국내시장 후발주자답게 착실한 준비 완료

KC 인증 획득, 통신거리와 배터리 수명 향상된 제품 출시

공정자동화업계 최강자 중 하나인 요꼬가와전기는 2010년 WirelessHART를 기본으로 한 무선 제품들의 생산을 중단하고 2011년에 새롭게 ISA100.11a를 기본으로 한 제품을 출시하고 있는 업체다. 개방형 표준이면서 무선을 이용한 제어가 가능하고, 신뢰성·안정성·유연성 부분에서 강점을 가지고 있다는 판단이 있었기 때문이다. 타사에 비해 시장에 뒤늦게 진입했지만 그만큼 철저히 준비한 요꼬가와전기의 본격적인 움직임이 시작되면서 관련 업계가 촉각을 곤두세우고 있다.

요꼬가와전기는 언제부터 무선 관련 사업을 시작했나?

2004년 WirelessHART 워킹 그룹이 만들어졌을 당시부터 요꼬가와 또한 WirelessHART의 무선 센서 네트워크 표준화를 위해 참여했고, WirelessHART를 기본으로 한 필드 무선 계기를 개발해 출시했다. 그런데 WirelessHART의 경우 감시와 알람을 목표로 개발됐고 제어 애플리케이션용으로는 적용할 목적이 아니었다. 요꼬가와에서는 필드 무선도 향후에는 더욱 안전하고 응답속도도 빠르며 확장도 쉽게 할 수 있도록 개발될 가능성이 충분하며, 컨트롤 루프 및 전체 플랜트의 모든 센서 네트워크를 무선으로 커버할 수 있다고 판단했다. 그래서 WirelessHART를 기반으로 한 제품은 2010년에 생산을 중단하고 ISA100.11a 기반으로 제품을 개발, 출시했으며, 현재 계속적인 개발을 위해 ISA100의 보드 멤버로 참여하고 있다.

ISA100은 WirelessHART에 비해 늦게 출범된 프로토콜이지만, 목적 면에서 프로세스의 모니터링뿐만 아니라 컨트롤까지도 고려했기 때문에 더 신뢰성 있고, 안전하며, 유연하다(Reliable, Safe, Flexible). 기술적 우월함뿐만 아니라 개방형 표준(Open Standard)으로서 고객이 원하는 제품을 선택할 수 있다는 장점이 있다.

무선 사업 진행이 늦어진 이유가 무엇인가?

WirelessHART로 일찍 사업을 시작했지만 이때는 마케팅을 적극적으로 하지 않았다. 2007년부터 본격적으로 ISA100.11a를 기반으로 한 제품을 출시하기 위해 개발을 시작했고, 2010년 7월에 첫 제품을 출시하면서 본격적인 출발을 한 셈이다. 국내에서는 얼마 전 새롭게 시행된 전파법에 따른 KC 인증을 획득하고 제품을 선보이면서 본격적인 사업 진행이 늦어졌다. 이 부분에 신경을 쓰지 않는 업체들이 많았지만, 본사에서는 관련 부분을 확실하게 준비해야 한다고 판단해 시간이 좀 소요된 편이다.

후발주자라 그만큼 잘 준비해서 사업을 시작했다. WirelessHART에 비해 ISA100은 엔드유저까지 참여한 글로벌 규격이기 때문에 향후 ISA100이 우세를 보일 것으로 생각한다.

ISA100 표준의 장점을 꼽는다면?

서두에 언급했던 것처럼 공정 감시뿐만 아니라 향후 제어까지도 무선으로 통합하는 것을 목적으로 하고 있기 때문에 기술적으로 더 안정적인 면을 가지고 있다.

우선 수신민감도(Receiver Sensibility)가 더 좋다. 각 나라마다 무선 법률에 의해서 송신기의 출력과 안테나 이득을 제한하고 있기 때문에 송신기 자체의 수신 민감도가 중요하다. 수신민감도가 더 좋기 때문에 시야가 확보될 경우 600m까지 1hop으로 통신이 가능하고, 파이프 정글 같은 방해물이 많은 경우에도 50m까지 안정적으로 통신하는 것을 확인했다.

두 번째로, 같은 공간에서 2.4GHz를 이용하고 있는 통신 신호와의 충돌을 막기 위해 채널 호핑(Hopping) 기능과 채널 블랙리스트 기능을 도입해 패킷 에러 없이 안전하게 통신할 수 있다.

세 번째로, 시큐리티 면에서도 Join Key와 데이터 패킷마다 할당되는 Encode Key가 AES128bit의 미국 표준 알고리즘에 따르고 있으며, 자동 생성되고 수시로 업데이트될 뿐만 아니라 시간 동기화 또한 ‘TAI for Nonce’를 따르고 있다. 참고로 AES128bits는 패스워드의 경우의 수가 2의 128승에 해당하기 때문에, 이를 풀기 위해서는 현재 기술로는 수십 년의 세월이 필요하다고 한다.

네 번째로, 플랜트 전체의 무선 통합을 목표로 하고 있기 때문에 개발 당시부터 기존 프로토콜과의 통합에 대해서 연구했다. 기존 HART, Foundation Field bus, PROFIBUS PA, Modbus 등과의 상호 호환이 가능하다.

다섯 번째로, ISA100.11a의 듀오 캐스팅 기능과 그룹 라우팅 기능을 이용해 이중화 스타 토폴로지(Redundant Star Topology)와 고정 루트(Fixed Route)를 가능하게 해, Full Redundant 구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

여섯 번째로, ISA100 협회는 약 250개의 회사와 400명 이상의 멤버들로 구성돼 있으며 그 중 42%가 엔드유저로 구성돼 있다. ISA100.11a는 사용자(고객)의 요구를 반영한, 고객의 주도에 의해 만들어진 프로토콜이다.

마지막으로, ISA100.11a는 개방형 표준(Open Standard)으로 특정 공급자에 국한되지 않아 고객의 선택이 폭이 넓다.

현재까지의 실적은 어떻게 되나?

글로벌 시장에서 약 80사이트에 무선을 적용해 사용 중에 있다. 아직 국내에는 실적이 없으나 몇몇 고객사의 사이트 서베이를 마쳤고, 연초에 필드 테스트를 진행할 계획이다. 올 상반기에는 실적이 발생할 것으로 전망하고 있다.

무선 보급에 있어 어려운 점은?

문제는 엔드유저들의 입장이다. 아직까지 무선에 대한 두려움을 갖고 있고, 안정성에 대해서도 의심이 많다. 게다가 무선 계기가 많이 보급되려면 중심 공정에 제품이 들어가야 하지만, 아직까지는 중요하지 않은 공정에서 사용되는 경우가 대부분이다. 무선을 이용한 제어가 그래서 중요하다. 이를 극복하고자 하는 공급업체들의 노력이 계속되고 있다.

무선 기술을 이용한 제어가 가능한 시기를 예측한다면?

무선 기술을 감시뿐만 아니라 제어까지도 적용할 수 있게 될 시기는 멀지 않았다. IT 기술의 급속한 성장과 더불어 계속적으로 무선 기술이 발달하고 있다. 현재 감시단계로만 적용되는 가장 큰 이유는 배터리 때문이다. 1초 업데이트로 이용되면서 리피터 기능까지 사용하면 전력 소비가 커질 수밖에 없는데, 현재 배터리로 공급하는 무선 계기의 경우 배터리의 수명이 현저히 줄어들 수밖에 없는 실정이다. 이처럼 짧은 수명으로 인해 유지보수가 번거롭게 된다. 이를 해결하기 위해 현장에 설치되는 외부 전력 또는 태양광으로 계기에 전원을 공급하는 등 여러 가지 시도가 이뤄지고 있다.

한편, 통신 경로의 이중화와 통신 경로 설정이 가능하게 되면서 낮은 통신 지연이 곧 실현될 예정이다. 기술적으로는 2~3년 후에 무선을 제어에 이용할 수 있을 것으로 예상하지만, 성공적인 무선 제어에 관한 실적이 많지 않은 단계에서는 고객들이 신기술 도입을 꺼려할 수밖에 없다. 예를 들어 Foundation Fieldbus의 경우도 국외에서 적용한 사례들이 증가 중이며, 도입을 통해 필드 계기들의 자가진단(Self-Diagnostic)을 활용해 예기치 못한 사고를 미리 예방할 수 있고, 그로 인해 유지보수비용이 많이 줄어드는 효과를 볼 수 있다. 허나 국내에서는 아직도 Foundation Fieldbus의 안정성에 대해서 불안해하며 적용을 꺼리는 실정이다. 거의 모든 플랜트가 단 1분이라도 예기치 못한 사고로 인해 운전을 멈춘다면 금전적으로도 큰 손실을 가져다 줄 수 있을 뿐만 아니라 환경파괴 또는 인명피해를 일으킬 수 있기 때문이다. 그래서 플랜트의 신기술 도입은 그 어느 분야보다도 더 신중하게 진행된다. 무선 기술을 도입한 현장의 성공사례와 도입 후 발생된 이익축적, 예기치 못한 문제 발생시 해결 했던 노하우가 쌓이게 된다면 점점 더 많은 플랜트에서 무선 제어를 도입할 것으로 예상한다.

현재 출시된 제품이나 솔루션은 어떤 것들이 있나?

현재 출시된 제품으로는 상위 시스템과 필드 센서를 연결해 주는 무선 통합 게이트웨이, 무선 차압 전송기, 무선 게이지/절대압 전송기, 무선 차압 전송기(Remo te Diaphragm Seal Type), 무선 온도 전송기, 무선 온도 다중 채널(멀티플렉서) 등 압력, 레벨, 유량, 온도 등의 애플리케이션에 무선을 사용할 수 있다. 기존 필드 전송기가 EJX-A 시리즈인데, 무선 전송기의 경우 EJX-B라는 별도의 제품 모델 시리즈를 가지고 있다.

경쟁사에 비해 강점을 가진 부분은?

서두에 언급한 것처럼 WirelessHART의 경우 타깃 자체가 프로세스 모니터링으로 제어까지 고려해 만들어진 ISA100.11a와 다르다. 요꼬가와는 하니웰과 아즈빌 등 여러 제조사들과 더불어 통합 무선 공정 제어를 목표로 개발되고 있는 ISA100.11a를 기반으로 제품을 출시하고 있다.

ISA100.11a의 무선 통신 신뢰성과 적용의 유연성 그리고 확장의 용이함 등을 배제하고 요꼬가와의 필드 무선 솔루션의 차별점을 간단히 설명한다면, 우선 요꼬가와 전송기의 센싱 자체가 EJA 시리즈부터 사용하고 있는 디지털 센서인 실리콘 레조넌트 센서(Sili cone Resonant Sensor)라서 장기간 안정성(Long Term Stability)과 정밀도(Accuracy)가 기존에 나와 있는 모든 차압, 게이지 압력 전송기 중 으뜸이다.

그리고 무선신호를 유선신호로 변환해 연결해주는 무선 통합 게이트웨이에 게이트웨이와 백본 라우터가 통합돼 있어 소규모 필드 무선 적용시 금액이 저렴하고 공간도 절약할 수 있다. 2011년 초에 분리형도 출시돼 필드 무선 규모 확장시 더 편리하게 이용할 수 있다.

또한 배터리의 경우 범용 산업 배터리를 이용하고 있기 때문에 G마켓, 옥션, 11번가 등의 인터넷 쇼핑몰에서도 쉽게 구입이 가능하며 가격 또한 매우 저렴하다. 배터리 케이스 자체도 방폭 인증을 받았기 때문에 현장에서 분리가 가능해 유지보수가 편리하다. 게다가 요꼬가와의 무선 전송기는 한국 전파법에 따라 KC 인증을 모두 완료했다.

아무래도 무선은 신뢰성이나 안정성 부분에서 사용자들이 많은 의심을 할 수밖에 없는데, 이를 충족하기 위한 방안은?

유선이든 무선이든 네트워크 안의 데이터 패킷 충돌을 막기 위한 기술이 개발돼 있다. ISA100.11a에서는 TDMA, CSMA/CA, CCA 방식을 적용해 데이터의 충돌을 피하고 있으며, 경로의 이중화를 위해 유니 캐스트, 듀오 캐스트 방식, 고정 루트를 위해 그룹 라우팅 방식을 적용하고 있다.

플랜트 무선 통신 시장의 최근 트렌드를 꼽는다면?

온도, 압력측정에 있어서 그동안 케이블 설치가 힘들어 오프라인으로 운영자가 매일 순찰하며 수동으로 관리했던 계기들의 무선 도입이 늘어나고 있으며, 측정 장소와 제어실의 거리가 멀어 설치비용이 많이 드는 경우와 이동형 설비에서 이용이 점차 증가하고 있다.

경제 전망이 좋지 않은데 사업 진행에 별다른 영향은 없을지?

경제 상황이 좋지 않으면 기업들의 설비투자 또한 줄어들 수밖에 없지만, 무선 필드 계기의 경우 기존 유선 필드 계기에 비해 계기 자체 금액은 더 비싸 부수적으로 소비되는 현장의 배전반(Junction Box), 멀티 케이블, 랙(Rack) 룸의 터미널 블록, 터미널 블록 등의 자재비용과 설치비용이 크게 상쇄된다. 또한, 자가진단기능 및 자산관리시스템을 통해 통합 관리가 가능하기 때문에 유지보수 비용이 줄어든다. 초기 설비투자비용, 운용비용 절감의 효과가 있어 설비 보수 및 투자시 장점으로 다가올 수 있다.

현재 글로벌 시장과 한국의 사업전략과 어떤 차이가 있나?

무선 필드 솔루션의 도입이 국내 시장보다는 국외에서 더욱 활발하게 진행되는 실정이다. 보수적인 한국 시장에서의 전략은 플랜트 전체를 모두 무선으로 통합하는 방법보다는 기존의 유선을 그대로 적용하면서 장소가 협소해 케이블 설치가 힘든 곳, 거리가 멀어 설치비용이 많이 드는 곳, 환경감시, 스타트업·트러블슈팅 기간에 일시적인 감시가 필요한 곳, 움직이거나 회전하는 측정 포인트 등의 적재적소에 무선계기의 적용을 제안하고 있다.

올해 마케팅 계획은?

올해는 고객 방문을 통해서 요꼬가와의 필드 무선 솔루션에 대해 소개할 수 있는 기회를 많이 가지고자 노력할 것이다. 고객들과의 대화를 통해서 얼마나 무선 통신에 대해 부정적인 견해를 가지고 있는지 알게 됐다. 우선은 무선 센서 프로토콜인 ISA100.11a의 소개와 함께 이것이 적용된 요꼬가와전기의 무선 필드 계기의 안정성과 신뢰성에 대해서 알릴 것이다.

향후 제품 출시 계획은 어떻게 잡혀있나?

고객의 플랜트에 요구되는 성능이나 품질은 가동 후에도 고객의 요구에 따라 변화해 나간다. 또 무선 필드 솔루션에 대한 기술들은 날마다 계속 발전하고 있으며, 그 발전된 기술들을 다시 제품에 적용해 이용 가능한 애플리케이션의 범위가 넓어지고 있다. 요꼬가와전기에서는 이러한 플랜트의 지속적인 발전을 가능하게 하는 제품을 제공할 것이고, 계속해서 신기술을 개발하고 도입해 새로운 애플리케이션에 대응할 것이다. 향후에는 Foundation Fieldbus, HART, PROFI BUS 등의 공정자동화용 통신 프로토콜뿐만 아니라 공장자동화용 프로토콜로 또는 향후의 새로운 분야의 프로토콜에 대응할 수 있도록 할 계획이다. 올해 초에 통신거리 향상과 배터리 수명이 향상되는 R2.0의 무선 트랜스미터가 출시될 예정이며, 통합 게이트웨이를 게이트웨이와 백본 라우터로 분리해 규모에 대한 확장에도 용이하게 할 예정이다. 또한 전이중화(Full Redundant) 구성을 통해 통신의 신뢰성을 더욱 향상시킬 것이다.

[월간 FA저널 ()]

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