간의 인터페이스 통신을 복잡하게 구성할 필요가 없습니다. 이러한 방식으로 엔지니어링을 단순화하고 가속화할 수 있을 뿐만 아니라 오류 가능성도 크게 줄일 수 있습니다. 궁극적으로 이를 기반으로 플러그 & 플레이를 사용하여 새로운 구성 요소를 시스템에 간단히 통합할 수 있습니다. 또한 기능 블록에 캡슐화된 다양한 응용 프로그램은 주기적으로 처리되지 않고 이벤트 기반으로 처리됩니다. 즉 특정 시스템 상태가 특정 기능을 실행할 수 있으며, 이를 통해 CPU 부하를 크게 줄일 수 있습니다.

IEC 61499 표준을 이에 대한 올바른 표준으로 보고 있습니다. 업계는 이 표준을 얼마나 충족하고 있습니까?

물론 개방형 자동화가 업계 전체를 대변할 수는 없습니다. 하지만 현재 많은 의사 결정권자들은 기술 개발과 경쟁 압박, 기후 정책의 관점에서 시스템을 추가로 개발하고 시스템을 유연하게 만들고 효율적으로 만들 수 있는 방법에 대해 생각하고 있습니다. 그리고 여기에서 IEC 61499 표준의 전제는 매우 설득력이 있습니다. 이러한 맥락에서 오스트리아 린츠의 요하네스 케플러 대학(Johannes Kepler University)의 엔지니어링 및 생산을 위한 사이버물리 시스템 분야의 알로이스 조이틀(Alois Zoitl) 교수의 연구도 매우 흥미롭습니다. 그는 15년 넘게 IEC 61499를 연구해 왔으며, 이 표준을 업계에서 거의 사용되지 않은 이유가 주제의 추상적인 특성 때문이라고 보고 있습니다. 수년 동안 이 표준을 산업 분야에서 사용하려는, 실용적이고 응용 프로그램 지향적인 시도가 거의 없었습니다. 그리고 그 점이 바로 지금 바뀌었습니다. 우리는 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EcoStruxure Automation Expert)를 통해 모든 사람이 이해할 수 있고 하드웨어에 종속되지 않은 자동화의 이점을 바로 누릴 수 있는 솔루션을 만들었습니다.

한편, 새로운 버전의 슈나이더 일렉트릭의 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EcoStruxure Automation Expert)는 2022년 상반기 중 한국에 소개될 예정이다.

2016년 알로이스 조이틀은 Thomas Strasser와 함께 출판한 그의 책 ‘Distributed Control Applications’에서 미래 보장형 자동화 아키텍처와 인더스트리 4.0의 잠재력을 여는 IEC 61499의 중요성을 명시적으로 강조하였다.