[2부]어떻게 “산업용 클라우드 커뮤니케이션”은 인터넷으로 연결된 제조현장에 이익을 가져다 주는가?
By: Armin Pühringer, Hilscher Gesellschaft für System Automation mbH

5. 커뮤니케이션즈, 네트워킹 그리고 표준
힐셔는 IoT기술의 통신 인프라에 가장 큰 관심을 가지고 있으며, 이 글에서도 이 부분에 중점을 두고자 한다. 현재 프로토콜 표준들은 IoT가 점점 보편화 된다고 해서 쉽게 와해 되지는 않을 것이다. IoT 기능은 기존의 컨트롤 시스템과 PLC를 거칠 것이며, 레거시 장치와 시스템은 계속해 쓰일 것이다. 여기에 더해 IoT는 필요한 데이터를 기존의 네트워크에서 추출해 이용 할 것이다. 사실상 IoT 시스템은 기존 산업용 이더넷과 필드버스 시스템의 확장이 될 것이다.

 Figure 2: OPC UA will play a big role in IoT, particularly in the Industry 4.0 context

또한 몇 가지 표준들은 겹칠 것이다. 예를 들어, OPC UA는 인더스트리 4.0의 맥락에서 더 선호될 것이다. 가령 클라우드에 데이터를 전송하는 것과 같은 새로운 표준이 필요한 곳은 다른 섹터의 검증된 표준들이 채택될 것이다. 예를 들자면, 가벼운 M2M 통신에 사용되는 저 오버헤드 포로토콜 등이 있다. 기존의 DDS도 IoT에서 여전히 사용될 표준이 될 것이다. 힐셔는 오랫동안 생산현장 단계에서 사용되는 대중적인 프로토콜을 위한 통신 솔루션들과 많이 협력해 왔다. netX 칩은 이런 취지에서 설계 되었다. 이는 netX가 IoT을 위한 이상적 인터페이스라는 것을 증명하는 것이다.

 Figure 3: MQTT, a lightweight protocol for machine to machine applications is ideal for IoT use, from embedded devices to the Cloud

6. 용어
위에서 언급된 IoT와 산업용 IoT는 더 큰 그림의 부분임을 깨달았을 것이다. 자동화의 견지에서 보자면, “산업용 인터넷 Industrial Internet”이 전체적인 맥락을 이해하기에는 더 적합한 용어가 아닌가 생각한다. 여기에서부터 사용되는 “IoT”는 각 기 다른 측면들을 아우르는 개념으로 사용될 것이다. 개별 솔루션 또는 관련된 세부적 전략도 이에 속한다.

7. 힐셔의 전략적 관점

  netX, 네트워킹 유니버셜 프로토콜 컨버터/게이트웨이, IoT에서 중요한 역할을 할 것이다. 

자동화 산업에서 커넥티드 솔루션의 선두 공급자로서 힐셔는 지난 수년 동안 자동화 속 IoT 역할에 많은 투자를 해왔다. 힐셔의 netX 칩은 각 기 다른 다양한 네트워킹 프로토콜들에 쉬운 인터페이스를 제공하기 위해 발전해 왔다. 이는 17개의 네트워크 프로토콜과 33개의 마스터 그리고 슬레이브 스택들, 그리고 모든 활용 가능한 일반적 소프트웨어와 하드웨어 인터페이스를 필드버스와 이더넷 네트워크와 간단하게 통합 하도록 만들었다.

netX를 사용하는 벤더들과 OEM회사들은 다른 기술 또는 어떻게 실행하는지에 대한 고민을 하지 않아도 되었다. 하드웨어 측면에서 보면, IoT는 단순히 또다른 “게이트웨이”의 도전일 뿐이다. 2015년도에는 많은 기업들이 IoT 게이트웨이 제품과 이와 관련된 그들의 활동을 소개하였지만, 그 누구도 “왜 이것이 필요한가? 어떤 데이터를 수집해야 하는 지 어떻게 결정하나? 이걸 어떻게 수집하나? 데이터가 클라우드에 저장 되어 있지 않다면 어떻게 해야 할까?”와 같은 특정한 상황에서의 질문에는 답을 하지 않았다.

공급업체들은 이 모든 질문에 대답을 할 수 없다. 엔드유저나 OEM기업들 같이 그들의 생산설비와 시스템을 자세히 알고 있어야 스스로 IoT의 효율성을 최적화 할 수 있다. 컨트롤 엔지니어링을 넘어 자동화 공정에서 IoT를 사용하기 위해서는 새로운 기술과 훈련들이 반드시 필요하다.

힐셔는 이러한 도전에 필요한 도구를 제공한다. 힐셔는 IoT 설비를 위해 센서 레벨부터 클라우드 레벨까지 총 3가지 레벨을 기본으로 접근하고 있다.

요약
1. netIOT Interface: IoT 데이터를 필드 센서와 같은 최하위 레벨에서부터 바로 수집 할 수 있는 chip-based 모듈
2. netIOT Edge: 기존 네트워크로부터 안전하게 클라우드로 데이터를 전송하는 게이트웨이
3. netIOT Service: 원거리 프로세싱 능력을 제공하는 IT중심의 클라우드 기반 공급자 어플리케이션

힐셔의 툴은 모든 사용자들이 IoT를 투명하게 사용할 수 있게 한다. 그들은 현재까지 산업용 인터넷에 접근할 수 있는 가장 수준 높은 3자로, 그들은 누구에게나 접근해 손쉽게 IoT의 이익을 누릴 수 있다.
힐셔는 모든 벤더사들과 사용자들에게 가능한 빨리 IoT 경험을 쌓을 것을 독력 하고 있다. 우리는 기존 시스템과 장비에 IoT의 효율적 사용이 가능하게 하는 다양한 제품을 소개함으로써 시장을 선도하고 있다.

8. netIOT 제품 페밀리
산업용 인터넷과 인더스트리 4.0은 제4차 산업혁명으로, 최하위 단계인 센서부터 클라우드까지 end-to-end 커뮤니케이션이 가능해야 한다. 이런 접근방식을 힐셔는 “산업용 클라우드 커뮤니케이션” 그리고 netIOT라고 부르며, 이는 힐셔의 IoT 제품군과 서비스군의 이름이다.

1. 디바이스 인터페이스
netIC IOT : 필드 센서와 기기 장치에 들어가는 A DIL-32 임베디드 모듈이다. 이 것은 IoT기술이 탑재된 첫 번째 커뮤니케이션 모듈로, 필드 장치와 측정 장치에 사용되었다. 이 것은 OPC UA 서버와 MQTT 클라이언트 그리고 여기에 커뮤니케이션 부품들을 갖추고 있다. 이 것은 PLC의 관여 없이도 기존의 케이블(physical Cables)을 이용해 산업용 이더넷 네트워크의 TCP/IP 체널을 통해 필드 장치에 접근이 가능하다. 이 것은 사용자들에게 클라우드 네트워크 데이터 운영의 토대를 제공한다.

2. 게이트웨이
netIOT Edge-Gateways : 이 제품들은 자동화 네트워크를 안전하게 클라우드와 연결 하는데 사용된다. 또한, 이 제품들은 netIOT 필드 디바이스의 중심 배치 요소이다. 예를 들어 센서들과 액추에이터들의 매개변수화를 위해 사용된다. netIOT Edge-Gateways 또한 진단을 위한 쉬운 접근을 제공한다. 웹 기반 모니터링이 기술에 지원이 되며, 또한 무선 연결로 모바일 디바이스에 원거리 접근이 가능하게 한다. 그렇기 때문에 테블릿 PC나 스마트폰 등 모바일 디바이스를 사용해 실시간 정보 파악 그리고 로드 배치를 할 수 있다. 소프트웨어 솔루션은 데이터의 수집과 운영을 손안에서 가능하게 한다. 또한 I/O 디바이스로서 PLC와 함께 데이터의 교환을 주기적으로 할 수 있다. “drag&drop” 제품은 프로그래밍을 할 필요도, 환경설정이나 유선으로 연결할 필요도 없다. NetIOT Edge는 데이터의 운영 “직접 설치”를 지원하기 위한 충분한 CPU를 탑재하고 있고, 기존에 구축된 운영 환경에서 데이터를 운영하기를 원하는 엔드유저들에게 “로컬 클라우드” 옵션을 제공하기도 한다. 이는 제3자가 원거리 클라우드를 사용하는데 발생할 수 있는 안전상의 문제를 피하기 위함이기도 하다.

9. 어플리케이션
힐셔는 IoT 사용자들에게 쉽고 저렴한 가격으로 경험을 얻을 수 있는 방법을 제공할 필요가 있다는 것을 오래전부터 느끼고 있었다. 이런 취지를 바탕으로 클라우드 기반의 공급자들과 함께 파트너십 시리즈를 설립하였다.
그 첫번째가 IBM의 블루믹스 솔루션과 함께한 다양한 종류의 클라우드 기반 어플리케이션들이다. NetIOT Edge-gateways는 이미 블루믹스 어플리케이션들과 함께 운영되기위해 환경설정이 되어 있다. 필드 디바이스로부터 발생하는 정보는 Node-RED 인터페이스를 통해 블루믹스로 전송된다. 이때 실시간 유지와 시장 접근 시간 단축은 가장 중요한 특징 중 하나이다. 정확한 필요조건을 알고 서비스를 구매할 때 IoT에 대한 접근이 쉬워지고, 투자비용을 엔드유저가 조절할 수 있게 된다.

10. netIOT 기획들
디바이스 제조사: 오늘 날 센서 제조사를 위한 도전은 IoT환경을 준비할 수 있는 메이킹 디바이스에 놓여있다. IoT는 소스(i.e. 필드 디바이스)에서 발생하는 데이터와 수집에 의존한다. netIC IOT와 IO-Link와 함께 힐셔는 커뮤니케이션 기능이 더 원활하고, 산업용 인터넷과 인더스트리 4.0의 필요조건을 충족하는 end to end 네트워크가 보장된 더 지능화된 필드 디바이스를 위해 길을 닦고 있다.

여기에 몇 가지 특징들이 있다.  MQTT와 OPC UA를 통해 원격측정 데이터, 클래식 I/O 데이터의 리포트를 만들 수 있다.
 소비자들에게 네트워크 기반 클라우드 데이터 운영을 위한 토대를 마련해 줄 수 있다.
 소비자들이 준비가 되었을 때, 클라우드 사용 옵션을 즉시 통합해 제공할 수 있다.
 컨트롤 시스템 또는 네트워크의 기능적 필요에 의한 변경없이 기존의 특징들을 그대로 통합 할 수 있다. 이는 디바이스의 다양성에 유연하게 대처할 수 있으며, 경쟁에서 살아 남을 수 있는 기회를 제공할 것이다.
 설비 제조사들에게 새로운 사업 기회를 제공할 것이다. 설비들은 리스 또는 이용회수제(pay per use)에 의해 시장을 공약할 수 있을 것이고, 이런 새로운 투자 모델은 새로운 타겟 그룹에게 흥미를 안겨 줄 것이다.


11. 설비와 플랜트 엔지니어링 벤더
가까운 미래에 인더스트리4.0과 산업용 인터넷은 공장에서 흔히 볼 수 있게 될 것이고, 이에 따라 IoT 기능은 시장에서 더 많이 요구될 것이다. 설비와 플랜트 서비스 수명이 10년이 넘기 때문에 netIOT는 이런 미래 스마트팩토리 필요조건을 만족하기 위해 기회를 제공하고 있다.



 IoT 전송 수단으로 모바일 디바이스에 직접 데이터 전송하는 것은 소비자들의 시스템이 모두 다름에도 불구하고 일관된 프로세스가 있어야 한다.
 진단 데이터와 버스형 토폴로지는 Edge-Gateway와 테블릿 PC 또는 스마트폰으로 전송되어 필드 디바이스로부터 읽혀 진다.
 클라우드 시스템으로의 접근은 어떤 포인트에서든 가능하다. PLC 개별 버스형 진단법은 시운전을 하는 동안 만들어 질 수 있으며 그리고 필드 디바이스 데이터는 바로 접근이 가능하다.
 센서들은 특별한 커플링 모듈 없이도 정확하게 사이트에 적용될 수 있다.
 생산 개별 진단법과 시운전은 PLC와 관계없이 운영 할 수 있다.
 I/O 링크를 통해 IP67모듈에 연결된 지능형 센서들은 데이터 질의에 직접 접근할 수 있다.
 원격 환경 설정과 진단이 가능하다. 이는 플랜트와 설비 엔지니어링 기업들에게 최적화를 위한 유례없는 잠재력을 안겨 줄 것이다.




11. 시스템 공급자 미래 시스템과 설비들은 IoT에 많이 의존하게 될 것이다. 산업용 인터넷의 진정한 힘은 클라우드 어플리케이션들이 더 풍부해지고, 새로운 사업 모델을 만들 수 있게 한다는 것에 있다. 산업용 인터넷은 센서와 필드 레벨의 액츄에이터들로부터 가치 있는 데이터를 대량으로 생산해 낼 것이다. -빅데이터는 이런 거대한 가치 창출을 이끌 것이다. 이렇게 수집된 데이터는 아직은 분명하지 않지만 새로운 기회를 창출 할 것이다. 시스템 공급자들은 IoT의 목적과 기능의 실행에 대한 질문을 점점 더 받을 것이고, 산업용 인터넷 인프라구조에서 이를 운영하는 능력을 제공할 것이다.



그렇기 때문에 시스템 공급자들은 다음과 같은 것들이 필요하다.
 필드 데이터에 접근 할 수 있는 제품, 컨트롤 운영의 독립성
 필드 레벨까지 산업용 이더넷 커뮤니케이션이 확대 될 수 있도록 MQTT와 OPC UA 지원
 어떤 클라우드 플랫폼이 선정되더라도 쉬운 접근성 보장
 데이터를 활용한 가치창출이 가능한 클라우드 어플리케이션
 클라우드 플랫폼 공급자가 테스트를 하고, 조직화한 인프라 솔루션


이미 많은 IT 벤더사들이 멀티 클라우드 환경을 조성하고 있으며, 시스템 공급자들은 이에 대해 반드시 적절한 반응을 보여야 한다. 힐셔의 Edge-gateways는 다양한 어플리케이션 옵션을 제공하는 IBM의 블루믹스 클라우드 플랫폼과 연동이 되어 있다. 이런 많은 연결들이 앞으로 더 일반화 표준화 될 것이다.

번역 : 박대희 선임연구원
편집 : 김수진 선임연구원