ROBOT NETWORK, 로봇시장 넓히나?
“로봇 네트워크,
지금 같은 상황이면 한국이 주도할 수 있어”
·싱크넷(SynQNet) “칩 마운터에서 웨이퍼 이송로봇까지~”
싱크넷은 컨트롤러와 드라이브를 연결할 수 있도록 완전히 디지털화된 모션 컨트롤 인터페이스로 물리적 계층(Physical layer)인 100Base-T를 표준으로 한 IEEE 802.3을 완전히 동일하게 사용하고 있다.
또한 싱크넷의 데이터 링크와 응용계층(Application layers)은 MEI에 의해서 설계됐으며, 100Base-T 미디어 시스템은 ANSI TP-PMD 물리적 aeldh 표준에 발표됐던 특성을 기반으로 한다. 100Base-T 시스템은 2개의 선을 통해 운영되는데, 하나는 데이터 수신용이고, 다른 하나는 데이터 전송용으로 구분되어 있다.
유연성은 MEO 싱크넷 기술의 특징이다. 싱크넷 플랫폼은 리얼타임 튜닝과 혁신적인 컨트롤 툴킷 그리고 객체지향적인 MPI나 MPX 프로그래밍 인터페이스를 포함하고 있다. 또한 별도의 개발 툴킷을 사용함에 있어서의 장점으로 개발속도의 향상과 디버깅 시간을 단축시킨다.
- 칩마운터
싱크넷 시스템은 칩마운터와 같은 고속의 다축장비에 이상적인 제품이다. 48kHz의 업데이트 샘플레이터, 빠른 세팅에 필요한 진보적인 컨트롤 알고리즘, 그리고 각종 I/O 이벤트에 대해 백만분의 1초대로 반응하게 하는 성능을 가진 싱크넷 컨트롤러는 차세대 고기능 장비들이 필요로 하는 성능을 제공한다. 싱크넷용 드라이버는 소형이기 때문에 모터에 가까이 설치할 수 있고, 이로 인해 장비내부에 연결되는 케이블의 절대량이 감소된다.
- 웨이퍼 이송로봇
웨이퍼 이송로봇에 싱크넷 솔루션을 적용한 예로 중앙집중 제어방식의 싱크넷을 임베디드 형태의 전용 컨트롤러를 커스텀 메이드 및 초소형으로 제작하여 로봇케이스 안에 설치한 모션 컨트롤러 형태이다. 이와 같이 많은 축을 사용하면서도 공간적 제약을 가지며 자연히 전기적, 기계적 노이즈에 취약하게 노출되는 장비들에서도 싱크넷은 완벽하게 적용된다.모션제어에 있어서는 모터로부터 빠르게 주기적으로 데이터를 가져와야 하지만 일반적인 버스(Bus)는 이러한 목적에 필요한 성능을 제공하지 못하거나 혹은 신뢰성을 갖지 못한다. 따라서 고성능 모션 컨트롤러용으로 이용이 가능한 네트워크가 전무한 가운데 싱크넷은 그 요구에 부응하기 위해 특별히 개발되었다.
MEI의 분석내용에 따르면 범용적이고, 물리적 계층의 상위에서 운영되는 간편한 모션제어 프로토콜이 모션제어에서는 가장 이상적인 네트워크라고 할 수 있다. 또한 사용하고 있는 모든 데이터망이 필요한 데이터를 제공해 줄 수 있을 만큼 충분히 넓어야하기 때문에 대역폭은 그 자체로 중요하다. 그러나 이는 단지 적합한 모션 네트워크를 선택하는 요인 중의 한 부분일 뿐이다. 예를 들면 ‘Fire Wire’로 알려진 IEEE 1394는 매우 넓은 대역폭 용량을 갖고 있지만 실질적인 샘플레이트는 8kHz로 고정되어 있다. 이 정도는 가정용 기기에는 충분할지 모르지만 매우 정밀한 모션제어가 필요한 장비에는 대역폭 못지않게 샘플레이트가 중요한 선택요인이 된다. 다양한 장비들에 대한 정밀모션 제어를 하기 위해서는 8~48kHz까지의 샘플레이트를 필요로 하는 것이다.
이때 싱크넷은 샘플레이트를 최대 48kHz까지 낼 수 있으며, 더구나 데이터 패킷이 상대적으로 작아서 이더넷에서 제공하는 100Mbps 정도면 가장 복잡한 장비에서도 충분한 샘플레이트를 활용할 수 있다.
한편, 싱크넷 네트워크는 미리 약속한 형태의 메시지를 타임슬롯(Timeslots) 형태로 사용하면서 네트워크상에서 드라이버와 동기통신을 수행한다. 이 동기식 운영은 지터(Jitter)에 영향을 미치는 부정적인 요소를 제거해준다.
·지멘스 무선랜 IWLAN 최대 8대 로봇을 한 번에 제어하다
지난 2009년에는 지멘스의 자동화사업본부는 산업용 무선랜(IWLAN) 제품으로 도요타 기술개발상(Toyota Technology and Development Award)을 수상해 화제가 됐다.도요타 기술개발상은 도요타가 매년 부품/소재, 설비, 자동화 생산의 3개 부문에 걸쳐 혁신적이고 안정적인 기술을 제공하는 기업에게 수여된다. 도요타는 지멘스의 신규 무선 제어장치를 적용한 결과, 생산성이 대폭 향상된 점을 인정해 이 상을 시상했다.
도요타는 지멘스의 신규 산업용 무선랜(IWLAN) 설치를 통해 생산라인 곳곳의 여러 스테이션에서 보다 신속한 로봇
운전이 가능해졌을 뿐만 아니라, 작업 유연성과 효율성 측면에서도 상당한 수확을 얻었다. WLAN은 생산공정 각 단계의 로봇마다 일일이 각각의 제어장치를 연결했던 것을 휴대장치 하나당 최대 8대까지의 로봇을 함께 연결함으로써, 현장 시스템 운영자의 업무 효율을 대폭 증대시켰다. 더욱이 현장 인원이 제어 패널을 로봇에 연결하기 위해 최대 30 미터 길이의 케이블을 풀었다 되감는 시간 낭비와 수고스러움을 덜 수 있어, 유연성과 효율성 측면에서 실질적인 혜택을 제공한다.
지멘스의 산업용 무선랜은 IEEE 802. 11의 WLAN 무선 전파표준을 기초로 개발되어 생산 현장의 설비들을 무선으로 제어할 수 있다. 아울러 산업용 어플리케이션의 특수한 요구조건을 충족하기 위해 WLAN은 약간의 부가기능을 갖추고 있는데 바로 iFeatures라는 특수 사양으로 적시성이 요구되는 명령 수행을 위한 전용 데이터 전송 속도나 고속 로밍 등이 이에 포함된다.
▲ 최대 8대의 로봇을 한번에 제어하는 지멘스 무선랜 IWLAN
이 솔루션은 생산장비회전(Rotating Production Equipment) 시스템이나 무인 이송(Driverless Transport) 시스템 등이 실제 생산현장에 적용된 것처럼 생산부문에서 혁신적 차원의 가능성을 제시한다. 지멘스는 무선 긴급차단 기능(Emergency Cut-Off)을 포함한 산업용 무선랜 기능을 제공하는 유일한 기업이다. 종래에는 긴급차단 기능을 구현하기 위해 별도의 배선이 필요했지만 iFeatures를 적용하여 긴급차단 기능을 무선으로 구현했다. 지멘스 테크놀로지의 우수성은 도요타뿐만 아니라, 이 시스템을 채택한 아우디(Audi)와 폭스바겐(VW) 등 유수의 자동차 회사들을 통해서도 입증된 바 있다. 최신 개발된 산업용 무선랜의 포트폴리오는 분산 스테이션 및 iHOP 기능을 포함하고 있다. 특히 iHOP기능은 해당 구역에 무선 전파간섭이 있는 경우, 이때 해당 액세스 포인트(AP)와 그 액세스 포인트와 접속된 무선 리시버에 안정적인 무선 채널로 자동적으로 변경해준다.
로봇전용 네트워크, 왜 필요할까?
얼마 전까지만 해도 로봇산업에서 네트워크는 그다지 중요한 이슈거리가 아니었다. 오로지 로봇을 어떻게 만드느냐에 대한 하드웨어 및 소프트웨어에만 관심을 가졌던 것이다.
당시에도 로봇은 융?복합 기술의 꽃이라 할 정도로 다양한 기술이 적용되니 모듈화라는 이름으로 쪼개어 개발하는 방법에 주목하기도 했다. 그리고 다시 모듈화에 대한 개발이 마무리 될 즈음 다시 이를 다시 통합하는 방법을 찾기 시작했다. 그것이 바로 네트워크다.
한편에서는 네트워크를 사용하지 않으면 시스템이 복잡해진다는 원론적인 배경에서 로봇전용 네트워크의 필요성을 언급하기도 한다. 점차 발전하는 로봇에게도 이제 그들만의 전용 네트워크로 효율성과 신뢰성을 높여야 한다는 것이다. 물론 아직까지 그만큼의 수요가 없어 그 목소리가 크게 느껴지지는 않지만 로봇산업 역시 앞으로 시장이 성장한다면 네트워크에 대한 요구가 높아질 것임은 분명하다.
결국 누가 먼저 로봇전용 네트워크 시장을 준비하느냐에 따라 시장선도의 역할을 담당할 것으로 예상된다.
·한국이 주도할 수 있는 분야로 가능성 높아
로봇과 관련된 기술경쟁력을 향상시키는 측면에서 아직 누구도 앞서가지 않은 네트워크 분야에 관심을 높이고 있는 분위기가 보인다. 최근 로봇관계자들에게 로봇 네트워크 이야기는 심심치 않게 들리는 이슈거리라는 사실을 통해 확인할 수 있다. 많은 네트워크 전문가들도 기존 산업용 네트워크 시스템을 가져다 쓰는 것보다 로봇이 최상의 성능을 보여줄 수 있는 전용 표준 프로토콜 개발을 시도하는 것이 좋다는데 입을 모은다.
다행인 사실은 로봇에 대해서만큼은 다른 나라에 비해 우리의 투자가 앞서가고 있는 편이라는 점이다. 어떻게 보면 한국에서 주도권을 잡고 사업을 펼칠 수 있는 중요한 사업아이템으로 떠오른 로봇 네트워크는 전 세계적으로 관심이 낮은 상태이기 때문에 한국에서 이를 주도한다면 국제표준이 될 수 있는 가능성은 충분한 상태다.
·로봇전문가와 네트워크 전문가 힘을 모아야 할 때
“로봇을 전문으로 하는 사람이 네트워크를 모르듯, 네트워크를 전문으로 하는 사람은 로봇에 대해 모른다. 때문에 로봇 전문가와 네트워크 전문가는 함께 해야 한다.”는 한 로봇관계자의 말과 같이 로봇용 네트워크를 개발하기 위해 로봇전문가들은 로봇에서 요구하는 통신 요구사항이 무엇인지 끊임없이 요구해야 할 듯하다.
그렇게 시장에서의 요구가 느껴지면 네트워크 전문가들도 움직여 개발 작업에 들어갈 수 있게 되는 선순환 고리를 만들자는 것이다. 그렇게 개발된 로봇용 네트워크를 로봇전문가들이 사용해보면서 피드백하는 과정을 거쳐 가장 적합한 표준을 만들어가며 계속 업그레이드될 수 있다.
또한 최근엔 정부가 표준에 대한 중요성을 부각시켜 국제표준을 만드는데 큰 도움을 주고 있어 주목받고 있다. 물론 로봇분야에 대한 지원은 아니지만 그만큼 네트워크에 대한 정부의 시각도 바뀌고, 로봇전용 네트워크에 대한 중요성만 제대로 알린다면 정부의 지원도 충분히 받아낼 수 있다.
한국형 로봇 네트워크, 어디에 포커스를 맞출까?
기술측면에서는 속도나 데이터양의 문제를 얼마나 정확하게 해결하느냐가 가장 기본이 될 것이다. 특히, 로봇은 지능, 시각, 모션 등 여러 개의 프로세서가 조합될 수밖에 없는데 현재로서는 각 분야를 통합하는, 즉 네트워크 하는 기술의 부재로 발전이 더디게 진행되고 있다. 이러한 문제에 대한 심각성은 다양한 플랫폼 모듈을 통합하고 있는 기업 및 연구소에서 강하게 느끼고 있다.
프로세서와 프로세서 사이의 통신 사이에서 정보를 실시간으로 주고받는 과정과 방법에 대해 서로 이야기된 것이 없어 통합이 늦어지고 있기 때문이다. 우선 중요한 것은 로봇의 내부 신경망이라 할 수 있는 로봇 플랫폼 내에서의 네트워크에 대한 표준 프로토콜을 맞추는 일이다. 이 작업이 완료된 후 다음으로 넘어갈 수 있다. 한국의 경우, IT산업의 발전으로 외부 네트워크가 발달하여 이를 활용한 시장은 큰 어려움 없이 펼쳐갈 수 있으리라는 예상이다.
