IEC 61499표준 기반 범용 자동화 확산에 초점, 다양한 밴더 오퍼 제시 

“안드로이드OS와 같은 것을, 오토메이션 즉 자동화 시장에서 만들어 보자라는 것을 목표로 정의할 수 있다.”

“저희 UAO에서 공유하는 것은 한마디로, 리눅스의 오픈 툴과 비슷하다고 생각하면 된다.”

범용 자동화의 확산을 위한 ‘유니버셜 오토메이션 협회(UAO)’의 최고 마케팅 책임자, 그렉 부샤드(Greg Boucaud)는 이해를 돕기 위해 안드로이드OS와 리눅스 이야기를 했다. 바로 협회가 추구하는 목적과 성격을 쉽게 설명하기 위해서이다. 이들 사례의 공통점은 범용과 개방성이라는 점이다. 그가 왜 이러한 장점을 강조했는지 이해하기 위해서는 자동화 산업의 배경을 살펴봐야 한다.



디지털 혁신이 가속화됨에 따라 4차 산업혁명과 산업용 사물인터넷(IIoT)의 도입이 빨라졌지만 산업 현장에서는 아직 업그레이드 및 유지 관리 비용이 많이 드는 폐쇄형 자동화 플랫폼을 사용한다. 당연히 비용 상승과 비효율성이 뒤따른다. 이러한 환경을 혁신적으로 바꾸려면 개방형 플랫폼을 사용해 소프트웨어와 하드웨어를 분리하고, 시스템의 민첩성과 확장성을 근본적으로 개선한 기술 모델로 재구성해야 한다는 것. 그렉 부샤드 책임자가 애써 안드로이드 OS와 리눅스 얘기를 앞세운 이유이기도 하다. 

그렉 부샤드 최고 마케팅 책임자는 2011년 슈나이더 일렉트릭 모션 제어 제품 매니저로 입사하여, 10년 이상 산업 자동화 부문에서 혁신과 우수성을 지속적으로 추진하고 있다. 2021년부터는 조직의 발전을 도모하고 자동화의 미래를 설계하기 위한 전략적 이니셔티브를 이끌고 있다. 기술을 활용하여 다양한 산업 환경에서 운영 효율성을 높이고, 지속 가능한 성장을 도모하기 위해 노력하고 있다. 그의 발표 내용을 토대로, 협회와 산업 자동화의 이해를 돕는다.

왜 소프트웨어 정의 자동화인가

먼저, 산업의 환경이 바뀌었다. 산업은 새로운 공정과 디지털화가 급속히 진행되고 있는데 자동화 플랫폼 환경은 이를 따라가지 못하고 있다. 기존의 자동화 방식으로는 이러한 목표를 이룰 수가 없다.

두 번째, 여러 가지 하드웨어 플랫폼에 소프트웨어를 어떻게 재사용할 수 있는지에 대한 문제이다. 현재 소프트웨어는 작동하고 있는 하드웨어의 플랫폼에 종속되어 있다. 그래서 좋은 소프트웨어가 있다 하더라도 여러 하드웨어 플랫폼에 적용하기가 상당히 어렵다. 여러 일을 하다 보면 다양한 벤더들, 서플라이어와 일을 할 수밖에 없는데 이렇게 각기 다른 서플라이어의 플랫폼에 맞춰야 하는 어려움에 직면하게 된다.

끝으로, 현재 자동화 관련된 인력 수급의 문제이다. 젊은 인력 등 고급 인력들에게 많이 어필 하고 있는 IT 분야의 엔지니어들을 새로운 자동화 시장에서 끌어들여야 한다. 

 

그렉 책임자는, 소프트웨어 재사용은 자동화의 효율성을 극대화시킬 수 있다,고 강조한다. 프로그래밍 업무 자체의 효율성을 끌어 올릴 수 있다는 것이다. 이렇게 해야만 지속 가능한 자동화의 미래를 그려낼 수 있고, 무엇보다도 차세대 고급 인력을 바로 자동화 부문으로 끌어들일 수가 있다고 그는 말한다. 

이것이 협회 만들어진 이유

그렉은 바로 이러한 이유로, 유니버셜 오토메이션 협회(UAO)가 만들어졌다,고 말했다.협회는 공동 오토메이션 레이어를 만들고 운영하며, 유지보수를 위해서 만들어졌다. 이 공동 오토메이션 레이어(Common automation layer)는 회원사들과 함께 공유된다. 이것을 관리하는 주체는 커뮤니티 회원사들의 생태계이다. 회원사에는 대학, 유수의 기업들 그리고 기술 벤더와 유저들이 포함된다.
 
이러한 소프트웨어 애플리케이션을 쉽게 액세스할 수 있고 구매할 수 있는 하나의 시장, 즉 마켓 플레이스를 만들고 애플리케이션을 보다 쉽게 사용할 수 있도록 만들어주는 일을 한다는 말이다. 안드로이드와 한 가지 차이점이 있다면, 협회가 제공하는 오토메이션 자동화 레이어는 OS와는 완벽하게 같지는 않다고 그렉은 첨언했다.

어떤 기술이 들어가나

UAO는 IEC 61499표준을 기반으로 한다. 이전에 썼던 IEC 61131의 진화된 버전이다. 이에 그렉 책임자는 “IEC 61499 표준은 굉장히 그래픽하고, 자동화하고자 하는 대상에 굉장히 집중하고 있는 표준이다. 여기에 필요한 것은 펑션 블록 즉, 기능 블록이다. 이것은 IT 엔지니어와 OT 엔지니어가 동시에 함께 소통하는 개체”라고 말했다.

이 개체를 활용함으로써  원하는 애플리케이션을 직접 모델링할 수 있다는 것.이는 셀프 컨테인드 소프트웨어(Self contained SW)라고 해서 언제든지 마켓플레이스에서  편리하게 다운로드할 수 있다. 이를 기반으로 자체적인 소프트웨어를 또 사용하고 만들 수 있다. IEC 61499 표준의 특장점이라고 한다면, 바로 소프트웨어와 하드웨어가 분리 즉, 디커플링된다는 점이다.

세 가지 모델이 있다. 첫 번째는 애플리케이션 모델이다. 소프트웨어 컴포넌트 구성 요소들을 서로 연결해 주는 것이 그 첫 번째 원칙이다. 이것이 바로 기존에 해왔던 자동화 방식과의 큰 차이점이다. 현재 자동화 애플리케이션을 만들고 싶으면 무엇보다도 하드웨어 아키텍처가 뭔지를 파악해야 하고 거기에 맞추어서 프로그래밍해야 된다. 하지만 IEC 61499 표준을 활용하면 반대이다.




먼저 어떤 애플리케이션, 어떤 소프트웨어를 만들까를 생각하고 그 다음으로 하드웨어를 선택할 수 있다. 기본적인 IT 프로그래밍하는 방식과 상당히 비슷하다고 할 수 있다. 두 번째, 디바이스 모델이다. 이는 애플리케이션이 실제로 구동되는 기기이다. 이 디바이스는 하나일 수도 있고 복수일 수도 있다.세 번째, 시스템 모델이다. 만들어진 애플리케이션을 어떤 디바이스에서 구동시킬까를 할당, 설정한다.

기본적으로 PLC일 수도 있고 CPU 시스템, 라즈베리 등 다양한 시스템이 될 수도 있다.그렉은 “정리하자면, 이 애플리케이션과 인터렉션하는 방법은 기본적인 사이클링이 아닌 이벤트가 있을 때만 일어난다라는 점이 큰 차이점이다. 이렇게 인터페이스를 통해 펑션 블록과 인터랙션이 가능하다. 그리고 내부에는 프로그램을 만드는 데 필요한 요소가 들어 있다”고 말했다. 다시 말해, 플러그 앤 프로듀스(Plug & Produce) 프로그래밍을 가능하게 한다.

협회, 존재의 이유

UAO 협회는 기본적으로 기술과 커뮤니티의 조합이라고 강조한다. 협회가 공유하는 것은 리눅스가 하는 일과 유사하다. 
 
협회의 목표는 이 공유된 기술을 점진적으로 관리하고 발전시켜 나가는 것이며, 그 주체는 바로 협회와 커뮤니티이다.
 
UAO 회원사들은 언제든지 협회 공유 코드에 액세스할 수가 있고, 이것을 카피해서 자신들의 니즈에 맞는 것을 만들어낼 수 있다. 공유되는 코드는 그 한 시점에서, 한 시간에 항상 딱 하나의 버전만 존재한다.이렇게 하나의 버전만 있어야 장점이라고 강조한 재사용이라든지, 여러 하드웨어 플랫폼의 배포 용이성 같은 강점들을 유지하고 보장할 수가 있기 때문이다.
 
엔지니어링 툴은 바로 애플리케이션을 실제로 설계하는 공간이다. 그 엔지니어링 툴 중에 하나가 바로, 슈나이더 일렉트릭의 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EAE)라는 제품이다.UAO의 목적은 간단하다. 이런 마켓 플레이스를 만들고 활성화시킴으로써 원하는 애플리케이션과 소프트웨어 블록을 쉽게 액세스할 수 있게 만드는 것이다.

이 블록은 세그먼트에 특화시킬 수도 있고, 혹은 IoT 서비스를 위해서 만들 수도 있다. 세그먼트 스페시픽이라는 것은 다양 분야, 예를 들어 자동차에 맞는 특화된 무엇이다,고 말할 수 있다고 그렉은 설명했다. IoT 서비스는 IT와 OT를 보다 손쉽게 연결하는 것을 말한다. 이에 따라, 디지털 트윈과 같은 애플리케이션을 가능하게 한다. 메카트로닉, 로봇이 그 예시이다. 그리고 레거시 제품들의 소프트웨어 재사용이다. 지금 사용되고 있는 플랜트을 업데이트하는 데 가장 중요한 포인트가 바로 레거시 웹과 재사용 부분이다.

새로운 애플리케이션 뿐만 아니라 기존에 있는 애플리케이션에도 사용을 할 수가 있기 때문에 큰 의미가 있다. 사례가 있다. 오일가스 플랫폼 등을 만드는 해양 회사, 콩스버그(KONGSBERG)라는 회사는  기존에 가지고 있는 시스템을 업그레이드하고자 UAO 회원사가 되었다. UAO 기술을 활용해 기존에 있는 시스템 위에 추가적인 레이어를 얹었다. 이렇게 하면 애플리케이션과 기존의 시스템이 연결될 수 있다.
 
"콩스버그 사례를 든 이유는 공유 기술이 꼭 신규 애플리케이션뿐만이 아니고 기존에 있는 애플리케이션에도 적용이 가능하다는 점을 설명하기 위해서이다. 기존에 존재하는 그 라이브러리에서 애플리케이션을 활용할 수 있다. 여러분이 원하는 자체적인 애플리케이션을 또 만들 수도 있다. 이와 함께 자신이 원하는 하드웨어를 직접 선택할 수도 있다.”


어떤 하드웨어이든지 프로그램 자체에는 전혀 영향을 주지 않는다. 이 하드웨어에 보유하고 있는 애플리케이션을 배포한다. 이들 간의 통신은 자동적으로 생성된다. 기존의 자동화와 정말 큰 차이점이자 특장점이다.

기존 자동화는 하드웨어에 구속되어 있어

만일, 프로그램을 업데이트하고 싶은데, 하나의 제품에 들어가기가 힘들다면 또 하나의 제품에 맞는 프로그램을 만들어야 한다. 문제는 이들 제품 간의 커뮤니케이션하는 프로그램도 필요하게 된다는 점이다. 물론 자동이 아니기 때문에 상당히 많은 시간이 소요된다.그래서 UAO가 제공하는 슈나이더 EAE와 같은 오퍼는 바로 엔지니어링 타임 차원에서 상당히 많은 시간을 줄여줄 수 있다.

“그렇게 함으로써 우리의 목표인 소프트웨어가 정의하는 자동화를 구현해내는 미래에 더 가까워지고 있다.”

UAO의 밴더 회원에는 전통적인 자동화 세그먼트 회원사가 있는데 슈나이더 일렉트릭과 같은 기업이 여기에 포함된다. IT 분야의 기업 회원사들도 상당히 많다. 인텔이나 벨던과 같은 회사들은 IT 분야에 더 가깝다. 또한 산업용 PC를 제공하는 어드밴텍, ASRock 같은 회사들이 있다. 이들 기업은 전형적인 자동화 밴더라기 보다는 기술 밴더로 확장된 사례이다. 

유저(USER)도 다양하다. 카길, 쉘, 엑손 모빌 등 세계적인 기업도 있고 이삭 엔지니어링, 현대와 한국 기업들도 회원사이다. 연구소라든지 대학과 같은 학계에서도 회원사로 함께하고 있다. 한국산업기술시험원(KTL)과 같은 대표적인 시험 기관도 회원사이다. 그렉 책임자는 ‘국제적으로 우리 회원사들을 확대해 나가는 것이 앞으로의 목표’라고 강조했다.

UAO의 목표는

UAO는 2021년 11월에 9명의 창립 회원들과 함께 설립되었다. 2년 반이 지난 현재, 약 83개 의 회원사를 보유하고 있다. 짧은 기간 아주 빠르게 성장하고 있는 셈이다.

“저희의 목표는 바로 이 UAO 제품 자체의 시장을 확대시키는 것이다.”

UAO 기술을 활용하면 유저와 그리고 밴더들 모두 상당한 혜택을 볼 수가 있다는 점을 어필했다. 무엇보다도 유저들이 가장 큰 혜택의 수혜자이다. 첫 번째 장점은 비용 효과적인 측면이다. 왜냐하면 자동화 자체가 훨씬 더 신뢰도를 높이고 안전성을 강화하기 때문이다. 신뢰성이 있고 안전하다는 것은 기존 소프트웨어를 추가적으로 개선할 수 있다는 점을 말해준다. 

하드웨어의 라이프 사이클에 국한되지 않기 때문에 제품 단종 이후에도 추가적으로 개선 가능하다. 그리고 소프트웨어도 재사용할 수가 있다.또한 밴더들도 상당한 혜택을 볼 수가 있다. 바로 새로운 시장, 새로운 부분을 개척할 수 있다. 전형적인 자동화 관련 서플라이어 만이 아니다. 여러 분야에서 다양한 밴더들이 함께 이득을 보고 있다. 소프트웨어 측면에서도 사업 기회를 더욱더 확장할 수가 있다. 소프트웨어 구성 요소를 판매함으로써 훨씬 더 많은 사업 기회를 누릴 수가 있다는 말이다.

“여기서 중요한 것은 UAO가 하나의 플랫폼으로서 역할해야 된다는 것이다.”“제가 마지막으로 드리고 싶은 말이 있다. 여러분들이 꼭 기억해 주셨으면 하는 포인트는 바로 새로운 한국 기업 그리고 전 세계의 많은 기업들이 UAO의 회원사로 참여해 주시기를 기다리고 있다는 점이다.” 



  유니버셜 오토메이션 협회(UAO) 어떤 기관
개방형 자동화 확산 위해 2021년 설립된 산업 자동화 단체



유니버셜 오토메이션 협회는 이러한 개방형 자동화의 확산을 위해 지난 2021년 설립된 비영리 독립 산업 자동화 단체다. 
EC61499 표준을 기반으로 공급 업체의 특정 브랜드와 관계없이 자동화 기술 전반에 걸쳐 자동화 소프트웨어 컴포넌트인 런타임 엔진(Runtime Engine)을 공유하는 것을 목적으로 한다. 이에 장비 제조업체 및 장비 엔지니어, 시스템 통합업체 그리고 최종 고객사와 교육 기관이 함께 협력하여 분산 제어 시스템을 위한 범용 자동화 인사이트를 공유하고 있다. 

UAO 런타임 엔진은 자동화 소프트웨어 개발을 위해 벤더에 구애받지 않는 생태계를 구축하며, 실행하는 하드웨어에서 자동화 소프트웨어를 분리할 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어를 분리하면 정보 기술과 운영 기술 세계의 통합을 용이하게 하고, 인더스트리 4.0의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있다. 



   IEC61499 표준이란
완전한 개방형, 하드웨어 선택 전 애플리케이션 먼저 생성해



IEC61499은 분산제어 시스템을 모델링하는 표준이다. 

기존에는 사용할 특정 브랜드의 PLC(Programmable Logic Controller)를 미리 정한 후 반드시 해당 PLC 전용의 프로그래밍 소프트웨어를 사용해야 했지만, IEC61499 표준은 완전한 개방형으로 하드웨어를 선택하기 전 애플리케이션을 먼저 생성하여 시뮬레이션하고 테스트할 수 있다.

고객은 테스트 이후에 하드웨어를 선택할 수 있어 프로젝트를 효율적으로 진행할 수 있으며, IEC61499는 실제로 프로그래밍 언어를 정의하고 있지 않아 원하는 언어로 소프트웨어를 사용 가능하다. IEC61499 표준을 통해 소프트웨어와 하드웨어를 분리함으로써 모듈화, 유연성, 상호 운용성, 유지보수 용이성 및 분산 처리 등의 이점을 얻을 수 있는 것이 특징이다. 



   우리는 왜 UAO 회원사가 되었나 

1. 슈나이더 일렉트릭

슈나이더 일렉트릭은 유니버셜 오토메이션 협회의 창립 멤버로, UAO 런타임 엔진이 내장된 개방형 자동화 솔루션인 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EcoStruxure Automation Expert, EAE)를 선보이고 있다. EAE를 통해 엔지니어는 소모적인 작업을 자동화하고, 중복 작업을 제거해 업무 효율성을 높일 수 있다. 또한 산업 현장에 EAE를 도입하여 기존의 자동화 작업을 수행하는데 걸리는 시간을 2~7배 가까이 단축할 수 있다. 


김 건 매니저, 슈나이더 일렉트릭 코리아 산업자동화 사업부 

김 건 매니저는 슈나이더 일렉트릭에서 출시한 유니버셜 오토메이션 오퍼가 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트라고 말했다. UAO 입장에서는 이 제품이 하나의 프로그래밍 툴이 될 수도 있는데, 슈나이더에서는 이것을 그냥 UAO 오퍼라고 부르고 있다. 유니버셜 오토메이션 협회에서 공유하는 커먼 레이어가 임베디드 되어 있는 제품들이다.

이 제품은 유니버셜 오토메이션의 런타임 익스큐션 엔진을 임베디드하고 있다,

“전용 PLC가 아닌, 일반적인 하드웨어인 윈도우나 리눅스가 돌아가는 런타임이라고 이해하면 된다. 이 런타임은 라즈베리 파이에도 운영된다. 슈나이더의 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트로 만든 애플리케이션을 슈나이더 일렉트릭 뿐만 아니라 UAO 오퍼에도 배포할 수 있다. 탑다운 방식이다. 이때 배포된 하드웨어끼리의 크로스 통신은 추가적인 엔지니어링 없이 진행된다. 이것이 UAO 런타임에서 추구하는 IEC61499 스탠다드의 큰 장점이다.”


2. 한국산업기술시험원

한국산업기술시험원은 변화하는 산업 자동화 시장 트렌드에 대응하기 위해 IEC61499 표준 기반의 비영리 협회인 유니버셜 오토메이션에 가입했다. 국내시장에 IEC61499 교육을 제공하고 유니버셜 오토메이션 표준 제품들(UAO-Compliant Offers)에 대한 테스트 및 인증업무를 회원사들과 함께 수행할 예정이다.


권종원 센터장, 한국산업기술시험원(KTL) 

자동화 기술이 하나의 IT 컨버전스 기술로도 볼 수 있지만, 결국 모빌리티라든가 인공지능, 스페이스, 항공우주 쪽으로도 다양하게 적용될 수 있는 핵심 기반 기술이다.

KTL은 슈나이더 일렉트릭과 지난해 8월에 업무협약을 체결했다. 이 업무협약을 통해서 자율 제조라든가, 스마트 제조, 스마트공장 등 다양한 정책적인 사업들을 중점적으로 진행할 예정이다. 이를 위해 UAO 기술이 굉장히 유의미할 것이라고 판단했다. UAO에 가입하게 된 배경이다.  

권 센터장은 “기존의 자동화 시스템들은 아직까지 크게 발전되고 있지 않지만, 이 소프트웨어 기반의 자동화 범용적인 도구를 활용함으로써 훨씬 더 유연하게 적용할 수 있는 자동화를 예상하고 있다”고 말했다. 그가 중요하게 생각하는 것은 테스팅과 인증 프로그램이 반드시 동반되어야 한다는 부분이다. 가장 유사한 사례가 와이파이 얼라이언스이다. 일

반인들이 봤을 때는 IEEE 802.15.4라는 굉장히 어려운 표준 용어가 있지만, 와이파이라는 단어 하나만 보면 무선랜을 이용할 수 있구나 인식한다. 이처럼 UAO라는 단어를 보면 앞으로 이것은 소프트웨어 기반의 자동화 도구, 라고  인식할 수 있다는 것. 브랜드 가치를 높이는 하나의 도구로 이해했다. 

“가장 중요한 부분은, 이런 UAO 외에 다양한 에코 시스템 이해 관계자들이 들어오는데, 퀄리티가 낮은 제품이 들어오면 이 생태계 자체가 흔들릴 수 있다. 전체적인 산업의 품질을 유지하기 위해서는 퀄리티 프로그램이 반드시 필요하다." 

현재 글로벌 UAO에서도 워킹그룹을 만들어 테스팅을 어떻게 하고, 인증 마크를 어떻게 할 것인지에 논의하고 있다.

"저희가 앞으로는 한국에서도 이런 주도권을 쥐고, 국내 기업들이 해외 제품에 의존하는 것이 아니라 국내 공급사들이 빠르게 이 표준에 대해서 이해하고 제품화하고 인증받아서 해외에 나갈 수 있도록 지원하는 것이 저희의 궁극적인 미션이다.”



3. 이삭 엔지니어링

2006년 설립된 이삭엔지니어링은 제조 사이클 전 주기에 스마트팩토리 솔루션을 공급 및 구축하고 있으며, OT와 IT의 융합을 추구하는 스마트팩토리 전문 기업을 지향하고 있다. 유니버셜 오토메이션 협회의 정식 회원사로써 협회의 커뮤니티와 회원사간의 협력을 통해 다양한 인사이트를 공유하고 있다.

특히 자동화 프로젝트 수행 시 이미 검증된 라이브러리 사용 및 자체적인 라이브러리의 개발 등을 통해 전체적인 엔지니어링 시간 단축을 목표로 한다. 또한 향후 프로젝트의 초기 설계 단계부터 유연한 아키텍처 구성을 통해 OT 및 IT의 자연스러운 통합을 시도할 예정이다. 


이명섭 부사장, 이삭엔지니어링(ISSAC) 

이삭은 OT와 IT 영역을 동시에 같이 어우를 수 있는, OT와 IT 융합을 추구하는 스마트 팩토리 전문 기업이다.이명섭 부사장은 UAO에 가입하게 된 동기에 대해, 일반적인 하드웨어 제품에 종속되어 있는 그런 소프트웨어와는 컨셉이 완전히 다른 것에 굉장히 흥미를 느꼈다고 밝혔다. 회사가 강조하고 있는 OT와 IT의 컨버전스 관련, 딱 맞는 제품이라고 생각해서 최근에 슈나이더 일렉트릭과 파트너십 계약까지 맺었다. 

“UAO에서 추구하는 여러 가지 장점 중에 하나가 IEC61499 기반의 개방형 자동화 솔루션이라는 매력이다. 또 가장 와 닿았던 것은 어떤 특정 메이커의 하드웨어에 종속되지 않는 독립적인 표준화된 소프트웨어 구성 요소 라이브러리를 사용한다는 점이다. 그리고 기존의 OT 전용 소프트웨어를 벗어난 플랫폼 접근 방식의 객체 지향 프로그래밍 환경에서 구현한다는 것이 다.”

이삭의 계획은 UAO와의 커뮤니티를 통해 다양한 정보 공유이다. 또한 회원사 간의 협업을 통해 이미 검증된 라이브러리도 서로 공유하면서 사용할 예정이다. 회사가 주로 많이 하는 프로세스에 맞는 라이브러리를 제작하고 공유할 계획이다. 표준화 구현, 엔지니어링 타임을 단축하는 것이 목표 중에 하나이다.

“향후에는 프로젝트 초기 설계 단계부터 이런 유연한 아키텍처 구성을 통해서 OT하고 IT를 컨버전스하고 어떻게 하면 애플리케이션이 서로 자연스럽게 이루어질지 계속 고민하면서  연구를 계속할 계획이다.”