[산업일보]산업계의 화두이자 제조업계에 새로운 바람을 몰고 올 것으로 기대되는 스마트팩토리의 근간인 사물인터넷을 산업현장에 본격적으로 적용하기 위한 움직임

 [CONFERENCE] 산업·사물인터넷, 지향점은 어디인가?

관련학계·업계 세미나 연이어 개최해 방향 모색

 

정부가 ‘제조업 혁신 3.0’을 산업계의 기치로 내걸면서 산업·사물인터넷이 산업계의 화두로 부상하고 있다. 이에, 관련 학계와 산업계는 서로 머리를 맞대고 우리나라 산업 현장에 걸맞는 산업·사물인터넷의 모양새를 고민하고 있다.

 

 

 

 

 

산업현장에서는 ‘실시간성’이 가장 크게 대두될 것

 

산업계의 화두이자 제조업계에 새로운 바람을 몰고 올 것으로 기대되는 스마트팩토리의 근간인 사물인터넷을 산업현장에 본격적으로 적용하기 위한 움직임이 산학연을 가리지 않고 포착되고 있다.

 

특히 산업현장에서 사용되는 사물인터넷은 다른 분야에서의 사용과는 달리 오작동이 발생할 경우 장비의 이상작동에서 그치는 것이 아니라 자칫 사용자의 안전을 위협할 수도 있기 때문에 이 부분에 대한 각별한 주의가 요구되고 있다.

 

이에 한국폴리텍대학의 서경호 교수는 ODVA에서 개최한 ‘사물인터넷 기술 활용을 위한 산업네트워크 기술전시&세미나(이하 세미나)’에서 ‘이더넷의 진화와 산업 사물 인터넷’이라는 주제로 발제를 해 이목을 끌었다.

 

 

한국폴리텍대학 서경호 교수

 

서 교수는 이 발표에서 “사물인터넷에 대한 산업현장의 요구조건 중 ‘실시간성’이 가장 중요하다”며, “움직임과 고속, 안전을 요구하는 제어계에서는 반드시 실시간성이 확인돼야 한다”고 주장했다.

 

서 교수의 언급에 따르면 제어함수는 샘플링 가격이 일정하다는 가정에서 제어수식이 작동되는데 샘플링 가격이 일정하지 않다면 산업현장에서 사용할 수 없을 가능성도 배제할 수 없다. 특히 악조건 속에서도 작동해야 되는 산업현장의 특성상 생활 속 인터넷이 아닌 또 다른 차원의 견고함도 요구된다.

 

서 교수는 산업현장에서 필요한 내용들을 추가한 프로토콜이 산업용 이더넷으로 적용되며 제어와 자동화에 관련된 정보들에 관련된 환경을 구성함으로 실시간성이 강화될 수 있다고 언급했다.

 

덧붙여 그는 “호환성을 유지하기 위해서는 응용계층을 제외한 이더넷 프로토콜 따와서 호환성을 유지해야 사물인터넷은 물론 산업사물인터넷의 기본요건을 충족시킬 수 있다”며 “사물인터넷에서 가장 중요한 것은 인터넷과 연결돼야 하기 때문에 기존 인터넷과의 연결이 중요하고 이를 성공적으로 시행해야 경제적인 가치를 이끌어낼 수 있다”고 말했다.

 

산업인터넷 컨퍼런스, 산업 현장 안전도 IoE로 지킨다

 

지난해 우리나라 전반을 관통하는 단어는 ‘안전’이었다고 해도 과언이 아니다. 경주 리조트 참사와 세월호 사건, 고양터미널 화재 등 하루라도 조용한 날이 없었다. 특히, 올해는 파주 LG 디스플레이공장과 신고리 원전 3호기에서 질소가 누출되면서 근로자들이 사망에 이르는
산업현장에서의 사고가 이어졌다.

 

이에 산업현장에서의 안전에 대한 요구는 점점 커지고 있으며, 이에 정부에서 추구하고 있는 제조업 3.0을 통한 스마트팩토리 설립에 있어서도 안전은 중요항목으로 비중이 점점 커지고 있다.

 

이에 대해 (주)노바테크의 송동석 대표는 자사에서 추진했던 현장 경험을 바탕으로 만물인터넷(Internet of Everything 이하 IoE)을 활용한 산업현장의 안전강화 관련 기술에 대한 내용을 업계 관계자들에게 전달해 많은 관심을 이끌어냈다.

 

2월 27일 열린 ‘산업인터넷 컨퍼런스’에서 ‘산업현장에서의 IoE 기반 안전관리 방안’이라는 주제의 발제자로 나선 송 대표는 “더 작고, 더 빠르고, 더 지능화된 IoT / ICT 기술 발전으로 산업재해 감소를 위해 작업자나 시설 안전에 스마트센서를 활용할 수 있게 됐다”라는 말로 발표의 시작을 알렸다.

서 교수는 이 자리에서 ‘비표준 이더넷 변종’에 대해 언급하면서 “실시간 제어와 미디어 접근 계층을 위한 수정의 필요성이 대두되면서 관계자들의 입에 오르내리기 시작했다”고 소개했다.

 

 

(주)노바테크 송동석 대표

 

송 대표는 특히 자사에서 추진한 사업 중 9.7㎞에 달하는 지하공동구에서 작업한 내용을 소개하면서 “가스관과 케이블, 상·하수도 등 사업현장에 필요로 하는 각종 에너지관이 지하에 설치돼 있으며 사람 한 명이 겨우 다닐 수 있을 정도로 협소한 공간인 데다가 개보수는 있었지만, 기본적으로 지어진 지 30년 이상 된 지하공동구에서 만약 가스 누출 등의 사고가 발생하면 대형 재해로 이어질 수 있었다”라고 산업현장에서 IoE를 활용한 안전수단이 필요함을 주장했다.

 

송 대표는 “중공업, 조선사업, 용접, 플라스틱, 도장 등 다양한 산업 현장이 사실 좁은 공간에서 다수의 인원이 작업을 하기 때문에 항상 문제가 발생할 수 있다”고 전제한 뒤, “과거에도 통신을 이용한 안전관리가 없었던 것은 아니지만 주로 로컬센서를 이용한 단순 처리와 사후처리 위주로 이뤄졌다”고 말했다.

 

송 대표의 말에 따르면, 최근 산업현장의 안전관리는 스마트센서를 사용한 실시간 모니터링과 스마트 콘트롤을 진행하는 방향으로 발전되고 있으며, 이를 위해 개인 부착 센서를 활용하는 한편 소프트웨어화를 통해 작업자의 안전과 작업위치의 안정, 센서 상태 모니터링 등의 통제가 가능하다.

 

“기존에 보유했던 서버에 스마트 센서를 연동해 산소농도, 가스누출, 연기 발생 등의 위험요소를 감시할 수 있다”고 밝힌 송 대표는 “특히 밀폐공간에 센서를 부착해 작업자의 움직임, 가스 발생, 화재 등을 효율적으로 감시할 수 있다”고 강조했다.

 

또한, 송 대표는 자사의 경험을 통해 해외현장 그중에서도 사막이나 정글 등 오지를 개발해 공장을 건설할 때 사용했던 방법을 소개하면서 “그동안 개별 장비에 의존했다면 이제는 또 다른 무선인프라 구축해서 현장을 CCTV로 모니터링하고 통합 광(光) 시스템을 구축할 수 있었다”고 언급한 뒤 “스마트환경 센서를 이용해 작업 시행 여부를 결정할 수 있었고 드론을 이용해 발주업체가 공정을 관리를 편하게 할 수 있었다”고 소개했다.

 

발표를 마무리하면서 송 대표는 “산업현장의 안전을 위해서는 위치기반 모니터링 시스템을 도입해야 하지만 위치정보 활용의 법규상 제약, 노조의 반발로 도입이 제약적”이라며, “산업안전 확보를 위해 부담감을 내려놓고 노사 간의 합의가 이뤄져야 한다”고 주장했다.

덧붙여 송 대표는 “기업체의 경우 만약 산업현장에서 안전사고가 발생할 경우 보상문제는 물론 이미지 실추 등 유무형의 피해가 상당하다”며, “이에 정부가 진행하는 제조업 4.0에서도 스마트 팩토리에서 안전에 대한 부분이 강조되고 있다”고 말했다.

 

미래에는 Fog Computing이 네트워크 대세 될 것

한편, 산업·사물인터넷이 확산되면서 그에 따른 데이터 양은 천문학적으로 증가해 이를 실시간으로 처리하는 기술에 대한 필요성 역시 크게 증가하고 있다. 실시간으로 디바이스를 감시, 제어, 분석하는 어플리케이션 또는 스트리밍 어플리케이션이 증가하는 것도 이와 궤를 같이 하는 현상이다.

 

이에 ‘산업인터넷 컨퍼런스’에 참가한 다이멘션데이타 코리아의 강인국 이사는 “산업현장에서는 밀세컨드 / 서브세컨드 단위의 응답이 필요하며 이에 Low Latency가 발생하면 안된다”며, “센싱 데이터 결과에 따라 즉각적으로 반응이 가능한 아키텍쳐가 필요하다”고 말했다.

 

서 교수의 설명에 따르면, 산업용 이더넷은 ▲표준네트워크 스위치 사용 ▲기존의 이더넷 네트워크에 쉽게 통합 ▲ IT직원을 위한 별도의 교육 불필요 ▲ 상용제품 사용 ▲ 지속적으로 진화하는 기술과 공존가능 등의 특징이 있는 반면, 비표준 이더넷 변종은 ▲특수 네트워크 스위치 또는 보호된 세그먼트 필요 ▲ 기존 설치되 장비와 통합의 문제 발생 ▲IT직원을 대상으로 별도의 교육 필요 ▲ASICs 설계 또는 프로토콜 스텍 사용 ▲ 단일기업의 독립적인 현재의 기술로 멈추기 쉬움 등의 차이가 있다.

 

“이더넷은 자체적으로 통신이 가능해 데이터를 주고받으면서 내부 소프트웨어 확인 가능하고 개발자의 접근 관점도 달라진다”고 말한 서 교수는 “이더넷을 활용해 산업사물인터넷이 활성화되면 구조적인 설계에서 객체 지향적 고급 설계로 공장을 구성하게 돼 공장의 유지관리 뿐만 아니라 개선에도 유리한 모양새를 갖게 될 것”이라고 말했다.

 

 

 

강 이사의 설명에 따르면 센서 디바이스는 외부에 컴퓨팅 자원이 필요하고 서로 다른 환경에 대한 수용성에 대한 요구도 증가하는 추세다. 이에 상이한 환경에 대한 수용성, 유용성, 확장성이 존재하는 네트워크 환경의 조성이 시급하다.

 

최근 확산되고 있는 클라우드 인프라 역시 한계가 분명하다는 지적이 제기됐다. 강 이사는 “클라우드가 기상화로 인한 높은 가동률과 위치에 제약을 받지 않는 점은 분명한 장점”이라고 전제한 뒤 “하지만 기능의 집중으로 인한 높은 부하, 대량의 데이터를 송수신하기 위한 넓은 대역폭 필요, 계속적인 연결 상태 유지 필요, 지연이 필요한 어플리케이션 동작시 문제 발생, 불필요한 데이터의 송수신 및 저장 발생 등 뚜렷한 문제들이 존재하는 것도 간과할 수 없는 사실”이라고 말했다.

 

또한 센서를 활용해 정보를 수집할 경우 센서들에서 나오는 데이터를 수신하기 위해 도시·국가 차원에서의 센서네트워크 구성이 필요한데 이로 인해 엄청난 노드수 관리 필요와 작업현장의 경우 센서들이 이동하는 경우도 발생해 지리적으로 분산되는 상황 역시 염두에 둬야 한다는 것이 강 이사의 주장이다.

 

이 외에도 엣지단에서 어디서, 어떤 상황에서 데이터가 발생했는지에 대한 정보 확보가 필요하고 신뢰성이 확보된 보안 네트워크 구성 역시 필수적이라고 강 이사는 언급했다.

강 이사는 이러한 문제들에 대한 대안으로 ‘Fog Computing’이라는 새로운 개념을 참가자들에게 제시했다.

Fog Computing은 클라우드 컴퓨팅의 패러다임을 실제 네트워크에 보다 근접한 경계 영역까지 확장하는 새로운 아키텍쳐로 클라우드 컴퓨팅을 코어에서 엣지로 확장한 개념이지만 클라우드 시장을 잠식하는 것이 아니라 긴밀한 상호작용을 하도록 돼 있다.

 

Fog개념을 도입한 네트워크 아키텍쳐는 IoT분석 호스팅과 수 천개의 백홀(backhaul), 수 만개의 멀티 서비스 엣지, 수백만개의 임베디드 시스템과 센서 등으로 다중 계층화된 형태로 구성된다.

 

강 이사의 설명에 따르면 Fog Computing의 플랫폼은 고객의 앱이 네트워크 인프라 위에서 구동하게 지원되는데 이를 위해 네트워크 엣지에서 산업 특화 앱을 구동시켜 혁신적이고 민첩하며 효율적인 오퍼레이션 기술을 구현할 수 있게 된다. 또한 앱에 대한 배포와 관리를 가속화·단순화 시킬 수 있으며 센서 제조업체나 어플리케이션 개발 업체에 새로운 기회를 제공하고 IOE혁신을 촉진할 수 있다.

 

강 이사는 “Fog Computing 앱 개발은 새로운 에코시스템의 개발 및 사업기회가 될 것”이라며, “개발자들은 주요 산업별, 기관별로 앱을 개발할 수 있는데 그 범위는 유틸리티, 기름과 가스, 제조업, 서비스업, 정부, 학계는 물론 시스코 같은 벤더사와 개발 관련 파트너십을 맺거나 개별 개발자가 커뮤니티를 위한 기회가 될 수도 있을 것”이라고 장밋빛 미래를 제시하기도 했다.

 

Fog Computing은 실시간성 제어 또는 지연 민감성이 필요한 위치기반 실시간 마케팅이나 게임, 스트리밍, AR 등에 적합하며 위치기반으로 작동하는 광범위한 지역으로 분산된 서비스인 스마트 트래픽, 스마트 시티, 커넥티드 카, 스마트 그리드, 스마트 농업 등에서도 높은 효율을 보일 것으로 기대를 모으고 있다.

 

또한 이동성이 보장돼야 하는 서비스와 클라우드 시스템과 분산처리가 필요한 서비스, 다양한 중계기관 중계, 조욜, 관리가 필요한 서비스 분야에서도 유용하게 쓰여질 것이라고 강 이사는 전망했다.

 

“Fog Computing은 현제 네트워크 구조에서 새로운 계층에 대한 아키텍처이자 새로운 컴퓨팅 플랫폼에 대한 제안이 될 것이며 이로 인해 앱개발과 관리가 가속화/단순화될 것이고 대부분 기업의 생산기술에 대한 IoE 혁신을 부추기는 효과가 있을 것”이라고 밝힌 강 이사는 “Fog Computing 아키텍쳐가 없다면 산업 특화된 어플리케이션에 대해 설치·관리·확산에 비용이 많이 들고 보안이 보장되지 않으며 장애·재난 상황 시 대처가 어렵다”고 말했다.

 

강 이사는 클라우드 컴퓨팅과 엔드 포인트들이 갖고 있는 한계를 Fog Computing이 극복하고 산업내 새로운 경쟁요인을 제공해줄 것이라고 언급하면서 Fog Computing은 현재 네트워크 계층의 한계를 극복하고 산업특화된 아키텍처를 가능하게 해 산업생산성과 효율성을 높이는 새로운 패러다임이라고 소개했다.

 

발표를 마무리하면서 강 이사는 “Fog Computing은 센서 벤더와 어플리케이션 개발자들은 물론 각 이해관계자들에게 새로운 기회를 제공할 것”이라며, “신종어플리케이션과 서비스가 나올 수 있는 플랫폼을 Fog Computing이 제공할 것으로 보이며 이로 인해 새로운 비즈니스 모델과 새로운 방식의 플레이어 등장 가능성을 높여 새로운 시장을 창출할 것”이라고 강조했다.

김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr
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