[첨단 헬로티]

CC-Link협회는 최근 CC-Link IE의 차세대를 짊어질 네트워크로서 새로운 산업용 오픈 네트워크 ‘CC-Link IE TSN’의 사양을 책정했다. CC-Link IE TSN은 표준 이더넷 규격을 확장한 ‘TSN(Time Sensitive Networking)’ 기술을 채용함으로써 산업용 네트워크의 오픈성을 보다 높임과 동시에 효율적인 프로토콜로 기존 CC-Link IE가 가지고 있는 성능과 기능을 더욱 강화했다. 또한, 개발 방법의 다양화로 다양한 타입의 기기에 실장을 용이하게 하며, 대응 제품의 충실화를 꾀함으로써 IoT를 활용한 스마트공장의 구축을 가속화시킬 것으로 기대했다. CLPA-HQ인 마마다 요시유키는 “FA와 IT의 융합, 그리고 스마트공장 실현은 CC-Link IE TSN이 그 역할을 담당할 것”이라고 말했다. 인터뷰에는 마마다 요시유키 CLPA-HQ와 정덕영 CLPA 한국지부 사무국장이 함께 자리했다.

▲ 정덕영 CLPA 한국지부 사무국장(왼쪽)과 마마다 요시유키 CLPA-HQ

Q. CC-Link협회가 제조 현장에서 요구되는 IT 연계 기능 및 앞으로 더욱 중요해지는 안전 기능과 시큐리티 기능의 충실에 어떻게 대응하고 있는지 궁금하다.

A. 범용의 TCP/IP 통신이 리얼타임 통신인 CC-Link IE TSN 네트워크와 동일 간선상에서 혼재가 가능해서 IT와의 연계가 용이하며, 또한 OPC UA 활용을 손쉽게 하는 방식에도 대응하고 있다. 안전기능에 대해서는 IEC61784-3에 대응하고 있으며 CLPA 파트너에서 제품화도 계획 중이다. 시큐리티에 관해서는 기존에는 방화벽 등을 사용하여 FA 네트워크의 입구에서 방지 대책을 해왔지만, 메이커에 따라서는 디바이스 레벨에서 시큐리티 대책을 실시하고 있다.

예를 들면, 미쓰비시전기의 PLC의 경우, IP 필터에서 통신 상대의 IP 어드레스를 식별하여 잘못된 IP 어드레스 지정으로 인한 액세스를 방지할 수 있다. 파라미터에서 지정한 IP 어드레스에서 액세스를 투과 혹은 차단 설정하는 것으로 허가된 기기 이외로부터의 액세스를 방지한다. 또한, 파라미터에서 설정하거나 리모트 패스워드에 의해 외부 기기로부터의 액세스를 인증하고 미인증 외부 기기의 액세스를 제한할 수 있다. 따라서 PLC로의 잘못된 액세스를 방지할 수 있다.

Q. CLPA에서는 FA 통합 네트워크로서 ‘CC-Link 패밀리’를 2002년부터 제공해오고 있는데, 다가올 제조업 혁명 시대에 입각한 현 상황과 CC-Link의 향후 대응은 무엇인지 궁금하다.

A. 우선 제조업 혁신 설명에 앞서서 제조업을 둘러싼 환경에 대해 정리할 필요가 있다. 데이터 수집, 데이터 통신, 데이터 처리, 데이터 분석 등의 IT기술이 제조업에 있어서도 활용, 발전되고 있는 가운데, 제조업에 요구되는 테마로는 다음과 같은 4가지를 생각해 볼 수 있겠다.

첫째는 투자효율을 최대화하기 위한 생산성 향상, 둘째는 경쟁력을 높이기 위한 토탈 코스트의 삭감, 셋째는 제품 가치 확대를 위한 제조 품질향상, 그리고 넷째는 소비자 니즈에 유연하게 대응하기 위한 변종변량 생산이다. 이러한 테마를 실현하기 위해 유럽의 ‘인더스트리4.0’과 미국의 ‘IIC(Industrial Internet Consortium)’, 중국의 ‘지능제조’, 일본의 ‘커넥티드 인더스트리’ 등의 글로벌 레벨에서 다양한 메가트렌드가 부상하고 있다. 한국에서도 중소기업 스마트제조 혁신 전략을 발표하고 2022년까지 3만개 회사의 스마트공장 구축을 목표로 하고 있다. 이러한 글로벌 움직임에 공통되는 것이 IoT를 활용한 스마트공장의 실현이라고 생각한다.

저희 CLPA에서도 이러한 움직임에 대응하기 위해 산업용 네트워크에 필수불가결한 리얼타임성과 시각동기 등의 기능을 가진 TSN 기술을 CC-Link IE에 탑재하여 OSI 7계층 중 2계층의 데이터 링크층을 공통 기반으로 하여 타 산업용 네트워크, 범용 TCP/IP등 표준 이더넷 통신도 동일 간선상에서 혼재할 수 있는 CC-Link IE TSN을 릴리스하게 되었다. 이 CC-Link IE TSN은 FA와 IT의 융합과 고속 고정도 제어의 실현과 같은 콘셉트로 책정된 것으로, 향후 스마트공장 구축에 있어서도 백본 네트워크로서 그 역할을 담당할 것으로 기대하고 있다.

Q. CLPA에서는 리얼타임성을 보장하는 대용량 네트워크뿐만 아니라 현장층의 다른 네트워크 간 심리스 통신수단을 제공하는 오픈 통신 프로토콜로서 SLMP도 제공하고 있다. 이번 새롭게 사양한 책정한 CC-Link IE TSN은 기존 네트워크 프로토콜과는 어떤 점에서 가장 큰 차별화된 진화를 실현했다고 보나.

A. SLMP는 유저가 네트워크의 차이를 의식하지 않고 모든 단말에서 모든 기기에 간단히 액세스할 수 있게 해주는 비리얼타임 통신용 기술이다. SLMP의 최대 특징은 필드네트워크에 CC-Link IE 이외의 기기나 설비도 손쉽게 접속할 수 있게 해준다는 점이다. SLMP는 네트워크의 애플리케이션 층에 위치하고 네트워크 층 이하의 차이를 흡수한다. 이 때문에 다른 네트워크 규격이어도 SLMP에 대응하는 프로토콜을 탑재하면 인터페이스를 공통화할 수 있어, SLMP라는 하나의 프로토콜로 모든 네트워크 대응기기를 사용할 수 있게 된다.

이에 대해 CC-Link IE TSN은 기존 CC-Link IE 를 계승하면서 모션제어 기능을 더욱 강화하고 개발에 있어서도 하드웨어뿐만 아니라, 소프트웨어 프로토콜 스택으로도 대응제품 개발이 가능하다는 등 개발 방법의 다양화에 대응하고 있다. 사용자의 요구에 따라 하드웨어가 실장된 기기만으로 구성된 통신정도가 높은 고기능 고성능 시스템 구축, 또는 소프트웨어가 실장된 기기만으로 구성된 통신 정도가 크게 요구되지 않는 저비용의 시스템 구축 등 용도에 따라 시스템 구축이 가능하다.

또한, CC-Link IE TSN에서는 TSN의 시분할 방식으로 각 네트워크 프로토콜이 시간대를 나누어 동일 간선상의 혼재가 가능하게 되어 FA와 IT를 융합할 수 있는 점과 일반제어와 안전제어 그리고 고도의 모션제어가 하나의 네트워크에서 통합이 가능하게 된 것이 기존 네트워크와 비교하여 가장 큰 차이라고 말할 수 있다.

▲ TSN 기술과 프로토콜 계층 구조

Q. 이번 CC-Link IE TSN의 출시로 더욱 집중해서 공략하게 될 시장이나 애플리케이션이 있다면.

A. CC-Link IE TSN의 대응 분야는 그전부터 CC-Link Family가 많이 사용되어 온 자동차나 액정 분야를 비롯해 고속 모션제어가 요구되는 반도체, 2차전지 등 장치계 분야로 적용을 가속화할 예정이다. 또한, 장치계 산업은 비전센서에 의한 화상, 영상 등 대용량의 정보 데이터를 취급하는 경우가 많아, 더욱 CC-Link IE TSN이 최적이라고 생각한다.

예를 들면, 범용 IP 통신기기와 고도의 구동제어를 활용한 장치의 케이스이다. 종래대로라면, 얼라이먼트 조정 시에 일단 서보모터를 정지시킨 후 비전센서에서 정확한 워크위치를 계측했었지만, CC-Link IE TSN에서는 서보앰프와 비전센서 간에서 시각동기를 가능하게 할 수 있기 때문에 워크를 정지시키지 않고 위치를 파악할 수 있어서 대폭으로 택타임 단축을 기대할 수 있다.

또 이런 생산현장의 네트워크에 비전센서라는 범용의 IP 통신기기를 연결하고 있는 점도 포인트이다. 서보의 제어 성능에 영향을 주지 않고 화상·영상 데이터를 IP 통신으로 전송할 수 있기 때문에 배선절감도 실현한다.

Q. CC-Link IE는 어떻게 TSN과 이질감 없이 서로의 네트워크를 공유할 수 있나.

A. CC-Link IE TSN은 TSN 관련 규격 중 현재 릴리스 되어있는 IEEE802.1AS(시각동기) 및 802.1Qbv(타임 스케줄링)에 준거한다. 통신대역은 시간으로 구분하며, 통신 프레임에 우선도를 부여하여 제어함으로써 고속·고정도 제어통신을 실현하면서도 CC-Link IE TSN과 다른 통신 프로토콜을 동일 간선 상에서 혼재시킬 수 있다.

Q. CC-Link IE TSN이 제조현장에서 가지는 가치는 무엇인가.

A. 최근 산업용 네트워크에 대해서는 2가지의 동향을 생각해볼 수 있다. 첫 번째는 생산현장에서의 기기도 인텔리전트화 되어가고 있으며 보다 대용량 고속으로 데이터를 수집하는 높은 요구에 응하여 시리얼 베이스가 아닌 이더넷 베이스가 보다 더 사용되게 되었다. 두 번째는 IoT시대 속에서 IT와 FA의 융합이 점점 중요해지고 있다는 점이다.

IT의 세계에서는 범용 이더넷이 표준적으로 사용되고 있으며 FA세계에서도 이더넷 베이스의 네트워크가 보다 더 사용되고 있다. 단, FA에서는 리얼타임성이 요구되기 때문에 범용 이더넷이 아닌 그 확장기술인 TSN이 산업용 이더넷 표준으로서 점점 더 주목 받게 되었다고 생각한다.

CC-Link IE TSN은 1Gbps의 초고속 통신에 TSN 기술을 채용하여 CC-Link IE TSN 네트워크 시스템에 정보통신 등을 취급하는 범용 TCP/IP 또는 타 산업용 네트워크를 혼재할 수 있다. 이를 통해 보다 많은 센서와 카메라 등의 기기를 간단히 접속할 수 있게 되었고 생산현장의 대용량 데이터를 고속으로 수집하여 에지컴퓨팅층과 IT층 애플리케이션과 조합하여 더욱 자율적인 스마트공장 실현을 가속화하였다고 보고 있다.

Q. 최근 하노버메세 2019에서 CC-Link IE TSN을 적극 소개했는데, 어떤 콘셉트로 진행했나.

A. “TSN 기술을 활용한 스마트공장의 구축 가속”이라는 콘셉트로 ‘FA와 IT의 융합’, 그리고 ‘고도의 모션 제어의 실현’을 테마로 하여, CC-Link IE TSN, 범용 TCP/IP 그리고 SLMP가 혼재해 통신하고 있는 실제의 데모키트를 이용해 CC-Link IE TSN의 특징을 전시회 내방객에 어필했다. 하노버메세보다 먼저 개최된 SF+AW(스마트팩토리+오토메이션월드)전에서 CLPA-K도 같은 콘셉트로 출전하여 많은 방문객으로부터 주목을 받았다.

Q. CC-Link IE TSN 네트워크는 어떤 면에서 스마트공장 구축을 가속화하나.

A. 스마트 공장을 실현하기 위해서는 우선 생산현장의 데이터를 리얼타임으로 수집하고, 그 데이터를 에지컴퓨팅으로 1차 처리한 후 IT 시스템으로 심리스하게 전송하는 것이 중요하다. 또한, 장치와 설비의 고성능화·고기능화에 의한 생산성 향상이 요구되고 있으며, 그에 따른 고도의 모션제어가 필요하게 된다.

현재 공장에서는 복수의 산업용 네트워크와 표준 이더넷이 사용되고 있어, 보다 간단히 생산현장의 데이터를 수집하고, IT 시스템으로의 심리스한 전송을 실현하기 위해서 네트워크의 통합이 요구되고 있다. 그리고 생산현장으로 부터 수집되는 데이터가 방대해지는 것을 고려하면, ‘고속·대용량 통신’의 네트워크가 필요하다.

또한, 데이터를 활용하면서 장치나 설비의 고성능·고기능화에 의한 생산성 향상도 요구되면서 ‘고정도 동기제어’도 필수불가결하게 되었다. 이러한 네트워크에 대한 요구에 대응 가능한 것이 CC-Link IE TSN이다.

저희 CLPA는 확장된 표준 이더넷 기술인 TSN 기술을 세계적으로 앞서 적용하고 동일 간선상에서 복수의 다른 네트워크와의 혼재를 가능하게 했다. 또한, 효율적인 프로토콜인 기존 CC-Link IE의 특징인 고속 대용량을 계승하면서 고정도 동기(이른바 모션제어)를 대폭으로 향상했다. 이러한 특징으로 스마트공장 구축이 가능하다고 생각한다.

▲ CC-Link협회는 지난 6월 19일, 용산 드래곤시티에서 ‘스마트 공장 구축을 위한 CC-Link Family 세미나’를 개최했다.

Q. 여타 산업용 네트워크들 역시 TSN 대응을 표명하고 있다. 시장 선점을 위해서는 대응 제품의 활성화가 중요한데 최근 미쓰비시가 CC-Link IE TSN 대응 제품 102기종을 5월부터 순차 발매한다고 발표했다. 현재 진행 상황은 어떠한가. 또 미쓰비시 이외 파트너 업체에서의 대응 제품 개발 등에 대해서도 설명해 달라.

A. 2018년 11월에 사양발표 시, 52개사의 참여 파트너사가 있으며 2019년도 2분기 이후 순차적으로 개발툴 및 CC-Link IE TSN 대응제품이 출시되고 있다. CC-Link IE TSN에서는 마스터와 슬레이브 또한 1G와 100M 지원 기기에 있어서도 하드웨어, 소프트웨어 모두 개발할 수 있는 환경을 개발툴 파트너사와 함께 제공해 나갈 예정이다. 풍부한 개발방법을 제공함으로써 기기벤더는 단기간, 저코스트로 간단히 개발할 수 있게 되며 대응제품을 조기 확충할 수 있어 사용자의 선택 폭을 넓혀 스마트공장 구축에 공헌할 것을 기대하고 있다.

Q. TSN 관련 테스트베드 운영을 위한 계획이 있나.

A. CLPA로서 TSN 관련 테스트베드를 운영하고 있지는 않다. 단, 상호 접속성에 관해서는 관련 네트워크 단체와 협력하거나 테스트베드에 참여하고 있는 파트너와 연계하여 진행하는 것을 검토하고 있다.

Q. CC-Link IE TSN의 현장 적용시점은 어떤 분야에서 언제쯤 될 것으로 예상하는가.

A. CC-Link IE TSN은 3년 보급을 목표로 하여 진행하고 있다. 이미 일본에서는 CLPA 파트너 메이커, CC-Link IE TSN 대응제품이 출시되었다. CC-Link IE TSN의 대응 분야는 그전부터 CC-Link Family가 많이 사용되어 온 자동차나 액정 분야를 비롯해 고속 모션제어가 요구되는 반도체, 2차전지 등 장치계 분야로 적용을 가속화할 예정이다.

Q. CC-Link IE TSN의 글로벌 확산을 위한 방안은 무엇인가.

A. CLPA에서는 글로벌 확산을 위한 방침으로 주요 개발 툴 벤더에 의한 초기 시장 릴리스, 업종별(자동차, 반도체, 2차전지, 위생용품, 포장기, 간이공작기) 공략 활동의 전개, 각종 프로모션 강화, 오픈 단체와의 연계에 주력하여 활동해 나갈 예정이다.