‘M2M/IoT+빅데이터’가 새로운 BM

차석근 에이시에스 부사장
M2M/IoT 기술을 적용한 제조업 공정 개선


정리 임근난 기자 (fa@hellot.net)


에너지 절약하면 생산성이라는 부분은 생각하지 않고 무조건 에너지를 끄는 형태를 얘기한다. 그러나 에너지를 끈다고 하는 것은 결국 공장 가동을 중단하고 생산을 안 하겠다는 것이다. 그러면 생산성을 올리면서도 에너지를 절약하는 방법은 무엇이 있을까? 바로 M2M/IoT 기술이다. M2M/IoT는 제조업의 공정을 개선하는 핵심기술로 에너지를 쓰되 생산성을 올리는 ICT 융합 기술이다.





미래 생산 시스템은 M2M 기반 u-매뉴팩처링

‘기계+IT 융합기술’은 언제 어디서나 공장을 운영할 수 있다는 개념에서 만들어졌다. 공장자동화에 이런 시스템들을 적용하면서 e-매뉴팩처링, u-매뉴팩처링이라는 말을 사용하게 되었다.
여기서 ‘e’는 과거 공장자동화의 한 부분을 네트워크 기반의 분산형 관리 및 생산정보화 기술을 이용해서 기계제어의 전자화, 정보부여와 다기능화, 작업자와 기계간의 통신을 하는 의미로 P2M(Peer to Machine) 기술이라고 할 수 있다. 2000년도 초에는 이러한 P2M을 기반으로 한 e-매뉴팩처링이 널리 구축되었다.
2000년도 후반에는 외부(타 기계, 인간, 사물 등)와 협조하면서 언제 어디서나 독립적으로 생산 시스템들을 운용한다는 의미의 u-매뉴팩처링이 등장했다. 요소기술로 볼 때, 기계 시스템은 분산화와 개성화를 가지면서도 협조성이라는 양립이 존재한다. 따라서 기계와 기계간 자율적 통신이 중요하다. 또한, 미래 IT 기술은 디바이스 간 지능화를 촉진하며 자율적 I/F 및 미들웨어를 지원한다.
이처럼 u-매뉴팩처링 지향의 생산 시스템은 기계기술과 IT기술이 융합하며 M2M/IoT를 기반으로 최근 여러 산업 분야에서 구축되고 있다.
ICT 융합을 통한 공정 개선을 얘기할 때 가장 중요한 기술 중 하나가 클라우드 컴퓨팅이다. 클라우드 컴퓨팅은 가트너가 선정한 2013년도 유망한 10대 기술에 속할 정도로 최근 정보기술의 핵심어로 부상하고 있다. 2010년도 이전만 해도 제조업에서는 클라우드 서비스 적용에 대해 상당히 부정적이었다. 그러나 지금은 미래적인 관점에서 매우 긍정적인 시각으로 돌아섰으며, 국내 제조업체에서 구축된 사례도 있다.
그 다음으로 빅데이터이다. 이미 제너럴일렉트릭은 이러한 시스템이 매우 중요하다고 판단해 M2M과 접목하며 항공기엔진 등에 실시간으로 적용하고 있다. 또한 삼성전자, 엘지전자에서도 배터리 만드는 생산 시스템에 빅데이터를 적용하면서 생산 효율성을 높이고 있다.
마이클 휴거스는 최근 ‘클라우드 컴퓨팅의 미래’라는 강연에서도 제조, 유통, 금융 등, 어느 분야나 리얼타임 빅데이터가 필요하다고 역설한 바 있다.
마지막으로 M2M이다. M2M의 시장 잠재력은 전 세계에 적용할 때 7억5000만개 규모에 이른다. M2M은 무선 센서기술이 필연적으로 동행하게 된다. 왜냐하면, 무선 센서기술은 모든 객체를 연결하는 가장 기본적인 요소이기 때문이다. 또한, 최근 기술 발달로 무선 커뮤니케이션에 대한 신뢰성도 높아지고 있다. 현재 99.995%까지 신뢰성이 확보되어 있다. 최근에는 바닷속에서도 센서 데이터들을 서로 주고받을 수 있는 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 이처럼 무선 센서 네트워크는 RFID 포함해서 M2M/IoT 분야로 확대될 가능성이 많다고 볼 수 있다.

M2M/IoT 도입으로 생산정보 통합 및 자율적 대응 가능

그렇다면 공정 개선 후의 모습은 어떨까. 우선, M2M/IoT 도입 전에는 공장 간의 정보 공유 단절로 제품은 몇 개가 만들어졌는지, 납기는 언제쯤인지, 재고는 얼마나 남았는지 등을 실시간으로 측정할 수 없다. 또한, 실적 수집, 품질 검사, 장비 감시, 신뢰성, 유지보수 등이 개별적으로 진행됨에 따라 업무가 비능률적이며 시간과 비용도 많이 들게 된다. 그러나 M2M/IoT가 도입되면 실시간 생산정보 통합화가 이루어져 고객정보, 납기정보, 현장 감시 등을 쉽게 파악할 수 있으며, 예방과 예지, 최적화 지원까지 자율적 대응이 가능해진다.
M2M/IoT 관점에서 보면 공정 개선은 결국은 감시하고 정보를 협업하는 빅데이터와 같은 분석을 통해 최적화시키는 게 목표이다. 다시 말하면 센서로부터 정보를 받아가지고 조치하는 것이다. 그러나 이것을 소프트웨어 측면에서 보면 대부분 수직적으로 처리하다 보니 개별화 및 발생 시 대응이 전혀 안 되어 비능률화가 될 수밖에 없었다. 그런 것을 해결하기 위해서 국제표준이 만들어졌다. 국제표준에는 OPC, TCP/IP, MIMOSA 등 다양한 인터페이스 프로토콜이 있다. PLC와 인터페이스 한다든가, 센서와 인터페이스 한다든가, 이런 것들이 표준에 근거한 인터페이스가 되어야 M2M/IoT를 효율적으로 구축할 수 있다.
또 하나는 데이터 매뉴얼링을 해야 한다. 아무리 자동화가 이루어졌다고 해도 사람이 보고 판단하는 일은 계속 발생한다. 즉, M2M/IoT 기술은 필연적으로 터치스크린과 모바일 등을 동반해서 시스템이 구축되어야만 완벽한 조화를 이룰 수 있다고 본다.

미래 적용 모델은 모바일 기반 애플리케이션

제조 솔루션의 새로운 비즈니스 모델에 관해서 설명하겠다. 과거에는 서버에 제어 소프트웨어와 애플리케이션 소프트웨어가 개별적으로 설치됐다. 예를 들어, 현대자동차 공장이 전 세계에 40개가 있다고 하면 MES 서버도 40개이다. 그리고 이런 프로그램 또한 40개가 된다.
그러다 보니 개별 관리가 될 수밖에 없다. 왜냐하면, 공장에서 설비가 조금 이동된다든지 혹은 문제가 생기면 다 바꿔야 하기 때문이다.
그러다보니 서버의 전력 소모량이 매우 클 수밖에 없다. 그러나 M2M 디바이스를 이용하면 에너지 소모량을 거의 30배 정도 절약할 수 있다. 뿐만 아니라 서버를 중앙에서 관리하다보니 복구나 유지보수가 원활해진다.
하나의 예를 간단하게 설명하면, 과거에는 많은 회사들이 호스트가 있고 그 다음에 에어리어 컴퓨터, 셀 컨트롤, PLC, 프로세스가 중심에 M2M/IoT가 있다. 그 대표적인 분야가 기상청이다. 기상청에서는 날씨를 측정하기 위해 시스템에 압력센서, 온습도 센서 등을 활단계별로 구성된 시스템을 사용했다. 현재 시스템은 ERP, MRP, 그다음에 MES 등으로 구성되어 있다. 앞으로는 원포인트에서 관리해야 될 것이다.
온라인 시스템으로 가장 대표적인 게 SAP가 있다. SAP와 같은 시스템에서는 중앙에서의 품질 관리나 리드타임 관리하던 기능들은 밑으로 내려오게 된다. 그리고 실시간으로 처리하는 기술, 예를 들어 공정 개선이라든지, 품질을 실시간으로 처리한다든지, LOT 트레이서빌리트를 실시간으로 처리한다든지 하는 기능들은 반대로 올라간다. 그래서 극단적으로 표현하면 MES 기능이 없어져버린다. 즉, 매니지먼트는 위로 올라가고 실시간으로 처리해야 할 기능들은 밑으로 내려가 재구성되는 그런 형태를 띠게 된다.
미래 적용모델에 대해서는 가트너그룹에서 얘기한 것과 같이 앞으로 모바일 적용 애플리케이션이 굉장히 많이 나올 것으로 예상된다. 그용하고 있다. 이런 센서를 빅데이터와 접목해서 M2M/IoT 분야로 확대할 수 있다면 새로운 비즈니스 모델이 될 것이다.