2013년 차세대 사양 발표 준비

MECHATROLINK 협회가 매년 개최하는 기술 세미나를 통해 국내 고객들을 만났다. 이번 세미나에서는 MECHATROLINK의 국내외 표준 관련 취득 추진 건, 세이프티 인증 획득, FPGA 및 마이크로프로세서 지원, 차세대 사양 등에 대한 언급이 이뤄졌다. 행사를 주도한 다나카 타케시 협회장에게 향후의 계획에 대해 들어봤다.

MECHATROLINK 협회의 근황은 어떤가?

회원사가 계속 증가해 지난해에 1,000번째 회원사를 맞이한 것이 최근의 가장 큰 뉴스였다. 1,000번째 회사는 중국 북경에 위치한 CNC 기업으로, 직접 방문해서 기념행사도 진행했다.

전체 회원사 추이를 보면 MECHATRO LINK가 일본에서 시작한 것이라 일본이 가장 많고 한국이 두 번째였으나, 지난해부터 상황이 바뀌어서 중국이 두 번째로 올라오고 한국은 조금 주춤한 상황이다.

중국은 요즘 비약적인 발전을 하고 있으며 회원사 수가 점점 늘어나서 지난해의 경우 100곳 정도가 새롭게 가입했다. 분야로 보면 공작기계, CNC 관련 회원사가 특히 늘어나고 있다.

그렇다면 중국에서의 MECHATROLINK 관련 제품 개발 추세는?

중국에서는 많은 회원사들이 컨트롤러 개발을 진행 중이다. 작년 같은 경우 마스터 제품으로 10개 회사의 제품이 완료됐다. 올해는 그것보다 더 많은 제품이 개발될 것으로 예상한다.

최근 국내외 표준 획득을 추진 중인데?

최근 국제 표준 규격인 IEC에 등록하기 위한 활동을 추진 중이다. 특히 우리는 오픈 네트워크 분야로 추진하고 있다. 현재 관련 국제 투표가 순조롭게 진행 중이며, 2013년에는 정식 등록을 예상하고 있다.

이와 함께 국제 시장에서 영향력이 큰 중국 시장을 고려해, 중국의 국내 표준인 GB 마크를 획득하고자 추진 중이다. 이를 위해 중국 동북부 심양에 MECHAT ROLINK 인증기관을 설립해서 중국시장에 대응할 수 있도록 하고 있다.

뿐만 아니라 한국에서도 KS 인증을 받기 위한 활동을 진행 중이다.

KS 인증은 언제 마무리할 생각인가?

협회로서는 우선 IEC 국제 표준 규격을 먼저 취득한 후 그 내용을 바탕으로 KS 인증을 신청할 예정이다. 특히, 한국 같은 경우는 3~5년 주기마다 KS 개정이 이뤄지기 때문에, 당분간은 IEC에 집중하고 향후 KS 인증을 마무리할 것이다.

세이프티 규격의 인증도 최근 TUV에서 받았다고 들었다.

MECHATROLINK 협회의 세이프티 기술부회는 필드 네트워크 MECHATRO LINK의 안전 규격을 지원하는 통신 프로토콜로서 MECHATROLINK 세이프티 프로토콜의 사양을 종합하는 활동을 해왔다. 최근 본 사양이 IEC 61508(안전도 수준 SIL3)의 요구 사양을 만족한다는 사실을 TUV를 통해 확인받아 콘셉트 인증(Concept Approval)을 획득했다. MECHATRO LINK 세이프티에서는, 표준의 MECHATROLINK 대응 마스터, 슬레이브 간에 행해지는 통신 프로토콜과 안전 마스터, 안전 슬레이브 간의 통신이 동일 네트워크 내에서 이뤄지기 때문에, 안전 마스터(PLC), 안전 슬레이브(안전 I/O 등)를 기존 시스템에 추가 접속하는 것으로 안전 시스템의 구축이 가능하다. 또한, EN13849-1에 대해서도 향후 검토를 진행시켜 나갈 예정이다.

이제 규격을 인증 받았기 때문에 회원사들이 대응 제품을 생산해서 양산 후 보급하는 일이 과제로 남아 있다. 아직까지 이에 대응한 제품은 정식으로 나온 것이 없고, 회사별로 개발 중인 것으로 안다. 그 중 야스카와전기의 경우 SERVO PACK이 하드와이어 형태의 세이프티만 진행하고 있기 때문에, 네트워크상의 세이프티 같은 경우는 좀 더 시간이 걸릴 것으로 예상한다.

FPGA로도 MECHATROLINK 구현이 가능하게 됐는데?

기존에는 통신 ASIC을 협회에서 전용으로 개발했었다. 이제부터는 IP 코어 개발에 FPGA를 이용해 자일링스사의 제품으로 MECHATRO LINK-Ⅲ를 구현할 수 있도록 했다. 이후에는 알테라사의 FPGA로도 개발할 수 있도록 추진 중이다.

그리고 마이크로프로세서에서도 ME CHATROLINK의 통신 기능을 이용할 수 있게 하려고 TI, 프리스케일, 르네상스 등의 업체와 작업을 추진 중에 있다.

이렇게 계획된 로드맵에 따라 MECHAT ROLINK 통신 제품이 개발되면 더 간단하고, 저비용으로 제품을 개발할 수 있을 것이다. 하드웨어적으로는 변함없이 소프트웨어적으로만 변화를 줘도 ME CHATROLINK를 지원할 수 있게 되는 것이다.

차세대 MECHATROLINK 사양 개발도 한창인데?

2013년 하반기 가을쯤에 차세대 ME CHATROLINK의 사양을 발표할 것이다. 그리고 2014년 봄쯤에 적용한 제품을 발표할 예정이다. 사양에 대해선 현재로서는 명확하게 정해진 것이 없다. 전송속도, 통신방식 등에 대해 여러 가지 가능성을 놓고 연구평가를 진행 중이다. 다만 차세대 MECHATROLINK에서 가장 중요시하는 것은 모션에 대한 신뢰성이다. 신뢰성에 중점을 두고 사양을 확정해 나갈 것이다.

현재 MECHATROLINK 중에서 가장 많이 사용되는 것은?

현재 시장에서는 MECHATROLINK-Ⅱ 제품이 가장 많이 사용되고 있다. 10메가의 전송속도만 해도 지금은 충분한 성능을 내기 때문이다. MECHATROLINK-Ⅲ는 점점 점유율을 높여가는 중으로, 작년에는 13% 정도를 차지했으며 내년에는 20% 정도까지 점유율을 늘릴 계획이다.

MECHATROLINK-Ⅱ와 Ⅲ의 차이는 무엇인가?

MECHATROLINK-Ⅱ는 0.25msec부터 8msec의 전송주기를 지원하며, 최대 30노드를 연결할 수 있는 버스 연결 네트워크다. 현재 각 제조사로부터 다양한 마스터 제품, 슬레이브 제품이 발매되고 있어 제품 선택의 폭이 매우 넓다.

MECHATROLINK-Ⅲ는 물리층에 이더넷을 채용해 31.24μsec부터 64msec의 광범위한 전송 주기를 지원하고 있다. 또한 최대 62노드의 접속과 캐스케이드/스타 등의 높은 자유도의 토폴로지를 지원할 수 있다.

MECHATROLINK의 장점은?

첫 번째, 오픈 네트워크로서 통신 사양이 모두 홈페이지에 공개돼 있으며, 회원이 되면 모든 기술 자료를 다운로드 할 수 있고, 자유롭게 마스터, 슬레이브 기기를 개발할 수 있다.

두 번째, 높은 신뢰성을 갖고 있다. 시스템 내부의 동기성을 ASIC으로 보장하기 위해 마스터 컨트롤러에서 용이하게 동기 제어를 실현할 수 있다. 재시도 기능을 탑재해 통신 에러가 발생한 경우라도 자동으로 검출, 그 전송 주기 안에서 재전송 처리를 실행한다. 또한 노이즈나 진동에 강한 새로운 공업용 커넥터와 케이블을 채용하고 있다.

세 번째, 비용이 적게 든다. 개발자는 ASIC 액세스 드라이버와 샘플 애플리케이션 등 개발에 필요한 소프트웨어와 하드웨어의 표준회로도 등을 홈페이지에서 무료로 다운로드 할 수 있다. 또한 제품 사용자에게는 모션 네트워크와 I/O 네트워크를 통합하는 최적의 배선 절약 시스템을 제공해 시스템 비용 절감에 공헌한다.

네 번째, 개발이 용이하다. 마스터, 슬레이브 기기에 각각 ASIC를 탑재해 통신을 실현하고 있다. 통신 처리를 ASIC이 담당하므로 풀 소프트웨어로 장착하는 마스터의 경우와 비교해 쉽게 제품에 몰입할 수 있다. 또한 개발에 필요한 각종 툴이 정비돼 있어 개발 시간을 단축할 수 있다.

다섯 번째, 풍부한 지원 제품을 들 수 있다. 세계적인 제조사들이 풍부한 제품을 출시하고 있어 이를 조합해 시스템을 구축할 수 있다.

여섯 번째, 일본에서 개발한 네트워크라는 점이다. 일본의 높은 기술력과 신뢰성이 안심하고 사용할 수 있는 환경을 제공한다.

요즘 국내에서 인기를 끌고 있는 EtherCAT과 경쟁은 피할 수 없을 텐데?

최근 협회에서는 EtherCAT과 MECHAT ROLINK-Ⅲ를 노이즈 테스트 위주로 비교하는 실험을 진행했다. 결과적으로 MECHATROLINK-Ⅲ가 우수한 것으로 나타났다.

첫 번째 실험에서는 운전 지령 중에 노이즈를 가했을 때 MECHATROLINK-Ⅲ가 EtherCAT에 비해 노이즈 내성이 2배 높은 것으로 나타났다. 하나의 마스터로 2개의 슬레이브를 구동시키는데 있어 MECHATROLINK-Ⅲ는 5,000V 범위에서 정상 작동했지만, EtherCAT은 2,500V 이상을 넘어가면 이상이 발생했다.

두 번째 실험에서는 마스터 2대를 이용해서 원호 보간으로 궤적 그리는 도중에 노이즈를 인가했다. MECHATROLINK-Ⅲ는 아무런 이상 없이 2개의 원을 그려냈지만, EtherCAT은 노이즈가 유입된 시점을 확대해보니 뒤틀린 모양이 나타났다. 이처럼 이상이 있었지만 에러 검출이 되지 않았고 정상적인 운용으로 나타났다는 문제도 있다.

MECHATROLINK는 설계 단계부터 노이즈 내성을 고려해 설계했기 때문에, I/O를 바탕으로 한 EtherCAT보다 더 신뢰성을 가진다고 볼 수 있다.

EtherCAT은 반도체에서 물류 시장으로 확장하는데 성공적인 행보를 걷고 있다. ME CHATROLINK는 어떻게 할 생각인가?

일본 도요타 자동차 내에 자체 물류 시스템이 있다. 이 부분에 우리가 많은 투자를 했으며, 이를 통해 물류 시장에서의 입지를 넓혀가고 있다.

MECHATROLINK-Ⅲ 제품이 가장 많이 공급되는 곳은?

일단 한국에서 가장 큰 시장은 한미반도체다. 이곳은 거의 전 공정이 MECHAT ROLINK-Ⅱ 시스템으로 운영되고 있는데, 이번에 상당 부분에서 Ⅲ를 제안하면서 바꿔나갈 수 있도록 진행 중이다.

한국에서 타 네트워크에 비해 보급속도가 느린 것 같은데?

협회로서는 느리다고 보지 않는다. 현재 보급 계획은 서보와 관련해서 야스카와전기 모터가 많이 보급된 상황이기 때문에, 이를 기반으로 상위 장치를 ME CHATROLINK로 교체하는 작업을 진행 중이다.

최근 새로운 분과가 설립된 것으로 알고 있다.

PC 기술부회라는 분과가 새로 설립됐다. 이 분과는 PC 기반 모션 컨트롤을 중점적으로 진행하기 위해 발족한 기관이다. 여기서는 일단 PC를 이용한 제어, 예를 들어 소프트 PLC, 모션 펑션 블록, 모션 소프트웨어, RTOS 등에 대한 정보를 각사와 공유하면서 관련 업무를 진행 중이다.

현재 한국에서는 델타타우, 아진엑스텍, 커미조아, 파스텍, 컨벡스 등이 PC 기반의 컨트롤러를 릴리즈하고 있다.

향후 한국에서의 활동계획은?

기본적으로는 해오던 것을 꾸준히 추진할 것이다. 매년 오토메이션월드 전시회에 참가하고, 기술세미나를 개최하며, 홈페이지를 통한 정보 전달 및 회원사와의 주기적인 이메일 통신 등을 통해 더 많은 곳에서 MECHATROLINK를 사용하도록 할 것이다.

[월간 FA저널 ()]

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