analysis of industry 4.0 standard and standardization of …€¦ · · 2017-12-07인더스트리...

Journal of Standards and Standardization, Vol. 6, No. 4, 30 December 2016, pp. 47-58ISSN 2234-0408http://www.standards-standardization.orgCopyright ⓒ 2016 SSS

1)

인더스트리 4.0 표준 분석 및 한국의 스마트공장 표준화

송하덕1, 한승수2, 백승화3*

1 명지대학교 정보통신공학과, [email protected] 명지대학교 정보통신공학과, [email protected]

3 명지대학교 정보통신공학과, [email protected]

Analysis of Industry 4.0 Standard and Standardization of Smart Factory in Korea

Ha-Deok Song1, Seung-Soo Han2 and Seung-Hwa Beack3*

1,2,3 Dept. of Information and Communication Engineering, Myongji University

(2016-12-19 접수; 2016-12-27 수정; 2016-12-28 채택)

요 약최근 제조업은 정보통신기술(ICT)의 발전에 비례해서 제 4차 산업혁명이라 불리는 Industry 4.0 개념이 중심으로

자리 잡고 있다.

Industry 4.0이란 CPS와 IoT 기술을 통해 생산기기와 생산품 간의 정보교환이 가능한 자동화 생산체계로써, 사물

인터넷에 의한 제품, 기기의 지능화를 통하여 과거의 경직된 중앙집중식 생산 체계(industry 3.0)에서 모듈단위의 유

연한 분산, 자율 제어 생산 체계(industry 4.0)를 구현하는 것을 목표로 한다.

이를 통해서 제조업의 발전 방향 또한 스마트 팩토리 구현의 형태로 구체화 되고 있다.

본 논문은 Industry 4.0의 핵심기술인 RAMI4.0과 쳰, 그리고 선두주자인 독일의 사례와 함께 국내외적인 스마트

팩토리 관련 기술 동향과 이에 따른 다양한 표준에 대한 분석을 진행한다.

키워드: 4차 산업혁명, Industry 4.0, 스마트 팩토리, RAMI4.0, CPS

* Correspondence to: Seung-Hwa Beack, Tel.: +82-31-330-6753 E-mail: [email protected]

48 Ha-Deok Song, Seung-Soo Han and Seung-Hwa Beack

ABSTRACTRecently, manufacturing industry is moving toward to the Industry 4.0 called the 4th industrial

revolution with the development of the Information and Communication Technology(ICT).Industry 4.0 is an automated production system utilizing IoT and CPS technology, and information

are exchanged between production unit and product.It aims flexible distribution of the module unit and self-controlled manufacturing system by

overcoming past inflexible centralized production systems through IoT technology and the intelligent production unit.

Through this way, dthe manufacturing industry is moving fast into the smart factory.In this paper, the concept of RAMI4.0 and CPS are introduced. Also, the Industry 4.0 of

Germany is analysed and the domestic trends related to Smart Factory technology are investigated. Also, the analysis of standard and related technology for Smart Factory is provided.

Key words: The fourth Industrial Revolution, Industry 4.0, Smart Factory, RAMI4.0, PCS

1. 서론

최근 전 세계적으로 제조업은 정보통신기술(ICT

: Information Communication Technology)의

발전에 힘입어서 전환기를 맞이하고 있다. 이러한 전

환기 중 독일, 미국 등의 제조 강국을 중심으로 새

로운 패러다임을 제시하고 있는데, 독일은 2000년

대 후반부터 제조업 비중이 하락함에 따라 직면한

사회․경제․산업문제에대응코자첨단기술전략2020

(High-Tech strategy 2020)의 일환으로 민․관․

학 프로젝트인 Industry 4.0를 추진했다[1-2].

Industry 4.0이란, 사물인터넷(IoT : Internet

of Thing)을 통해 생산기기와 생산품 간 상호 소통

체계를 구축하고, 전체 생산과정을 최적화하는 것을

의미한다. Industry 4.0 개념은 아래 그림 1과 같이

제조업의혁신단계를구분함으로써설명이가능하다.

그림 1. 제조 혁신 단계

수력 및 증기기관부터 발전하기 시작된 1차 산업

혁명 이후 제조업은 노동 분업과 기계화를 통해 대

량생산, 생산 자동화 등의 방향으로 발전해 왔으며,

Industry 4.0 즉, 4차 산업혁명을 통해 IoT로 개

별 생산 장비와 사람이 모두 양방향으로 소통할 수

있는 체계를 구축해서 사이버 물리 시스템(CPS :

Cyber Physical System) 기반으로 가장 최적화

된 생산 체계로의 진화를 목표로 정의하고 있다.

인더스트리 4.0 표준 분석 및 한국의 스마트공장 표준화 49

Industry 4.0의 최종 목표라고 할 수 있는 스마

트 팩토리(Smart Factory)는 IoT에 의한 제품․

기기의 지능화를 통해 과거의 경직된 중앙집중식 생

산 체계(3차 산업혁명 : Industry 3.0)에서 모듈

단위의 유연한 분산, 자율 제어 생산 체계(4차 산업

혁명 : Industry 4.0) 구현을 목적으로 만들어진

공장을 의미한다.

이러한 스마트 팩토리 구현을 위해서 다양한 나

라, 기업에서 앞 다투어 최신 기술을 발표하고 있는

데, 본 논문에서는 국내외적으로 스마트 팩토리 관

련 기술 동향과 발전 방향을 설명하려한다.

2. 국내외 스마트 팩토리 추진 현황

2.1 국외 현황

2012년 독일 정부는 첨단기술전략 2020과 함께

Industry 4.0 프로젝트를 발표함으로써 세계적인

수준의 경쟁력을 갖춘 독일 제조업의 새로운 발전

방향을 제시했다.

IEC(International Electrical Committee :

국제 전기기술 위원회)의 SMB (Standardization

Management Board : 표준 관리 이사회)는 독일

Industry 4.0에 대응하기 위해 전략그룹인 SG8을

2014년 8월에 신설했다. SG8은 IoT, 빅데이터(Big

Data), CPS 등 스마트 팩토리에 적합한 기술들만

연구하고 있다.

미국 또한 스마트 팩토리 구현을 위해 정부차원에

서 기술 확보를 하고 있다. 미국은 NIST(National

Institute of Standards and Technology : 미국

표준기술연구소)를 중심으로 2014년부터 5년 동

안 스마트 제조 프로그램(Smart Manufacturing

Program)을 추진 중이다.

또한 미국 정부 주도의 첨단 제조능력 확보를 목

표로 기업 연합체인 SMLC(Smart Manufacturing

Leadership Coalition)와 오픈소스 프로그램인

스마트공정플랫폼(Smart Manufacturing Platform)

을 지원하고 있다. 이는 스마트 제조(Smart

Manufacturing)를 위한 개념 수립부터 기술 목

표, 로드맵 및 역할 분담 등의 구체적인 실행 방안

을 제안하고, 시행하는 것이 목표이다.

그 외에도 프랑스는 IoT in Manufacturing을

발표하고, 일본은 스마트 제조의 데이터 모델과 관

련된 표준화에 적극적인 모습을 보이고 있고, 중국

은 상해전기과학연구소(SEARI)를 통해 IT와 산업

의 융합을 적극 추진하는 등 다양한 나라에서 스마

트 팩토리에 적극적인 모습을 보이고 있다.

2.2 국내 현황

국내에서는 생산인구 감소, 생산성 정체 등으로

새로운 제조업 전략 수립이 필요하다고 분석하고 제

조업 혁신 3.0 전략을 마련했다.

제조업 혁신 3.0은 제조업 생산 현장의 스마트화

를 통해 생산성과 경쟁력을 높이고, 제조업과 IT의

융합을 통한 신산업 창출로 제조업의 경쟁력을 확보

하기 위해 마련한 정책이다.

한국 정부는 스마트 공장을 2020년까지 1만개를

구축하는 공격적인 목표수립으로 각종 정부 지원 과

제를 추진 중이다.

전자․자동차 등 업종별 대표기업 중심으로 스마

트 공장을 확산 중이고, 스마트 공장 구현을 위한

기술 표준, 인증 도입 등 민간 주도로 자발적인 확

산방안을 마련하고 있다. 국내에서는 기초적인 ICT

를 활용하여 생산 분야의 정보를 수집․분석하고,

기존의 인프라를 통해 생산 시스템의 정보 시스템을

구축하고 있다.

다음 절에서는 앞에서 설명한 Industry 4.0의 근


간인 RAMI 4.0과 더불어서 스마트 공장 구현 방향

에 대해 살펴보기로 한다.

3. 스마트 공장 구현 방향

3.1 RAMI 4.0

SG8에서 제조 프로세스 통합 표준인 IEC 62264

/ISA-95를 검토했으나, IoT․CPS기반의 유연성

있는 생산을 위해 레벨 4 도메인(Business)과 레벨

1 도메인(Sensing, Control)의 직접 소통이 필요

하다는 한계점을 발견하였다.

이러한 한계점을 해결하고, 스마트 팩토리 참조모

델 개발을 위해서 IEC SMB SG8은 RAMI 4.0

(Reference Architecture Model Industry 4.0)

을 발표하였다[3].

그림 2. RAMI 4.0 구현도

RAMI 4.0은 3가지차원좌표계(Hierarchy Levels,

Life Cycle & Value Stream, Layers)로 구성되

어 있으며 계층적인 구조를 갖고 있다.

3.1.1 Hierarchy Levels

Hierarchy Levels 축은 IEC 62264에서 계층

구조로 표현 되는데, 이는 기업의 IT 및 제어 시스

템에 대한 국제 표준을 의미하고, 공장 또는 시설

내에서의서로다른기능을나타낸다. 또한, Industry

4.0 환경을 RAMI 4.0 참조모델로 표현하기 위해

서 IoT와 각 서비스에 대한 연결을 제품 및 제품과

상호 연결된 것들이 포함되도록 확장하였다.

IEC 62264 : 제어 시스템 통합

• Part 1 : Models and terminology• Part 2 : Object and attributes• Part 3 : Activity models of manufacturing

operations management• Part 4 : Object and attributes for manufacturing

operations management integration• Part 5 : Business to Manufacturing transactions

IEC 61512 : 일괄 제어(Batch Control)

• Part 1 : Models and terminology• Part 2 : Data structures and guidelines for

languages• Part 3 : General and site recipe models and

representation• Part 4 : Batch production records

표 1. IEC 62264 / IEC 61512

3.1.2 Life Cycle & Value Stream

Life Cycle & Value Stream 축은 장비의 관리

를 위해 IEC 62890에 따른 기반 시설 및 제품의

수명을 나타낸다. IEC 62890은 산업용 프로세스

측정, 제어 및 자동화에 사용되는 시스템과 제품 수

명주기를 관리한다.

그림 3과 같이 Life Cycle & Value Stream 축

은 Type 및 Instance를 구분하고, 두 가지를 하나

의 모델로 통합한다.


그림 3. IEC CD 62890에 따른 Life Cycle 구성도

3.1.3 Layers

Layers 축은 수직의 layer들로 이루어진 것으로,

기계 및 시스템의 구조적 특성을 설명하는 역할을

한다. 복잡한 시스템의 특성은 일반적으로 층(layer)

으로 나누어져 있다. 여기서 층(layer)이란 표현은

ICT에서 비롯됐다.

각 layer 별 담당 분야 및 설명

• Asset layer : 실제 장비에서 얻을 수 있는 데이터(ex : 센서, 구동장치(actuator), 기계 부품(mechanical parts),문서 등)

• Integration layer : 실제 세상(real world)과 IT간의 인터페이스 기능을 담당하는 layer. Asset layer의 HMI(Human Machine Interface)를 담당

• Communication layer : Information layer로의 통신을담당. 필요한 경우 실시간으로 네트워크를 통해 직접 통신

• Information layer : 데이터 표현 및 액세스(access)를담당

• Functional layer : Asset layer에 소속된 장비들과의 호환하는기능을액세스. 비즈니스프로세스(business process)의 기본적인 서비스를 담당

• Business layer : 실제 비즈니스 프로세스의 실현을 담당

표 2. RAMI 4.0에서의 Layer

이러한 RAMI 4.0의 핵심 동력은 ICT이며, 네트

워크에 연결된 기기 간에 자율적으로 공동 작업을

하는 M2M(Machine to Machine), 각각의 시스

템에서 얻을 수 있는 빅 데이터를 활용한다.

3.2 CPS

공장 내부의 모든 요소들을 IoT를 통해 연결하고,

CPS를 구축함으로써 지능적으로 운영될 수 있도록

한 것이 스마트 팩토리이기 때문에, 전 세계적으로

Industry 4.0 시대의 핵심 기술로 IoT와 CPS에

중점을 두고 있다.

그림 4. CPS의 정의

CPS란 Industry 4.0에서 스마트 팩토리 구현을

위해 필요한 ICT 인프라로 제시하고 있는 플랫폼으

로써, 컴퓨팅 장치와 같은 가상공간(Virtual world)

과 실세계의 물리적 시스템(Physical world)을 네

트워크로 통합하여 신뢰성 있게 자율 제어하는 시스

템을 의미한다. CPS는 센서, 구동장치(actuator),

모바일 디바이스 등 물리적 세계의 시스템들이 CPS

라는 매개체를 통해 모든 시스템을 연결하는 스마트

화로의 진화 발전이 목적이다.

이러한 CPS는 Industry 4.0 구현뿐만 아니라

다양한 분야에 광범위하게 적용이 가능할 것이라고

예상되는데, 다수의 시스템들이 네트워크를 통해 결

합․연동되어 자율적으로 임무를 수행하는 스마트

시티(Smart City), 스마트 그리드(Smart Grid)

등 대규모 시스템(System of Systems)에 필요한


기술로 주목하고 있다[4].

그림 5. CPS 개념도

이러한 CPS를 통한 스마트 팩토리 구현을 위해

사용하는 장비의 종류가 다양한 만큼 현장의 구성

요소를 이루는 기술들은 개발 방법, 설치 위치, 운

영 환경 등의 수많은 매개변수들을 고려해야한다.

3.3 CPS 기술 동향

3.3.1 국외 기술 동향 및 수준

CPS 통합 연동 기술로서 현재까지 DDS(Data

Distribution Service) 연동 미들웨어의 기술 개

발은 OMG(Object Management Group) DDS

를 선도하고 있는 RTI, Prismtech 및 OCI 등 미

국 업체에 의해 주도적으로 진행되고 있다.

RTI는 Connext-DDS를 상용화 하고 있으며,

Prismtech은 OMG DDS의 스펙을 준수하는 오픈

소스 형태의 OpenSplice DDS 제품을 개발하여

세계 시장을 독과점하고 있으며 국내 국방 CPS 분

야의 연동 미들웨어로 채택, 적용되고 있다.

특히 RTI는 OMG DDS 스펙의 제안자이며, 현재

DDS 분야 1위의 시장 점유율 업체로서 미 해군함

정, 차세대 전투체계, UGV, SCADA, 도쿄 지능형

교통통제 등에 실제 적용하였고, 스마트 제조 분야

의 기반 연동 미들웨어로서 DDS 기술을 확장 개발

하였다[5].

그림 6. DDS 기술이 확장된 CPS 시스템 구성도

또한, 미국은 2013년‘혁신 프로젝트’에 CPS를 포

함하고 이를 기반으로 제조, 운송 등 산업 분야에서

의 스마트 시스템 구축 연구를 하고 있고, 독일은

Industry 4.0의 주요 핵심 기술인 CPS, 특히 모

델링 및 시뮬레이션 기술을 통해 지능형 스마트 팩

토리 구현을 하고 있다.

3.3.2 국내 기술 동향 및 수준

국내의 CPS 관련 기술은 분야별로 차이가 있지

만 대부분 초기단계에 머물러 있다. 이러한 상황에

서 기술을 개발하기 위해 연구가 이루어지고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI : Electronics and

Telecommunications Research Institute)에서

“고신뢰 자율제어 SW를 위한 CPS 핵심 기술 개발”

이라는 과제로 CPS 하이브리드 모델링 및 시뮬레이

션기술등대규모시스템통합데이터연동미들웨어

기술을 개발했다. 이는 국제 표준화 기구인 OMG

DDS 기술을채택하고, 국산화뿐만아니라 기능을확

장 개발하여우리나라의 CPS 기술을 발전하려 한다.

기존에 개발한 국내의 고신뢰 CPS OS 기술은


ETRI의 Qplus-AIR와 Qplus-HYPER가 있다.

Qplus-AIR는 항공기 표준(ARINC 653)을 준수하

는 분할 커널 기반의 기술이고, Qplus-HYPER는

경량 실시간 임베디드 하이퍼바이저(Hypervisor)

기술을 확보한 고신뢰 CPS OS 기술이다.

한국정보통신기술협회(TTA : Telcommunications

Technology Association)의 PG 609에서는 CPS

프로젝트 그룹을 신설하고 2010년부터 표준화 과

제를 제안하고 있다.

표준종류 표준번호 표준제목

정보통신단체표준(TTAS)

TTAK.KO-11.0175/R1 CPS 하이브리드모델링 언어표기 지침

TTAK.KO-11.0175 CPS 하이브리드모델링 언어 정의

TTAK.KO-11.0174 CPS의 협업형 목표모델링 요구사항

TTAK.KO-11.0138 CPS MILS 지원시뮬레이터 참조 모델

TTAK.KO-11.0143CPS 모델링을 위한합성 환경 데이터표현 지침

TTAK.KO-11.0096CPS 하이브리드시스템의 시뮬레이션모델링 지침

표 3. TTA PG 609의 표준종류 및 설명

이밖에도 중소기업에서는 분야별 특화된 모델링

및 시뮬레이션 기술을 개발하여 생산 시스템의 효율

화를 진행 중이고, 서울대, KAIST 등 소규모 연구

실 단위의 기술연구가 적극적으로 이루어지고 있다.

4. 국내외 스마트 팩토리 관련 표준화 활동

국제 표준화 기구의 스마트 제조 관련 표준화 활

동은 산업 데이터, 산업기기 및 시스템 등 표준 간

상호 운용성 확보에 초점을 맞추고 있다.

스마트 팩토리 관련 기술위원회(TC)를 준비하기

위한 IEC SG8을 비롯하여 기존의 IEC TC 65와

ISO TC 184 활동과 연계하여 추진하고 있다[6].

표준종류 표준설명

IEC TC 65산업 공정 측정, 제어 및 자동화(Industrial process measurement,control and automation)

IEC TC 184/ SG4 산업데이터(Industrial data)

ISO TC 184/ SC5

전사적 시스템과 자동화 응용을 위한상호 운용성, 통합 및 아키텍처(Interoperability, integration, andarchitecture for enterprise systemsand automation applications)

표 4. 스마트 팩토리 관련 국제 표준

4.1 IEC TC 65

공장 제어 및 자동화 설비에서 디바이스와 통신망

그리고 시스템과 관련된 모든 표준을 다루고 있다.

관련된 주요 표준으로는 다음 표 5와 같다.


IEC 61508 기능 안전(Functional Safety)

IEC 26262 기능 안전적 네트워크(Functional Safety Network)

IEC 62439 고 가용성 네트워크(High Availability Network)

IEC 61158 실시간 네트워크(Real Time Network)

IEC 62541OPC-UA(OLE for Process Control UnifiedArchitecture Specification)

표 5. IEC TC 65의 표준

4.2 IEC TC 184

산업자동화 및 통합을 담당하는 기술위원회로써

아키텍처 및 프레임 워크, 데이터 모델에 대한 표준

을 진행하고 있다.



IEC 15745 어플리케이션 통합 프레임워크를 위한 개방형 시스템 표준

IEC 16100제조영역에서 사용되는 상위소프트웨어 제품의 호환성을 위한 프레임 워크 및 프로파일,서비스 정의에 대한 표준

ISO/IEC62264

기업 관점에서 제조 관련 각 영역, 구성요소및 인터페이스 정의에 대한 표준

ISO 20242테스트 영역에서 사용되는 가상 디바이스와실제 디바이스 간 호환성을 위한 인터페이스및 서비스 정의에 대한 표준

표 6. IEC TC 184의 표준

국내에서는 IEC SG 8 등 국제 기술 동향을 신속

하게 파악하고, 국내 현황에 맞게 분석해서 표준화

되지 않은 영역을 발굴하는 중이다. 스마트 팩토리

국제 표준 활용 및 대응 강화를 위해 표준개발협력

기구(COSD), 전문위원회 등 표준화 대응조직을

정비하고 있다.

영역 관련표준 표준설명

산업 구조 IEC 62264 기업에서의 시스템 통합구조

제조공정관리 IEC 62264-6 제조공정관리를 위한업무 스케쥴 교환

공정 장비자동화 및제어

ISO 18435,ISO 13374 공정 모니터링/진단

ISO 15746,IEC 61131-3 공정최적화

IEC 61131-3 공정 및 제어 시뮬레이션

IEC 61360,ISO 22745

공정자동화를 위한 CAD데이터 교환

Ethernet/IP,IEC 61987 디바이스 관리

통신

IEC 61158 측정 및 제어를 위한디지털 데이터

IEC 61784 산업용 통신 네트워크– 프로파일

IEC 62591 산업용 통신 네트워크– 무선 통신 프로파일

표 7. 스마트 팩토리 관련 표준 영역

또한 표 7과 같은 표준 라이브러리에서 도출된 현

황 분석을 바탕으로 장기적으로 활용 가능한 표준화

로드맵을 마련하고, 스마트 팩토리 국제표준의 KS

도입을 진행 중이다.

영역 비율

산업 공정을 위한 측정․제어․자동화(IEC/TC 65) 337종 중 48종(14.2%)

산업 데이터(ISO/TC 184/SC4) 736종 중 102종(13.9%)

표 8. 주요 스마트 팩토리 국제표준 분야의 KS 도입 현황

이처럼 국내외적으로 스마트 팩토리 구현을 위해

앞 다투어 선진 기술의 표준화 작업이 이루어지고

있는데, 자동화 및 제어와 통신 네트워크 개발 부분

이 중점으로 연구가 진행되고 있음을 알 수 있다.

이러한 연구를 토대로 스마트 팩토리 구현이 이루어

지고 있는데, 각 국가, 기업별로 개발 환경이 다르

기 때문에 공장 설비 초기 단계에서부터 통신 네트

워크의 구성을 염두에 두어야한다. 그러므로 다음

절에서 다양한 통신 프로토콜의 종류와 표준화 현

황, 특징에 대해서 분석하고자 한다.

5. 통신 프로토콜 종류 및 장단점

5.1 OPC-UA(Open Platform Communications

-Unified Architecture)

OPC(Open Platform Communications)는 산

업 자동화 분야 및 기타 산업 분야에서 데이터를 안

전하고 신뢰성 있게 교환하기 위한 상호 운용성 표

준이다. 이것은플랫폼독립적이며, 여러벤더의장치

들 간에 정보가 매끄럽게 소통될 수 있도록 해준다.

OPC-UA 클라이언트/서버 통합 솔루션은 고성


능으로 구현되며, 입증된 상호 운용성을 통해 OPC

를 100% 준수한다. 또한 확장된 보안성, 데이터

액세스, 복잡한 데이터, 이벤트 및 이력 액세스를

포함한 일련의 기능을 모두 갖추고 있다.

멘토 그래픽스의 솔루션이 Softing사의 OPC-UA

개발 툴킷에 통합됨으로써 디바이스 통합의 개발이

간소화 되어 애플리케이션에서 서브시스템 데이터

를 손쉽게 액세스할 수 있게 되었다.

OPC-UA의 장점은 여러 다른 제조업체 제품 간

의 데이터 교환을 위해 쉽게 사용할 수 있는 기능을

제공하고 있고, 유연하고, 모듈화 된 자동화 솔루션

을 더욱 용이하게 구현할 수 있다. IEC 62541에

따라 표준화된 OPC-UA의 표준화 현황은 아래 표

9와 같다.


IEC/TR 62541-1 :2010 OPC-UA

Part 1: Overviewand Concepts

IEC/TR 62541-2 :2010 OPC-UA Part 2: Security Model

IEC 62541-3 :2010 OPC-UA

Part 3: AddressSpace Model

IEC 62541-4 :2011 OPC-UA Part 4: Services

IEC 62541-5 :2011 OPC-UA Part 5: Information Model

IEC 62541-6 :2011 OPC-UA Part 6: Mappings

IEC 62541-7 :2012 OPC-UA Part 7: Profiles

IEC 62541-8 :2011 OPC-UA Part 8: Data Access

IEC 62541-9 :2012 OPC-UA

Part 9: Alarmsand conditions

IEC 62541-10 :2012 OPC-UA Part 10: Programs

표 9. IEC 62541의 표준

5.2 Ethernet

Ethernet은 데이터 전송을 위해 CSMA/CD

(Carrier Sense Multiple Access with Collision

Detection) 방식을 사용한다. 또한 IEEE 802.3

CSMA/CD 표준으로 표준화되어 있다. 이는 데이

터를 보내려는 컴퓨터가 먼저 통신망이 사용 중인지

검사한 후에 비어 있을 때 데이터를 보낸다. 사용

중일 경우 일정시간을 기다린 후 다시 검사하는 방

식으로 구성되어 있다.

국내에서는 로크웰 오토메이션 코리아와 폴리텍

대학교가 스마트 팩토리를 위한 핵심 네트워크 인프

라를 분석하였다.

5.3 Ethernet/IP

Ethernet/IP는 ODVA(개방 디바이스넷 협회 :

Open DeviceNet Vendor Association)의 관리

로 여러 가지 산업용기기에 채용된 멀티벤더 네트워

크로써 표준적인 Ethernet과 TCP/IP 및 CIP

(Common Industrial Protocol)의 오픈 어플리케

이션 프로토콜을 사용하는 ISO/IEC 8802-3 기반

실시간 통신 기술이다.

Ethernet/IP는 물리적 공간과 통신 노드 수에

제한 없이 전 세계에 있는 모든 연결된 제어 기기와

네트워킹 할 수 있다는 장점을 가져, 스마트 팩토리

실현에 적합하다고 보고 있다.

본 프로토콜은 표준 인터넷 프로토콜을 변형 없이

사용 가능하고, 산업현장의 센서, RFID, 제어기기,

로봇 등 모든 자동제어 기기와 정보기기를 하나의

네트워크에 통합하여 빅 데이터, 클라우드, 모바일

기술을 자유자재로 활용할 수 있다는 장점을 가지고

있다. 하지만 사물과 디바이스를 연결하는데 비싼

것이 단점으로 작용한다.


그림 7. Ethernet/IP structure

또한 ODVA는 EtherNet/IP는 현재 산업 자동화

에서 사용되는 정보와 통신기술의 융합에 있어서 가

장 최근의 트렌드로써 자리매김한다고 발표하였다.

5.4 PROFINET

PROFINET은 자동화 기술에서 산업용 Ethernet

을 위한 공개 표준으로써, PI(Profibus & Profinet

International)에 의해 지정되고 발표되었다.

PROFINET은 네트워크에서의 통신, 구성과 진

단을 위한 프로토콜로 TCP, UDP, IP와 더불어

Ethernet 표준을 사용한다는 장점을 가지고 있다.

공장 자동화같이 사이클 시간에서 보다 높은 요건

을 가진 어플리케이션들을 위해서는, PROFINET

RT(Real Time)를 사용한다. PROFINET RT는

사이클 타임이 10ms 이상인 어플리케이션 구동 가

능하다.

그림 8. PROFINET structure

5.5 MODBUS TCP

MODBUS는PLC(Programmable Logic Controller)

등 각종 자동화 장비 감시, 제어에 전 세계적으로

널리 사용되고 있는 통신 프로토콜로써, 기본적으로

MODBUS는 시리얼포트를 이용한 통신을 하는데,

TCP/IP 프로토콜과 결합하여 이더넷 장비(랜카드)

를 사용되는 버전을 MODBUS TCP 라고 부른다.

Modbus TCP/IP가 개발된 이후에는 통신속도와

System의 응용성에서 우위를 점하고 있는 Modbus

TCP/IP가 System간에 주로 사용되는 통신 방법

이 되었다.

5.6 POWERLINK

국제 표준 기술로 많이 사용되는 POWERLINK

는 IEEE 802.3/ISO/IEC 8802-3 표준에 따라

Ethernet을 확장한 프로토콜로써, 지난해 말 KS

표준으로 인증을 받았다.

한국파워링크협회는 스마트 팩토리에서의 핵심 기

술 중 한 축을 담당하는 세이프티 기술의 국내 가이

드라인을 위해 세이프티 프로토콜인 오픈세이프티

를 국내에서는 처음으로 KS 표준으로 인증 받기 위


한 노력도 적극 추진 중이다.

개방형 기술인 POWERLINK와 이미 안전 프로

토콜의 최고등급 인증인 PL-e, SIL3 등급을 획득

한 오픈세이프티는 Industry 4.0의 핵심기술로 인

정받았다.

6. 한국의 스마트공장 표준화

6.1 국내 스마트공장 표준화를 위한 전략

스마트 공장 표준화에 있어서 우리나라의 기술수

준과 글로벌 시장에서의 업계 리더십을 고려하여 적

용 대상(산업)의 전략적인 선택이 필요하다. 국내외

표준화 주요 이수에 대응하고 국내 전문가 네트워크

를 활용한 표준화 활동을 전개해야 하며 또한 국제

표준화회의를 전략적으로 유치하여 국제․국가 표

준기반의 국내 스마트공장 보급․확산에 기여해야

한다. 독일이나 미국 등은 보급 모델을 위한 테스트

베드 구축과 국제 표준화에 집중하고 있는 반면, 한

국은 스마트공장 양적 보급․확산에 집중하고 있는

데, 빠른 시일 내에 국내외 스마트공장 표준화를 마

련해서 국제표준을 선도해야 한다. 또한 미국과 독

일 중심의 국제표준화 활동 독주에 대응 가능한 전

문가 네트워크를 활용하여 국제표준화 대응체제를

갖추는 균형 있는 정책 추진이 필요하다.

6.2 국제 표준화를 위한 전략

국제 표준화를 선도하기 위해서는 IED SG8 등

국제동향을 신속하게 파악하고 국내 현황에 맞게 해

석하여 아직 표준화되지 않은 틈새 영역을 발굴하여

국제적인 리더십을 확보할 필요가 있다. 예를 들면

IEC61360 Common Data Dictionary에는 아직

한국전문가가 참여를하고 있지 않으며, IEC62832

Administration Shell의 Condition Monitoring

인 VDMA24582에는 현재 국제 표준이 없으므로

이러한 기술에 대한 표준을 빠른 시일 내에 선점함

으로써 국제표준을 선도할 수 있다.

7. 결론

제조 산업뿐만 아니라 산업 전반에 걸쳐 Industry

4.0 시대를 준비하는 과정에서 우리나라는 국제 표

준 적시 도입 및 활용을 확대하여 국제 시장과 연계

된 스마트 팩토리를 확산하는 다양한 움직임을 보이

고 있다.

대표적으로 우리나라 정부는 2016년부터 스마트

팩토리 국제 표준의 KS 도입 및 표준 적용 가이드

라인 개발과 기계․설비․제어․정보․통신 등 다

양한 산업계 간의 정확한 의사소통을 위해서 스마트

팩토리 표준 용어사전 개발․운영을 목표로 연구를

진행 중이다.

또한, 국제표준화회의(IEC/SMB/SG8)를 전략적

으로 유치하는 것에 적극적인데, 이를 통해 국제 표

준기반의 스마트 팩토리가 국내에 보급․확산될 것

으로 전망된다[7].

끝으로 우리나라도 경쟁 우위가 있는 제조업의 혁

신을 통해서 미래 글로벌 경쟁에 대비해야한다. 우

리나라는 세계적 경쟁력을 가진 ICT 인프라를 구축

하고 있기 때문에 글로벌 제조업 경쟁력이 높은 편

이므로 독일, 미국 등 Industry 4.0 시대의 선도

국가들의 생산 체계 시스템 표준화 움직임에 주목하

고, 제조업 경쟁력의 근간을 잃게 되는 우려를 범하

지 않기 위한 각별한 주의가 필요할 것이다.


참고문헌

[1] 김대근, 박만곤. “인더스트리 4.0 기반 사이버물리시

스템과 생산관리시스템간의 미들웨어 구축을 통한

수평적 통합,” 멀티미디어학회논문지, 17.12, 1484-1493, 2014.

[2] 정보통신산업진흥원, “스마트 ICT와 제조업의 결합,

독일의 인더스트리 4.0 정책,” 주간기술동향, 27-39,2014

[3] Peter Adolphs, “RAMI 4.0-An architecturalModel for Industrie 4.0,” 2015

[4] 남성호, 이호준, 박종권, 김영표, “ICT융합 스마트 가

공시스템 기술동향 및 개발방향,” KEIT PD IssueReport, Vol 15-7, 2015

[5] 박장석, “ ‘스마트공장’ 제조업패러다임바꾼다,” KEIT

PD Issue Report, Vol 15-7, 2015[6] 대한상공회의소, “스마트공장 참조모델 수준 총괄표,”

2014

[7] 한국표준협회, “스마트공장 표준화 동향 세미나 발표자료집,” 2015

analysis of industry 4.0 standard and standardization of …€¦ · · 2017-12-07인더스트리...

Documents