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지멘스, ‘원 플랫폼’ 모션컨트롤로 고성능·유지보수 다 잡았다
모션제어 기능을 포함한 PLC 기반 컨트롤러 ‘S7-1500(T)와 고성능 드라이브 S210’

[인더스트리뉴스 최종윤 기자] 수퍼사이클에 접어든 반도체, 전동화의 시대적 흐름속에 성장을 가속화하고 있는 2차 전지시장 등이 큰 호황세에 접어들면서, 모션컨트롤 시장도 함께 성장세를 맞고 있다. 특히 2차 전지산업은 국내 기업들도 유럽 등 해외시장 공략을 위해 제조 공정의 국제 표준화와 디지털화가 화두다. 일부 공정에서 하이엔드급 모션컨트롤이 요구되면서 모션컨트롤 시장의 새로운 장을 열고 있다.

지멘스의 드라이브 담당 김상준 차장은 “하지만 지멘스의 소형 서보 시스템은 배터리, 반도체 분야에 이미 적용돼 있고, 최근에는 유럽 고객사들의 요청에 따라 지멘스의 제품으로 설비를 개발하는 국내 기업이 늘고 있다”고 전했다. [사진=인더스트리뉴스]

지멘스의 드라이브 담당 김상준 차장은 “사실 지멘스가 전통적으로 철강, 자동차 산업분야에서 독보적인 위치를 가지고 있다 보니, 지멘스에 소형 서보 시스템이 있다는 것을 인지하지 못하고 계시는 경우가 많다”면서, “하지만 지멘스의 소형 서보 시스템은 배터리, 반도체 분야에 이미 적용돼 있고, 최근에는 유럽 고객사들의 요청에 따라 지멘스의 제품으로 설비를 개발하는 국내 기업이 늘고 있다”고 전했다.

김상준 차장은 지멘스의 ‘S7-1500(T)’ 컨트롤러를 소개하며 유연한 확장성과 유지보수의 편리함을 강조했다. 김 차장은 “PLC 기반으로 설계된 제어기로 모션제어기능이 포함돼 별도 축카드나 또 다른 모션 컨트롤러 없이 통합으로 사용할 수 있다”면서, “기본적으로 많은 기능들이 포함돼 일종의 라이브러리 형태로 제공하고 있어, 특수한 기능을 새롭게 개발해야 하는 비용과 시간도 줄일 수 있다”고 밝혔다.

지멘스의 ‘S7-1500(T)’는 팔다리 역할을 하는 SINAMICS S210 드라이브와 1FK2 모터 조합으로 하이엔드급 모션제어를 구현한다. 지멘스 드라이브 담당 김상준 차장을 만나봤다.

지멘스의 고성능 드라이브 S210 [사진=지멘스]

2021년 모션컨트롤 시장을 어떻게 전망하나?

범용 모션컨트롤 시장 규모는 지난해부터 크게 증가하고 있다. 특히 배터리 분야는 주요 10개 메이저 배터리 제조사외에 완성차 업체까지 배터리 생산라인 구축을 선언하고 있다. 이에 따라 배터리 공정 설비들의 수용가 급증하고 있으며, 특히 한국 OEM사의 기술력이 뛰어나 유럽 고객들로부터 많은 오더를 받고 있는 상황이다. 반도체 분야도 우리가 흔히 알고 있는 메모리 부분 외 전기 자동차·내연 자동차·모바일 기기 등 전자제어를 담당하는 시스템 반도체의 수요가 급증하고 있어 이미 설비투자가 시작됐다. 향후 5년간 공격적으로 설비 투자가 이루어 질것으로 보고 있으며, 이는 자동제어의 핵심인 모션컨트롤 시장에 호황을 이루어 낼 것으로 보고 있다.

지멘스의 주력 모션컨트롤 제품 및 솔루션을 소개한다면?

모션컨트롤은 크게 머리 역할을 하는 모션제어기와 팔다리 역할을 하는 모터와 드라이브로 크게 나눌 수 있다. 지멘스는 머리 역할을 하는 ‘S7-1500(T)’ 모델이 주력 컨트롤러다. PLC 기반으로 설계된 제어기로 모션제어기능이 포함돼 별도 축카드나 또 다른 모션 컨트롤러 없이 통합으로 사용할 수 있다. 팔다리 역할을 하는 SINAMICS S210 드라이브와 1FK2 모터 조합으로 하이엔드급 모션제어가 가능하다.

지멘스의 모션제어기는 기본적으로 배터리 공정에 많이 요구되는 기능들이 포함된 일종의 라이브러리(Library) 형태로 제공하고 있어 특수한 기능을 새롭게 개발해야 되는 비용과 시간을 줄일 수 있다. 또 드라이브 성능에서 가장 중요한 요소 중에는 current control loop time이라는 것이 있다. 이 시간이 짧을수록 고성능의 드라이브로 분류할 수 있는데, S210 제품은 62.5us의 looptime을 가지며 동급의 타사 제품에 비해 우수한 성능을 자랑한다.

지멘스의 PLC 기반 컨트롤러 ‘S7-1500(T) [사진=지멘스]

아울러 3AC용 S210 제품은 통상적으로 모터에서 발생하는 회생에너지를 열로 발산하는 대신 드라이브간 DC-Link를 통해 서로 공유함으로써 에너지를 다른 드라이브로 전달하는 기능을 한다. 에너지 효율을 높일 수 있다는 뜻이다. 특히 출력 전류를 안정적으로 유지해 속도 리플을 최소한으로 해 품질에서도 이점을 얻을 수 있다. 여기에 모터 커넥터 부가 최대 325도까지 회전이 가능해 케이블 인출방향에 따른 모터 커넥터 방향을 설계시 고려할 필요가 없다. 또한 OCC(One Cable Connection)라는 개념의 케이블을 고안 개발해 통상 2~3개의 케이블을 하나의 케이블처럼 구성해 배선정리가 용이하고 신호선과 전원선을 분리해야 되는 번거로움도 없다.

모션컨트롤 선택에 있어 가장 고려해야 할 요소를 꼽는다면?

중요한 요소가 많겠지만 지금은 기술력이 상향 평준화돼 있어 성능은 이제 기본적 요건이다. 이에 다음 2가지 항목에 대해 깊게 고려해야 한다고 생각한다. 먼저 개발 이후 유지보수가 용이해야 한다. 일반적으로 상위 모션컨트롤이 필요한 경우 PLC와 별개로 전용 모션컨트롤러를 병용해 사용한다. 어떻게 보면 당연한 구성이지만 추후 유지 보수적인 측면에서 취약한 상황이 될 수 있다. 개발 플랫폼이 달라 각각의 엔지니어가 필요하게 된다. 이에 반해 지멘스의 컨트롤러는 PLC 기반의 언어로 모션제어까지 가능한 구조로 PLC 엔지니어 한명이 모든 기능에 관여해 유지보수 할 수 있다.

지멘스 드라이브담당 김상준 차장은 “지멘스의 컨트롤러는 PLC 기반의 언어로 모션제어까지 가능한 구조로 PLC 엔지니어 한명이 모든 기능에 관여해 유지보수 할 수 있다”고 강조했다. [사진=인더스트리뉴스]

다음으로는 개발 플랫폼이 단일화돼 있는지를 봐야 한다. HMI 및 PLC, 모션 컨트롤러의 개발툴이 별도로 존재 한다면 한 가지 기능을 바꾸기 위해서는 3가지 항목에 있는 내용을 모두 수정해야 한다. 이는 유지보수 관점뿐만 아니라 초기 개발 단계에서도 시간과 완성도 측면에서 분명 차이가 발생한다. 지멘스도 과거에는 각 장치에 특화된 개발 소프트웨어가 별도로 있었다.

하지만 원플랫폼이라는 개념의 TIA-Portal이라는 신규 소프트웨어를 수년전 개발 출시했다. 단순히 각기 다른 개발 툴을 한곳에 모아둔 의미가 아니며, 하나의 프로젝트 내에서 SIMATIC, SINAMICS 그리고 SIMOTICS 제품군을 일괄적으로 개발, 관리할 수 있다는 뜻이다.

올해 역점적으로 추진할 사업이나 솔루션 출시계획이 있다면?

여전히 국내에는 지멘스 제품을 다룰 수 있는 엔지니어가 상대적으로 타사에 비해 부족하다. 이에 스쿨 비즈니스를 확장하고 있다. 온라인상에서도 무료로 제품 사용에 대한 Training 영상, 제품 소개자료 등 여러 콘텐츠를 제작해 지멘스 공식 유튜브에 업로드하고 있다(https://www.youtube.com/channel/UCTITmDhLBwQtfoUmrHEYEHw). 다음으로는 코로나19 영향으로 한창 떠오르고 있는 물류산업 분야에서 AGV에 적용할 수 있는 DC용 서보 드라이브인 Micro-Drive를 지난 12월에 출시했다. 다가오는 6월 초 지멘스 쇼룸에서 ‘물류산업 동향’이라는 주제로 세미나를 준비중이며, 이때 물류와 관련된 신규 제품 이벤트를 통해 자세히 소개할 예정이다.

 

[최종윤 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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