오픈소스의 유연성과 혁신을 수용하여 새 시대를 열어가는 산업 자동화 분야
오픈소스 기술의 통합이 점점 더 확대됨에 따라 산업 자동화 분야는 놀라운 변화를 경험하고 있다. 이러한 변화는 첨단 제조 및 생산 공정의 진화하는 요구에 대응할 수 있는 더 유연하고 확장 가능하며 비용 효율적인 솔루션에 대한 수요가 증가하면서 나타난 결과이다.
독점적이고 경직된 시스템으로부터 벗어남으로써, 산업계는 오픈소스 플랫폼이 제공하는 다양한 이점들을 누릴 수 있게 되었다. 이 글에서는 오픈소스 솔루션이 자동화를 어떻게 재구성하고 있으며, 왜 이들이 산업 발전의 초석이 되고 있는지를 살펴본다.
오픈소스가 산업 분야에 가져온 새로운 이점
전통적인 솔루션과 달리, 오픈소스 도구는 더 큰 유연성을 제공하여 엔지니어와 제조회사가 저마다의 요구 사항에 맞는 시스템을 구축할 수 있도록 한다. 오픈소스 기술은 특히 기성 제품이 특정 애플리케이션의 복잡성과 특수성을 충족하지 못하는 산업 분야에서 큰 장점을 발휘한다.
오픈소스의 가장 주목할 만한 장점은 비용을 크게 절감할 수 있다는 점일 것이다. 값비싼 라이선스 비용과 지원 계약이 필요 없기 때문에, 기업은 초기 투자 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 장기적인 유지보수 비용 또한 줄일 수 있다. 그 결과, 예산이 제한된 중소기업들도 첨단 자동화 기술에 접근할 수 있게 되어, 산업 분야에서 한때 고비용의 독점 시스템에 의존해야 했던 경쟁 영역이 이제는 어느 정도 평등해질 수 있게 되었다.
오픈소스 자동화 솔루션은 다양한 산업 표준 프로토콜을 지원하고, 상호 운용성을 향상시키며, 원활한 운영을 보장하고, 불필요한 비용을 초래하는 사일로(silo)화를 방지함으로써 여러 이기종 시스템 간의 원활한 통합을 가능하게 한다. 일반적인 인식과는 달리, 오픈소스 플랫폼은 투명성을 통해 보안을 강화하는 경우가 많으며, 취약점을 더 빠르게 식별하고 해결할 수 있게 해준다.
또한, 특정 공급회사에 종속되는 벤더 락인(vendor lock-in)을 제거하여, 기업이 단일 벤더에 얽매일 필요 없이 자신이 원하는 서비스 제공회사를 선택하고 솔루션에 적응할 수 있도록 유연성을 제공한다.
첨단 자동화를 위한 최신 하드웨어
소프트웨어 외에, 오픈소스 하드웨어 플랫폼도 산업 자동화 분야에서 점점 더 주목을 받고 있다. 이러한 장치는 유연성과 확장성을 제공하여 기업이 독점적인 설계에 구애되지 않고 맟춤형 자동화 시스템을 구성할 수 있게 해준다.
KUNBUS Revolution Pi
레볼루션 파이(Revolution Pi, RevPi)는 라즈베리 파이 컴퓨팅 모듈(Raspberry Pi Compute Module)을 기반으로 제작된 혁신적인 산업용 PC이다. 이 오픈소스 하드웨어 플랫폼은 MQTT, 모드버스(Modbus), OPC UA, 이더넷/IP(EtherNet/IP) 등 다양한 산업용 통신 프로토콜을 지원하여 뛰어난 적응성을 제공한다
RevPi의 모듈형 구조 특성으로 인해, 다양한 제조 환경의 특정 요구사항에 대응하여 손쉽게 맞춤형 구성 및 확장이 가능하다. 예컨대 제조회사는 이러한 장치를 여러 생산 라인을 관리하거나, 다양한 센서들로부터 데이터를 수집하는 중앙제어장치(central controller)로 사용할 수 있다.
아두이노 옵타(Arduino Opta)
아두이노 옵타는 자동화 애플리케이션을 위해 설계된 소형 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)이다. 아두이노(Arduino)는 사용자 친화적인 개발 보드로 이미 잘 알려져 있으며, 이 오픈소스 솔루션은 다양한 산업 자동화 요구 사항을 충족하는 자연스러운 솔루션으로 제공된다.
옵타는 아두이노 에코시스템의 단순성과 산업 환경에서 요구되는 견고함을 잘 갖추고 있다. 이는 소규모 자동화 프로젝트에 특히 유용하며, 컨베이어 벨트 자동화 또는 소형 공장의 포장 라인 제어와 같은 솔루션을 빠르게 프로토타이핑 하는데 적합하다.
자동화 제어에서의 오픈소스 소프트웨어
소프트웨어는 산업 자동화 시스템을 관리하는 데 있어서 오래 전부터 핵심적인 역할을 해왔으며, 오픈소스 옵션들은 점점 더 맞춤형 제어 시스템을 보다 쉽게 구현할 수 있도록 만들고 있다. 산업 환경에서 자동화 제어를 위한 몇 가지 주요 오픈소스 소프트웨어 솔루션들을 소개하면 다음과 같다.
제퍼 RTOS: 제한된 리소스를 가진 임베디드 기기용으로 설계된 경량의 실시간 운영 체제(RTOS)다. 제퍼(Zephyr)는 소형 메모리 풋프린트와 높은 구성 가능성을 제공하여, 고속 분류 시스템 또는 정밀 제어 기계와 같이 밀리초(millisecond) 단위의 정확도가 필수적인 산업 애플리케이션에 이상적인 솔루션을 제공한다.
FreeRTOS: 마이크로컨트롤러(MCU) 기반 자동화에서 널리 사용되는 FreeRTOS는 사용 편의성과 광범위한 에코시스템으로 잘 알려진 오픈소스 RTOS이다. 특히 여러 마이크로컨트롤러가 함께 작동하여, 공장이나 생산 시설 전반에 걸쳐 복잡한 프로세스를 관리하는 분산 제어 시스템에 적합하다.
실시간 리눅스(real-time Linux): 보다 까다로운 산업 작업을 위해, 실시간 리눅스는 완전한 운영체제의 기능과 실시간 애플리케이션에 필요한 결정론적 성능을 결합한다. 리눅스 커널을 수정함으로써, 이 버전의 리눅스는 낮은 지연시간 성능을 보장하면서도 표준 리눅스 환경의 유연성과 견고함을 유지한다. 이는 특히 비전 기반(vision-based) 품질 검사 또는 로봇 공학과 같이 실시간 데이터 처리가 중요한 애플리케이션에 매우 유용하다.
오픈소스 소프트웨어는 제어 시스템 자체로도 확장된다. 기존의 감시 제어 및 데이터 수집(SCADA) 시스템과 비교해 보면, Rapid SCADA와 같은 플랫폼은 더 유연하고 다재다능한 대안을 제공한다.
Rapid SCADA의 개방형 아키텍처는 특히 맞춤형 구성이 중요한 산업 분야에 매우 가치가 있으며, 예를 들어 수처리시설(정수장), 에너지 관리 시스템, 및 환경 모니터링과 같은 분야에 활용될 수 있다.
산업자동화 소프트웨어의 또 다른 중요한 발전은 로봇 운영 체제(Robot Operating System, ROS)에서 파생된 오픈소스 프레임워크인 ROS-Industrial의 부상이다. ROS-Industrial은 ROS를 산업 환경에 도입하여, 공장 현장에서 로봇 팔, 자동화된 컨베이어 및 기타 로봇 시스템을 제어하고 프로그래밍할 수 있는 강력한 플랫폼을 제공한다.
원활한 데이터 흐름을 보장하기 위한 통신 프로토콜
어떠한 자동화 시스템에서든 기기 간 원활한 통신은 필수이다. OPC UA 및 MQTT와 같은 오픈소스 통신 프로토콜은 강력하고 표준화된 방법을 제공함으로써 기기들이 실시간으로 데이터를 교환할 수 있도록 돕는다.
OPC UA는 보안성과 다양한 기기와의 호환성 때문에 산업 자동화에서 인기 있는 프로토콜이다. MQTT는 경량 프로토콜로, 특히 기기들이 넓은 지역에 분산되어 있거나, 네트워크 신뢰성이 우려될 수 있는 사물인터넷(IoT) 애플리케이션에 유용하다.
맺음말
산업 분야가 계속 발전함에 따라, 오픈소스 기술의 역할은 더욱 확대될 것이다. IoT, 인공지능(AI), 그리고 머신러닝(ML)의 지속적인 발전과 함께, 오픈소스 플랫폼은 더욱 강력한 영향력을 발휘하며 차세대 산업 자동화 시스템에 필요한 유연성과 지능을 제공하게 될 것이다. 오픈소스 운동은 단순한 트렌드가 아니라, 산업 분야의 제어, 최적화, 그리고 혁신에 대한 사고 방식을 근본적으로 변화시키고 있다.