산업용 사물인터넷은 농업부터 에너지, 제조에 이르는 모든 산업계가 빠르게 변화하고 있음을 보여준다. 하지만 산업용 사물인터넷은 소비자용 사물인터
이미지 출처: Thinkstock
아직도 많은 사람들이 사물인터넷이라는 단어를 들으면 웨어러블 피트니스 기기나 구글 글래스, 무인 자동차 같은 소비자 기기들을 떠올린다. 그렇지만 사실 산업용 사물인터넷(IIoT, Industrial Internet of Things) 분야에서도 꽤나 흥미롭고도 유용한 혁신들이 일어나고 있다. 스마트 농업, 스마트 도시, 스마트 공장, 스마트 그리드 등이 그것이다.
그렇지만 IIoT를 상용화하는 데에는 필연적으로 문제점들이 따른다. IIoT의 핵심이라 할 수 있는 12억 5,000만 달러 규모의 자동 테스팅 툴과 가상 계측 소프트웨어 개발 업체인 NI(National Instruments)가 내놓은 새 보고서에 따르면, 기업들은 크게 5가지 도전 과제에 직면해 있다.
NI에서 글로벌 세일즈 및 마케팅 사업부를 이끌고 있는 에릭 스타크로프 상무는 “사람들이 모든 산업 장비에 정보를 추가하려 하는데, 이 장비들에 ‘사고하고 판단할 수 있는 기능’을 만드는 게 우리가 하는 주요 활동이다. 기계, 로봇, 의료 기기, 공장 등 각종 플랫폼에서 인텔리전스를 더하려는 시도가 이뤄지고 있다. 우리는 그 과정을 가능케 하는 하드웨어 기술과 소프트웨어 인프라를 지원하고 있다”고 설명했다.
IIoT의 핵심 아이디어는 다수의 산업 시스템들이 상호 연결돼 데이터와 활동을 조정하고 분석함으로써 성능과 효율을 개선하고 다운타임을 줄이거나 아예 없앤다는 것이다. 운영 과정에서 변화를 측정하는 산업 장비를 통해 특정 컴포넌트의 사고 가능성을 파악하고, 그 정보에 기반해 계획에 없던 다운타임이 발생하기 이전에 사전 보수 계획을 세우는 경우를 구체적인 사례로 생각해볼 수 있을 것이다.
스타크로프는 NI 고객인 에어버스 그룹(Airbus Group)을 또 다른 예로 들었다. 에어버스 그룹은 NI와 협력해 ‘미래형 공장’을 만들고 있다.
“비행기를 만드는 방식을 완전히 새로 쓰고 있다. 각종 도구와 드릴에 인텔리전스를 더하고 기계들을 긴밀하게 연결하고 있다. 또 인간과 협력하고 교감할 수 있는 로봇 기계들을 투입하려 한다”고 스타크로프는 밝혔다.
예를 들어 엔지니어가 볼트를 찾고 있다고 해보자. 스마트 글래스를 착용하고 있는 상태에서는 필요한 볼트가 어떤 것인지, 공장 어디에 가면 찾을 수 있는지를 한눈에 볼 수 있을 것이다. 이러한 정보는 엔지니어가 사용하는 드릴에도 전송돼 작업에 알맞은 드릴을 선택하고 볼트를 조이는 데 필요한 적당한 양의 토크를 제공할 수 있다. 또한 부품을 사용하면서 인벤토리 시스템을 자동으로 업데이트 할 수도 있다.
스타크로프는 “미래는 우리 가까이에 있다. 단지 소수의 사람들만 이를 체감할 뿐이다. 에어버스의 활동은 현재 시제품 개발 단계로 진입했다”라고 덧붙였다.
산업계에서 IIoT의 가능성은 무궁무진하다. 보다 높은 효율성을 확보한 스마트 공장, 청정 발전소, 자체적으로 에너지 소비 규제, 최적화가 가능한 건물, 혼잡 정보를 분석해 교통 패턴을 조정하는 도시까지, 상상 가능한 많은 것들이 하나 둘 현실이 될 것이다. 물론 아무런 걸림돌 없이 실행이 마무리되는 아이디어는 하나도 없을 것이다.
정확성이 더 많이 요구된다
소비자 사물인터넷 기기를 만드는 것도 쉬운 일은 아니었지만, IIoT는 그보다도 더욱 복잡할 것이다.
“소비자 사물인터넷과 산업용 사물인터넷 모두 전 세계 전자 기기와 시스템들을 연결한다는 공통점이 있다. 그러나 IIoT는 대기시간, 의사결정, 대역폭 등의 로컬 네트워크에 대한 더욱 까다로운 기준이 더해진다. 타이밍이 1/1,000초라도 엇나가면 안 되는 정밀 기계들의 경우 이런 까다로운 기준을 지키는 것이 더욱 중요하다. 기계 조작자의 안위를 위해서도, 기계 자체와 비즈니스를 위해서도 말이다”라고 NI 는 보고서를 통해 설명했다.
산업 컨소시엄들은 원래 오디오/비디오 브릿징 용으로 만들어진 표준을 이용해 이러한 문제를 해결하려 하고 있다. 비디오 및 오디오를 스트림으로 동기화 하는 복잡한 작업에 쓰이는 표준이다.
“우리는 특히 이 기술을 차량간 무선통신(V2V, Vehicle-to-Vehicle)에 사용하려 한다. 브레이크 밟는 타이밍이 몇 초라도 늦어 진다면 정속 주행 시스템이 다 무슨 소용이겠는가?”라고 스타크로프는 말했다.
적응성과 확장성이 핵심이다
IIoT의 온전한 도입을 위해서는 기업들이 자신들의 산업 시스템을 설계, 확장하던 기존의 방식을 바꿔야 한다. 새로운 소프트웨어나 기능성을 기존의 솔루션 전반에 온전히 통합할 수 있으려면, IIoT 시스템은 충분한 적응성과 확장성을 확보해야만 한다.
산업 시스템을 설계, 확장하던 전통적인 방식은 보통 벤더-정의 블랙 박스 추적을 통한 기능 추가나 독점, 커스텀 단대단 솔루션 설계라는 2가지 방식 중 한 방향으로 이뤄져왔다.
이 중 전자는 신속한 도입이 가능한 장점이 있었지만 발생한 데이터의 취득과 분석에 취약했다. 물론 특정 사건이 발생한 이후 데이터를 취득하는 것도 가능한 방법이지만, 효율성을 향상하고 시스템 다운타임을 예방하기 위해선 보다 신중한 모니터링과 실시간의 조정이 요구된다.
그리고 자체적으로 솔루션을 설계하는 후자의 방식은 데이터의 공유가 유리한 선진적 통합 시스템이긴 하지만, 통신 프로토콜 역시 자체적으로 구축해야 하는, 즉 시스템 자체의 본질이 블랙박스화 되는 한계를 보여준다.
이러한 내용에 관해 NI의 보고서는 “업데이트가 하나 요구될 때마다 엔지니어는 전체 시스템과 해당 솔루션 간의 커뮤니케이션 오류 문제를 묵과할지, 아니면 프로세스를 완전히 뒤엎고 새로운 단대단 솔루션을 개발할 지의 여부 사이에서 고민하게 될 것이다”라고 설명하고 있다.
스타크로프는 “다수의 블랙 박스 시스템을 보유하고 있지만, 그들 사이의 커뮤니케이션은 원활하지 못하다면, 산업 인터넷의 핵심을 놓치고 있는 것이라 할 수 있다”라고 지적했다.
보안도 중요한 문제다
산업용 사물인터넷에서 보안은 결코 간과할 수 없는 문제다. IIoT 애플리케이션은 수만 개의 센서 노드로 구성되어 있어 위험 노출이 큰 편이다. 시스템에 투입된 불량 데이터는 데이터 보안공격으로 인해 시스템에서 빠져나간 데이터만큼이나 큰 피해를 입힐 수 있다.
엄청난 규모의 시스템 네트워크가 온라인으로 오면서 이런 시스템들이 멀리 떨어져 있는 다른 시스템이나 기업과 통신해야 하는 일이 잦아지고 있다. 이러한 통신 과정이 안전하게 보호되지 않으면 수백 만 달러 가량의 자산이 위험에 처하는 것이나 다름 없다. 보안의 필요성은 스마트 그리드를 보면 잘 알 수 있는데, 스마트 그리드는 IIoT의 선두주자나 다름 없다. 그리드 상의 정보에 접근하기가 더 쉬워지면서 보안 위험 역시 커지고 있다”고 이 보고서는 밝혔다.
IIoT, 업데이트와 유지보수에 대비해야 한다
사물용 인터넷은 유지보수 및 업데이트를 염두에 두고 대비해야 한다. 산업 시스템 역시 변화하는 요건에 맞추어 지속적으로 수정, 보완되어야 할 것이다.
“더 많은 기능이 더해질수록 소프트웨어를 업데이트 하거나 시스템을 추가해야 한다. 머지 않아 상호 연결된 구성 요소들의 얽히고 설킨 망이 조직될 것이다. 새로운 시스템은 기존 시스템뿐 아니라 다른 시스템들과도 통합될 수 있어야 한다. 전 세계 곳곳이 퍼져 있는, 때로는 아주 외진 곳에 위치하기도 한 수천, 수백 만 개의 시스템을 다 업데이트 해야 한다고 생각해 보라”라고 NI의 보고서는 전했다.
시스템 유연성에 투자하라
산업 인프라에는 상당한 규모의 투자가 필요하다. 때문에 NI는 앞으로 수십 년 동안은 산업용 인터넷 시스템의 개발, 이용에 많은 투자가 필요할 것이라 내다보고 있다. 즉 앞으로의 투자 결정에 있어서 당장 오늘 투자가 필요한 곳, 또는 가까운 미래에 투자가 필요한 곳만을 생각해선 안 된다는 것이다. 변화하는 요건에 맞춰서 유연하게 적응하기 위해서는 열린 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼이 필요하며 또한 새로운 기술을 따라잡을 수 있는 실시간 네트워크가 필요하다.
현재, 그리고 미래에 뒤쳐지지 않는 유일한 방법은 미래를 예측하는 것이 아니라 급변하는 미래 환경에 맞춰 발전하고 변화할 수 있는 유연한 네트워크 시스템을 구축하는 것이다. 그러기 위해서는 플랫폼 기반 접근 방식이 필수다. 여러 애플리케이션에서 유연성 있는 단일 하드웨어 구조를 사용함으로써 하드웨어 복잡성을 상당부분 해소할 수 있고 문제도 소프트웨어 문제로 국한된다. 또한 통합 솔루션을 만들 수 있는 강력한 하드웨어-소프트웨어 플랫폼 건설을 위해 같은 원칙이 소프트웨어 툴에도 적용돼야 한다. 플랫폼 기반 접근 방식의 효율성 증대를 위해서는 하드웨어나 소프트웨어에 치중하기 보다는 애플리케이션 자체의 혁신에 주목해야 한다”고 NI의 보고서는 설명했다.
스타크로프는 IIC(Industrial Internet Consortium)이나 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers), AVnu 얼라이언스(타임 센서티브 네트워킹의 정보처리 상호운용에 대한 컨소시엄)같은 기관들이 IIoT의 표준을 정립하기 위해 애쓰고 있다고 덧붙였다.
dl-ciokorea@foundryco.com
