PLCopen은 모션 제어에 사용되는 소프트웨어를 개방하고 표준화하자는 운동으로써 30년 전 유럽을 시작으로 현재 일본, 중국까지 참여하며 활발한 활동이 이루어지고 있다. 한국은 2013년에 PLCopen 코리아를 결성, 정부 지원 하에 표준 지향 한국형 오픈소스 모션 플랫폼(KOSMOS) 기반 범용 모션 제어기 개발에 나섰다. 

지난 7월3일, PLCopen 코리아 주최로 열린 세미나에서 전자부품연구원 정일균 책임연구원이 발표한 ‘생산자동화를 위한 표준지향 KOSMOS 기반 범용 모션 제어기 개발’에 대한 내용을 정리했다.

▲ 정일균 전자부품연구원 책임연구원

생산자동화를 위한 표준 지향 KOSMOS(한국형 오픈소스 모션 플랫폼) 기반 범용 모션 제어기 개발 과제는 정부 지원으로 현재 시작 단계이다. 

수행 기간은 2014년 5월부터 2017년 4월까지 총 36개월이며, 주관 기관인 전자부품연구원을 비롯해 하이젠모터, 한국생산기술연구원, 서울시립대학교, 기계융복합기술연구조합, 두림로보틱스, 신성에프에이가 이 사업에 참여하고 있다. 목표는 PLCopen 표준을 지향하면서 개방성을 가진 오픈소스 플랫폼을 개발하는 데 있다.

PLCopen은 IEC 61131-3의 보급 및 확산 개선 목적으로 벤더와 생산자에 의해 설립된 독립적인 비영리 단체이다. 이 단체는 소프트웨어 개발 효율 향상과 유지보수 비용 절감을 목표로 1992년에 창립됐으며, 2006년 IEC TC65 WG7의 정식 멤버가 됐다.

1차년도 : 특허전략 수립 및  설계 검증 완료
 
전자부품연구원은 PLCopen 지향을 과제 목표로 삼고 KOSMOS(Korea Open Motion System)라는 이름으로 오픈소스 모션 플랫폼을 개발해 나가고 있다. 여기서 모션 플랫폼은 모션 제어기 개발을 가능하게 하고 지원하는 소프트웨어 및 프로세스를 통칭하는 말이다.

모션 플랫폼의 구성은 크게 개발환경과 임베디드 런타임 2가지가 있다. 개발환경에는 프로그램 에디터가 있는데, IEC에서 규정하는 언어를 지원하는 에디터가 되겠다. 또한, 이 에디터에서 실제로 모션 제어를 수행할 수 있는 모션 라이브러리가 있고, 그 라이브러리 아웃풋을 네트워크로 보낼 수 있는 산업용 필드버스도 지원된다.

그리고 이 모든 것이 C 컴파일러에서 크로스 컴파일러 되는 응용 애플리케이션과, 마지막으로 사용자 인터페이스 환경인 HMI 등이 있다. 한편 임베이드 런타임에는 실시간 커널, 네트워크 스텍, 디바이스 드라이버 등이 있으며, 이 모든 패키지가 퍼포먼스의 주요 구성 요소가 된다.

표준 지향 KOSMOS 기반 범용 모션 제어기를 이용한 다양한 생산 시스템 자동화와 보급 확산을 위해 전자부품연구원·하이젠모터·한국생산기술연구원·서울시립대 공동으로 1차년도인 2014년 6월부터 런타임 기반으로 한 메인 플랫폼을 개발하고 있고, 실증은 하이젠모터·두림로보틱스·신성에프에이가 맡았으며, 확산을 위해 기계산업융복합연구조합이 소그룹을 통한 소회의로 진행했다.

1차년도 진행 결과 특허 전략을 수립했고 KOSMOS 플랫폼 분석 및 PC·임베디드 적용 테스트를 마쳤다. 특허 전략에 따른 오픈소스 라이선싱은 개발환경 및 임베디드 런타임과 컨트롤러 2가지 측면으로 요약할 수 있다. 

우선, 개발환경 및 임베디드 런타임은 GPL 라이선스 적용을 받는 코드가 포함되어 있으므로 프로그래밍툴은 배포 시 소스코드를 함께 공개해야 한다. 다만, 소스코드를 공개해야 한다고 하여 반드시 개발환경 및 임베디드 런타임을 무료로 배포해야 하는 것은 아니다. 

GPL 3.0 라이선스의 오픈소스를 사용하지 않는 한 소스코드 배포가 명시적 특허 포기를 의미하는 것은 아니고 특허권 행사 시 라이선스가 소멸하지도 않는다. 결국, 개발환경 및 임베디드 런타임은 소스코드를 공개하고 GPL 라이선스임을 표시해야 하나, 이와 관련된 특허를 확보하는 것은 아무런 문제가 없다. 

따라서 이 개발환경을 가져다 사용하는 업체 입장에서는 개발환경을 2차 배포할 경우 GPL 라이선스 의무가 있으나 개발환경을 자체 사용하여 범용 모션 제어기를 제작하는 것에는 아무런 제약이 없다. 

한편, GPL 라이선스 적용을 받는 개발환경을 이용하여 생성된 소스코드를 이용하는 컨트롤러는 마찬가지로 아무런 제약 없이 소스코드를 이용할 수 있다. 컨트롤러가 LGPL 라이선스를 적용받는 라이브러리를 사용하는 경우 이를 변경하거나 정적으로 링크하지만 않으면 자유로운 사용이 가능하고 소스코드를 공개할 의무도 없다. 

만약, LGPL 라이선스를 적용받는 라이브러리를 변경하여 사용하거나 정적으로 링크하는 경우 관련 2차 저작물의 소스코드를 공개해야 하고 LPGL 3.0의 경우 해당 라이브러리 관련 특허는 2차 저작물 배포 시 명시적으로 라이선스를 공개해야 하는 것으로 보고 이를 배포 받은 제3자를 제소하는 경우 LGPL 라이선스가 소멸하여 저작권 침해에 해당할 수 있다.

다만, LGPL 3.0의 적용을 받는 경우에도 특허 권리 행사가 제한되는 부분은 해당 라이브러리와 관련된 특허에 한한다. 결국, 컨트롤러의 경우 라이브러리를 변경 없이 동적 링크하여 사용하면 아무런 문제가 없다.

▲ ‌PLCopen 코리아 김재학 회장은 인사말에서 “표준 지향 KOSMOS 기반 범용 모션 제어기 개발에 성공하여 오픈하면 이 기술을 바탕으로 많은 엔지니어가 창의력을 발휘할 수 있는 플랫폼이 만들어질 것”이라고 말했다.

2차년도 : KOSMOS 베타 버전   오픈이 목표

그러면 2015년 6월부터 과제 진행하고 있는 2차년도 목표는 무엇인가. 1차년도에는 KOSMOS 1차 시제품과 개발환경 및 국내 표준 제정 준비 등을 마쳤다면, 2차년도에는 KOSMOS와 마이크로 PLC 베타 버전을 만들어 공개하는 것이 목표이다.

구체적으로는 사용자 친화적인 통합 운영 환경과 스마트 HMI 기술 개발, 오픈소스 기반 표준 지향 모션 플랫폼 KOSMOS 및 통합정보처리 인터페이스 모듈 기술 개발, 다중 플랫폼 이식 가능한 시스템 리소스 관리 기술 개발, Task 주기 1000us 32축의 100Mbps급 네트워크 기반 PLDopen TC2 기반 범용 모션 제어기 기술 개발 등을 하는 한편, 현장 성능과 신뢰성 평가를 위한 생산 시스템 2종 적용 실증 등이 포함돼 있다.

이를 위해 전자부품연구원에서는 KOSMOS 플랫폼 베타 버전 오픈을 위한 모듈별 개선과 개방형 임베디드 하드웨어 포팅 및 테스트, 매뉴얼을 작성해나갈 계획이다. 

또한, EtherCAT 기반 모터제어 애플리케이션 테스트 및 노트를 확보하고 국내 표준 제안서를 완성, 제안할 예정이다.

정리 : 임근난 기자 (fa@hellot.net)