출처 : https://kaizen-navi.biz/featured-it-trends/what-is-industrial-iot

 

최근 다양한 업계에서 주목받은 IoT 기술. 기업은 물론 최근에는 일반 가정에서도 볼 수 있는 친숙한 디지털 기술 중 하나이다.

 

제조업에서도 IoT가 활용되고 있다. 특히 제조에 특화된 IoT를 ‘인터스트리얼 IoT’라 부르며, DX 및 스마트 팩토리를 실현하는 데 꼭 필요한 기술이라 할 수 있다.

 

인더스트리얼 IoT(IIoT)란 어떤 기술일까. 일반적인 IoT와의 차이와 도입 시 얻는 이익을 소개한다.

 

1. 산업용 IoT(IIoT)란 무엇인가?

 

산업용 IoT(이하, IIoT)를 설명하기 전에 애초에 IoT란 어떤 기술일까? IIoT와의 차이를 포함하여 확인해본다.

 

1-1. IoT란? 사물인터넷

 

IoT(Internet of Things)란 온갖 사물을 인터넷과 연결시키는 개념이라 할 수 있다. 컴퓨터(디바이스)끼리는 물론, 센서, 카메라, 제조기기, 사람, 다른 기업 등 다양한 사물과 연결함으로써 새로운 방향성과 가치관을 창출한다.

 

‘센서 및 카메라로 얻은 정보를 실시간으로 태블릿PC로 보내 이용자에게 알리는’ 등 IoT를 활용하면 멀리 떨어진 곳의 정보도 실시간으로 알 수 있다.

 

친숙한 예로는 ‘애완동물 지킴이 카메라’나 ‘외출한 곳에서 목욕물 데우기’ 등이 있으며, 일상생활에서 가장 가까운 디지털 기술이라 할 수 있다.

 

1-2. IIoT란? 제조업을 위한 IoT

 

IIoT(Industrial Internet of Things)란 산업용(Industrial)에 특화된 IoT를 말한다. 구조 및 방식 자체는 일반적인 IoT와 다를 바 없지만, 대규모 제조 환경에서도 버틸 수 있도록 안전성 및 제어 수준 등이 강화되었다.

 

‘24시간 가동되는 이상 감지 센서’나 ‘공장 전체의 데이터 송수신’ 등에 활용되어, 작업의 효율 향상과 자동화를 꾀할 수 있다.

 

1-3. IoT와의 차이는 특화하기 위한 조건의 차이

 

IoT와의 차이는 공업용으로 특화되었는지를 통해 알 수 있다. 제조ㆍ운송ㆍ물류와 같은 현장에서의 작업에 대응하려면 다음의 조건을 충족해야 한다.

 

- 상시 가동

- 오류 및 문제에 대응할 수 있는 견고함

- 안정성

- 접근 레벨 제어

- 통신 네트워크를 유지하는 데 필요한 네트워크 대역폭

 

공장에서는 항상 설비가 가동된다. 그러므로 상시 가동 시에도 에러가 발생하지 않는, 견고함과 안정성이 요구된다.

 

또한 중요한 기밀 사항도 많기 때문에, 접근할 수 있는 사람도 제한해야 한다.

 

그리고 그러한 대규모 통신 네트워크를 유지하기 위한 충분한 네트워크 대역이 필요하다.

 

산업용으로 활용한다면 최소한 위와 같은 조건이 필요하며, 이는 IoT와 다른 조건이라 할 수 있다.

 

2. IIoT를 도입하는 데 필요한 조건

 

IIoT를 도입하려면 ‘IoT와의 차이’에서 소개한 조건을 충족해야 한다. 그중에서도 ‘통신 네트워크를 유지하는 데 필요한 네트워크 대역폭’은 IIoT를 도입하는 데 꼭 필요한 요소다.

 

네트워크가 너무 오래되면 IIoT의 부하에 견디지 못하여 실시간 정보 처리가 불가능하다. 최소한의 과제로서, IIoT를 취급하기 위한 통신 환경을 요구한다.

 

또한 그와 더불어 시큐리티 대책도 필요하다. IIoT에서는 네트워크를 통해 외부와 연결되기 때문에, 부정한 접근이 있을 수 있다. 중요한 데이터를 지키기 위해서도 견고한 시큐리티 프로그램이 필요하다.

 

그리고 그것을 취급하려면 디지털 인재도 필요하다. 도입만 하는 거라면 전문 기업에 맡겨도 되지만, 그것만으로는 문제가 발생했을 때 대처하지 못하여 충분히 활용할 수 없다.

 

그밖에도 도입 비용 문제 등도 있는데, 먼저 ‘네트워크 과제’ ‘시큐리티 과제’ ‘디지털 인재 과제’를 해결하는 것이 IIoT를 도입하는 데 필요한 조건이라 할 수 있다.

 

3. IIoT가 실현할 수 있는 사항 및 장점

 

IIoT가 도입되면 어떤 일이 가능해질까? 도입하면 얻게 되는 이익을 소개한다.

 

3-1. 업무 효율ㆍ품질 향상

 

첫 번째는 업무 효율 향상이다. 아날로그 관리가 디지털 관리가 됨으로써 작업 시간이 단축된다. 자동화로 인해 작업원도 여유가 생겨 다른 작업을 함으로써 생산성을 향상할 수 있을 것으로 기대된다.

 

또한 센서를 통해 제조를 감시함으로써 문제에 신속하게 대처할 수 있다. 만에 하나 불량품이 발생하더라도 곧바로 센서가 감지하여 설비를 정지함으로써 불량품을 다음 공정으로 보내지 않는다. 기록을 함으로써 원인을 규명하기 쉬워지고, 불량품의 발생량을 줄임으로써 제품의 품질을 유지한다.

 

그밖에도 ‘다른 부서와 원활하게 정보를 공유하여 효율을 향상’하거나 ‘재고 상황을 관리함으로써 품질의 열화를 방지’하는 등, 다양한 형태로 제조 업무를 지원할 수 있다.

 

3-2. 제조 현장의 사고를 미연에 방지

 

두 번째는 사고 및 문제 예방이다. 기록을 통해 상황을 분석하고, 사고 및 문제가 발생하기 전에 대처할 수 있다.

 

예를 들어, 설비의 경년 열화에 대해 살펴보자. 도입된 시기나 가동 시간, 과거의 데이터 등을 가지고 계산하여, 설비의 소모 정도를 예측한다. 그리고 고장이 날 것 같으면 점검을 요구함으로써 설비가 고장 나는 것을 사전에 방지한다.

 

설비가 고장 나면 수리하기까지 시간이 걸리기 때문에, 가동할 수 없는 만큼 생산성이 떨어지게 된다. 수리 비용도 들어가기 때문에 수익률도 떨어진다. 또한 고장으로 인해 작업원이 부상을 입을 가능성도 있어, 설비 고장으로 인해 막대한 피해가 생길 수 있다.

 

그러한 사태를 방지하기 위해, 사전에 문제를 감지하고 대책을 취해야 한다.

 

그밖에도 ‘이상한 수치나 소리가 나는 것을 감지하여 사고를 예방’하거나 ‘온도 및 산소 농도를 측정함으로써 산업 재해를 예방’하는 등, IoT의 도입은 품질과 인명을 지키는 데 도움이 된다.

 

3-3. 공급체인 최적화

 

세 번째는 공급체인의 최적화다. 공급체인이 가시화되면 제품 관리와 추적을 하기 쉬워진다.

 

공급체인이란 제품이 소비자에게 전달되기까지의 일련의 흐름이다. 재료 조달에서부터 생산, 물류, 판매, 구매와 같은 흐름을 모두 IIoT를 통해 관리하고 기록한다.

 

그로 인해 다른 업종 간에 정보를 공유할 수 있게 된다. ‘부품이 부족하니 조달해 달라’ ‘다음 달까지 50개의 제품을 준비해달라’는 정보를 실시간으로 공유할 수 있다.

 

또한 구매 시 불량품이 발견되었다면, 기록을 거슬러 올라가 원인을 규명할 수 있다. 제품 로트에서 판매점을 검출하여, 자주적인 회수도 할 수 있다.

 

그밖에도 ‘잉여 재고를 보고 생산량을 결정’하거나 ‘생산 상황과 구매 기록을 통해 생산량을 예측’하는 등, 다양한 형태로 공급체인이 최적화된다.

 

4. IIoT 관련 기술

 

IIoT에는 주로 다음의 기술이 관련되어 있다. IIoT를 더 잘 이해하기 위해서라도 그러한 디지털 기술에 대해 살펴보자.

 

4-1. 5G 통신 규격

 

5G는 차세대를 이끄는 새로운 통신 규격이다. ‘5’는 5세대를 의미하며, 현재 주류를 이루고 있는 4G의 다음 세대를 뜻한다.

 

통신 규격은 주로 ‘용량’ ‘통신 속도’ ‘동시 접속 수’라는 3가지 요소를 가지고 비교하는데, 모든 요소에서 5G는 4G의 약 10배에 달한다. 즉 ‘약 10배의 데이터를, 약 10배의 속도로, 약 10배의 단말기로 보낼 수 있다’.

 

공장 전체, 더 나아가 판매점과 해외 지부 등과의 연계를 생각하면, 4G보다 성능이 뛰어난 통신 규격이 필요하다.

 

4-2. IIoT 센서

 

IIoT 센서란 이른바 감시 카메라나 감지 센서를 가리킨다. IIoT 센서를 통한 정보를 집계하여 분석한 결과를 태블릿PC 등에 표시한다.

 

물론 공장에서 사용하는 것을 생각한다면, 시판되고 있는 일반적인 센서로는 안심할 수 없다. 24시간 대응은 물론 열이나 습기, 충격 등 설치 상황에 맞는 내구성도 필요하다.

 

또한 IIoT 센서는 종류도 다양하다. 온도 센서, 광센서, 중량 센서, 근접 센서, 초음파 센서, 영상 판별 센서 등 목적에 따라 다양하다.

 

IIoT 센서가 없으면 현장 정보를 제대로 수집할 수 없다. 제조 시 사고 및 문제가 발생하는 일을 막기 위해서라도 상황에 맞는 IIoT 센서가 필요하다.

 

4-3. 시큐리티

 

시큐리티란 파이어월 등의 디지털 시큐리티를 말한다. IIoT는 외부 서버와 연결할 수 있기 때문에 외부로부터의 부정한 접근을 방지해야 한다.

 

지금까지 기업용 서버라고 하면, 일반적으로 기업 안에서만 연결되는 서버를 사용했다. 외부와는 네트워크가 연결되어 있지 않기 때문에, 외부의 부정한 접근을 걱정할 필요가 없었다.

 

하지만 IIoT를 활용하면 외부 서버와도 연결되게 된다. 그로 인해 부정한 접근이 가능하게 된다.

 

부정한 접근이 발생하면 정보 유출 및 데이터 수정, 더 나아가 데이터 암호화를 해제하기 위한 몸값 요구 등이 이루어진다. 어떠한 부정한 접근도 기업의 신용과 자산을 저해하는 피해를 입히기 때문에, 반드시 방지해야 한다.

 

지금까지 내부 서버였던 것을 IIoT로 전환할 때 시큐리티를 소홀히 하는 기업도 없지는 않다. IIoT의 도입과 더불어 시큐리티 대책을 세울 수 있는 디지털 인재를 획득해야 한다.

 

4-4. 엣지 컴퓨팅

 

엣지 컴퓨팅이란 메인 서버와는 따로 서버를 준비하고, 그 안에서 데이터를 가공한 후 송신함으로써 데이터 처리에 대한 부담을 줄이는 네트워크 기법이다. 단말기 가까이에서 처리하기 때문에 ‘엣지 처리’라고도 한다.

 

아무리 5G나 최첨단 컴퓨터를 활용해도 대규모 데이터를 처리하는 데에는 시간이 걸린다. 따라서 서버에 가해지는 부담도 크기 때문에, 실시간으로 통신하기 어려워진다.

 

그러므로 사전에 데이터를 처리함으로써 데이터량을 줄인다. 송신된 데이터량이 적으면 서버에 대한 부담이 줄어들어, 문제없이 실시간으로 통신할 수 있게 된다.

 

대규모 데이터를 취급하는 IIoT이기 때문에 더더욱 엣지 컴퓨팅이 필요하다.

 

4-5. AI

 

AI는 인공지능을 뜻한다. 다양한 상황을 학습시킴으로써 사람처럼 기계가 스스로 생각하고 행동한다.

 

IIoT를 활용하면 공급체인 전체를 파악할 수 있게 되는데, 수집한 정보를 모두 분석하는 것은 쉬운 일이 아니다. 또한 그러한 분석을 실시간으로 수행해야 한다는 점을 생각하면, 사람의 힘으로는 도저히 불가능한 일이다.

 

따라서 AI를 통해 관리를 지원하도록 한다. 방대한 데이터도 AI를 통해 분류 및 분석하면 관리하기 쉬워진다.

 

그밖에도 ‘생산 상황을 통해 생산 계획을 세우’거나 ‘설비의 마모 상태를 보고 점검을 제안’하는 등의 일도 AI가 수행하게 할 수 있다.

 

IIoT의 성능을 충분히 끌어내기 위해서라도 AI는 꼭 필요한 요소라 할 수 있다.

 

5. 정리 : 제조 현장의 사물을 연결하는 제조업을 위한 IoT

 

IIoT란 산업에 특화된 IoT를 의미한다. 일반적인 IoT에 비해 ‘상시 가동’ 및 ‘견고함’, ‘안정성’ 등도 겸비하고 있다.

 

도입하게 되면 업무 효율과 품질을 향상할 수 있으며, 공급체인도 최적화할 수 있다.

 

하지만 수준 높은 IoT이기 때문에, 작동시키기 위한 네트워크 환경이 필요하다. 일반적인 IoT와 같은 감각으로 활용하면 부하를 견디지 못하여 네트워크가 멈추게 된다. 도입을 검토하려면, 디지털 인재의 확보를 포함하여 철저히 준비해야 한다.

 

디지털화가 이루어지고 있는 요즘, 자동화를 통괄하려면 IIoT가 도입되어야 한다. 생산성을 더욱 높이기 위해서라도 꼭 IIoT의 도입은 필수이다.

 

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