한국내쇼날인스트루먼트가 지난달 4일, 코엑스 인터콘티넨탈 호텔에서 포항지능로봇연구소와 공동으로 『지능로봇 기술세미나』를 개최했다.

이날 행사는 사전에 예상했던 참석인원의 두 배를 넘는 인원이 참가를 신청, 중도에 참가접수를 중단하는 해프닝이 벌어질 정도로 여러 글로벌 기업들이 올해 개최한 갖가지 이벤트 가운데 보기 드물게 ‘대박’을 낸 즐거운 이벤트로 기록됐다.

로봇 산업을 겨냥한 NI의 행보. ‘도대체 NI가 못하는 건 뭐야?’ 라는 궁금증을 가지게 할 만큼 다양한 산업분야로 자사의 영역을 넓혀 나가고 있는 NI의 행보는 PC 베이스 자동화 기업의 행보라는 점에서 주목만할 가치가 충분하다.

취재/ 최교식 기자 cks@engnews.co.kr

이날 행사는 포항지능로봇연구소 염영일 소장을 비롯한 두산인프라코아, 광운대학교, 국민대 무인차량로봇연구센터 등에서 관련 전문가들이 발표자로 나서 로봇전문 세미나로서의 면모를 보여줬다.

포항지능로봇연구소의 염영일 소장의 『로봇의 발전사와 현황, 그리고 미래』라는 주제 강연에 이어 한국NI 측에서 지능로봇을 위한 소프트웨어 플랫폼으로서의 LabVIEW와 하드웨어 플랫폼 CompactRIO를 집중 소개했다.

특히 NI는 이날 행사 내내 자사가 제품의 설계단계부터 배포단계에 이르기까지 모든 소프트웨어와 하드웨어를 제공하는 기업임을 강조했다.

병렬, 멀티코어, 리얼타임 프로그래밍의 LabVIEW가 로봇기술 트렌드에 대응

한국NI는 병렬처리 및 멀티코어 프로세서, 리얼타임 프로그래밍을 특징으로 하는 자사의 LabVIEW가 과거 빠른 프로세서에서 멀티코어 프로세서로, 순차처리 방식에서 병렬처리 방식, 단일 랭귀지 프로그래밍에서 하이브리드 프로그래밍, 로컬 프로세싱에서 분산 프로세싱, 로우 레벨에서 플랫폼 베이스로 변화하는 로봇기술 트렌드에 대응할 수 있는 최적의 툴이 될 수 있음을 강조했다.

한국NI는 LabVIEW가 순서도 형태의 그래픽 기반 프로그래밍 개발 환경을 제공하며, 핵심기술 콤포넌트화를 통한 기술 공유, 블록다이어그램의 코드를 C 언어에서 컴파일된 것과 같은 동일한 형식의 기계어로 컴파일하는 점, 공유변수로 TCP/IP 프로그래밍 없이 간편하게 네트워크상의 데이터를 공유하는 점 등의 장점을 들어 LabVIEW의 지능형 로봇을 개발하는데 적합한 특성을 설명했다.

특히 로봇 개발자들이 직면한 가장 어려운 문제 중 하나가 동시에 여러 개의 센서로부터 데이터를 수집하고 분석하여 적절한 명령을 로봇의 모터에 전달하는 병렬 실행 프로그래밍이라는 점을 들어 자사의 LabVIEW는 지난 1998년부터 병렬수행 기능을 제공해왔으며, 코어 수에 관계없이 손쉽게 멀티코어 프로그래밍이 가능하다고 설명했다.

상용 하드웨어 플랫폼 ComoactrRIO, 개발 시간 및 비용 대폭 절감

또 자사의 PAC 제품군인 CompactRIO는 I/O 모듈과 재구성 가능한 FPGA, 리얼타임 프로세서로 아키텍처가 구성되어 있는 상용 하드웨어 플랫폼으로서, 직접 개발할 때에 비해 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있다고 말하고 FPGA가 갖는 빠르고 안정적인 처리능력과 FPGA를 이용한 병렬 프로세싱 등의 장점에 대한 설명에 비중을 실었다.

또 프랑스 Nexans Spider사의 데모 비디오를 통해 노르웨이에서 영국까지 1,200km 길이의 가스 파이프라인 설치를 위해 제작된 굴삭기 로봇의 메인 컨트롤러로 CompactRIO 3대가 사용되어 최대 1,000m 깊이에서 10~20cm의 정밀도로 작업을 수행하고 있다고 사례를 소개했다. 특히 세계적인 고교생 대상 로봇 경진대회인 『FIRST 로봇경진대회(FRC)』에서 내년부터 표준제어기 플랫폼으로 CompactRIO가 적용될 예정이라고 덧붙였다.

이어서 새롭게 출시된 Single-Board RIO에 대한 소개에서 CompactRIO의 섀시를 제거한 단일 보드 형태의 이 제품은 대량 배포 또는 크기가 작고 무게가 가벼워야 하는 어플리케이션에 적합하다고 설명하고, CompactRIO에서 개발한 코드 그대로 사용할 수 있다는 것이 큰 장점이라고 말했다.

한편 행사의 후반부에는 NI 플랫폼을 이용한 무인 자동차 개발 및 NI PXI RT 시스템을 이용한 지능 굴삭 로봇 시스템 개발, 4족 보행 로봇의 설계 및 제어, 의료용 로봇 메커니즘 개발과정 등을 주제로 한 발표가 이어졌다.

INTERVIEW

“EtherCAT 기반의 CompactRIO 확장 섀시 및 IEC-61131-3 베이스의 펑션 블록 제공 등 CompactRIO의 활용도와 사용상의 편의 대폭 향상”

한국NI PAC Specialist 정진호 과장ㆍ프로덕트 매니저 윤동원 대리

●●이번 『지능로봇 기술세미나』 는 NI가 향후의 핵심 비즈니스 영역에 로봇을 포함시키고 있다는 것으로 해석해도 되나.

그동안 NI는 제품이나 일반적인 어플리케이션에 초점을 맞춰 컨설팅 및 제품판매를 전개해왔다. 그러나 이보다 진보된 비즈니스 형태를 확보하기 위해서 그동안 우리 NI가 많은 실적을 가지고 있던 다양한 영역을 중심으로, 제품과 어플리케이션을 특정 산업분야별로 묶어서 시너지 효과를 내겠다는 것이 최근의 NI의 사업전략의 변화다. 한국에서 개최되는 이번 『지능로봇 기술세미나』는 NI의 이러한 전략변화의 연장선이라고 해석해도 좋다.

NI를 잘 모르는 사람이 NI의 하드웨어와 소프트웨어를 토탈 패키지로 사용해봄으로써 NI만의 기술적인 우수성과 편리성을 느낄 수 있게 하자는 것이 우리의 목표이며, 그러한 목표 가운데 하나로 한국시장에서는 지능형 로봇산업 분야를 타깃으로 행사를 진행하게 됐다. 따라서 지능형 로봇분야는 변화된 NI 사업전략을 보여주는 어플리케이션의 하나이며, 특별히 핵심 비즈니스라고 말하기에는 무리가 있다.

●●NI의 LabVIEW가 로봇개발에 적합한 툴이 될 수 있다는 점은 어떻게 설명될 수 있나.

지능형 로봇은 전기ㆍ전자, 제어, 정밀기계 등의 전통적인 기술과 신소재나 반도체, 인공지능, IT, BT, NT와 같은 신기술이 융합되는 대표적인 산업분야다.

현재 로봇 기술은 빠른 프로세서에서 멀티코어 프로세서로, 순차 처리 방식에서 병렬처리 방식으로, 단일 랭귀지 프로그래밍에서 하이브리드 프로그래밍으로, 로우 레벨에서 플랫폼 베이스로 트렌드가 변화하고 있다. 우리 NI가 전개해온 제품 로드맵을 아는 사람은 LabVIEW가 이러한 트렌드와 정확히 부합한다는 점을 느낄 수 있을 것이다.

LabVIEW는 임베디드 시스템이나 산업용 제어 시스템, 리얼타임 및 FPGA 시스템, 전기 및 전자기기 등을 위한 알고리즘을 개발하고 하드웨어와 소프트웨어를 통합하는 작업은 물론, 프로토타입 개발 및 시뮬레이션, 그리고 실제 사업 전개에 이르는 전체 공정에 대한 단일 소프트웨어 플랫폼으로 활용될 수 있도록 기술적인 전개가 이루어지고 있다. 특히  최근 몇 년 전부터 LabVIEW는 병렬 처리 및 멀티코어 프로세서에의 대응을 강화해오고 있으며, 이러한 특성 외에도 핵심기술의 모듈화를 통한 기술공유, 다양한 소프트웨어 및 하드웨어 연결성, 손쉬운 인터넷 기술 활용이라는 특성으로 로봇 개발을 위한 최적의 해결책을 제시할 수 있다.

●●로봇분야를 비즈니스화하기 위한 한국NI의 전략은 무엇인가.

현재 로봇은 정부 차원에서 집중적인 지원과 투자가 이루어지고 있으며, 이와 맞물려 많은 기업에서 비즈니스화를 위해 노력을 전개하고 있는 분야다. 그러나 지금까지 로봇 개발과 관련해서 종합적이고 체계화된 교육 프로그램이 없었다. NI는 사업초기 단계에 학교와 연구소 등을 대상으로 한 교육에 무게중심을 둔 사업을 전개할 예정으로, 여기에 LabVIEW와 같은 소프트웨어부터 CompactRIO와 같은 하드웨어 플랫폼을 제공함으로써 로봇기술을 발전된 형태로 산업화하는 밑바탕을 제공할 방침이다.

●●로봇을 개발하는 사람에게 NI의 LabVIEW나 CompactRIO가 줄 수 있는 메리트는 무엇인가.

가장 큰 장점은 우리 NI의 핵심기술인  LabVIEW의 편리함이다. VHDL 같은 기존의 텍스트 기반 프로그래밍 언어로 컴파일 작업을 하면 원하는 결과치를 보기까지 시간이 많이 걸린다. 그러나 LabVIEW는 시뮬레이션 기능을 통해 데스크탑에서 FPGA 어플리케이션을 바로 검증함으로써 컴파일에 소비되는 시간을 대폭 줄여준다. 또 LabVIEW는 병렬 처리가 가능하도록 설계돼 있어 각각의 코어에 대해 독립적인 설계가 가능하기 때문에 설계하기가 쉽고, 그만큼 설계 시간도 줄일 수 있다. 또 NI의 상용 하드웨어 플랫폼인 CompactRIO를 사용하게 되면 하드웨어의 디자인부터 프로토타입 제작, 소프트웨어 테스트, 시스템 테스트 검증까지 걸리는 시간이 크게 단축되며 직접 개발할 때에 비해 비용 역시 크게 절감할 수 있다.

특히 CompactRIO의 장점 가운데 하나가 FPGA 기술이다. FPGA 기술을 통해 CompactRIO는 I/O처리나 로직구동에 소프트웨어가 개입을 하지 않고, 하드웨어 레벨에서 처리속도와 신뢰성을 개선할 수 있다는 것이 큰 장점이다.

●●지난 8월 초에 개최된 『NIWeek 2008』에서 LabVIEW의 8.6 버전이 발표되면서 스캔 엔진 기능을 통해 FPGA 프로그래밍을 간소화시킨 것으로 알고 있다. LabVIEW 8.6 버전을 통해 CompactRIO의 기능이 어떻게 개선이 됐나.

LabVIEW에서는 통상 VHDL 등을 사용해서 텍스트 베이스로 작성해야 할 필요가 있는 FPGA 프로그래밍에의 대응을 지난 2003년부터 시작했다. 우리 NI에서는 FPGA를 탑재하는 것으로 I/O 제어를 자유롭게 구성할 수 있는 컨트롤러인 CompactRIO를 제공하고 있으며, 이 CompactRIO와 LabVIEW를 연동시킨 형태에서의 운용을 추진하고 있다. LabVIEW를 사용하면 그래픽 프로그래밍이 가능하긴 하지만, FPGA와 RT 프로그래밍에 관한 어느 정도의 지식이 필요했다. 그러나 LabVIEW 8.6버전에서는 FPGA 프로그래밍에 필요한 분석함수의 80%를 커버하는 Scan Engine을 이용하는 것이 특징이다. 이 Scan Engine을 이용함으로써 CompactRIO의 프로그램에 필요한 I/O를 갖춘 FPGA의 회로를 자동적으로 구성하는 것이 가능해져 FPGA 프로그래밍을 거의 행하지 않고도 FPGA를 이용할 수 있다. 따라서 이번 FPGA의 기능향상을 통해 CompactRIO가 보다 쓰기 쉽게 개선이 됐다.

●●LabVIEW 8.6 버전에서는 펑션블록이 제공되는 것으로 알고 있는데.

PAC 제품이 사실 PLC를 사용해오던 고객에는 쉽지 않을 수가 있다. 최근 PLC와 PAC 사이의 경계가 없어지고 있는 것이 추세로, 이와 관련해 어려운 점 가운데 하나가 래더 프로그래밍한 것을 어떻게 CompactRIO로 들여올 것인가 하는 점이었다. 이를 위해 이번 버전업에서는 IEC-61131-3 베이스의 Function Block이 제공이 된다. 따라서 CompacRIO를 PLC처럼 쉽게 쓸 수 있게 됐다. 그러나 새로운 버전이 출시되기 전부터 NI에서는 PID제어나 필터링, 릴레이 타이머 기능 등 고객이 원하는 기능을 펑션화 시켜서 제공했었다.

●●새롭게 출시된 Single-Board RIO가 로봇산업에 줄 수 있는 이점은 무엇인가.

산업용 로봇에는 보드의 무게가 문제가 되지 않지만 휴머노이드 로봇에서는 보드의 무게가 중요한 문제가 된다. 휴머노이드 로봇분야에서는 그동안 개발 플랫폼으로서 PC-104를 사용하거나 자체적으로 싱글보드를 만들어서 사용해왔는데, 새롭게 출시된 Single-Board RIO는 작은 폼팩터에서 유연성과 고성능 및 안정성을 필요로 하는 어플리케이션에 적합하기 때문에 이러한 수요를 대체하기에 유리하다.

●●Single-Board RIO가 효율적으로 활용될 수 있는 어플리케이션으로는 어떤 것들이 있나.

NI의 RIO 아키텍처는 리얼타임 프로세서, FPGA 및 I/O 모듈로 구성되어 있다. Single-Board RIO 역시 임베디드 리얼타임 프로세서, 재구성 가능한 FPGA와 아날로그 및 디지털 I/O를 단일 PCB에 통합했다. NI의 그래픽 기반 시스템 디자인 플랫폼인 LabVIEW를 사용하여 Single-Board RIO 하드웨어를 원하는 형태로 구성할 수 있을 뿐만 아니라 안정적이며 고성능인 임베디드 시스템을 위해 단일 디바이스에 필요한 모든 컴포넌트들을 제공함으로써, 능률적인 개발과 비용절감의 이점을 누릴 수 있다.

이 Single-Board RIO 디바이스의 출시로 인해 NI 재구성 가능한 I/O(RIO) 아키텍처를 공유하는 PXI, PC 및 NI CompactRIO 임베디드 컨트롤 및 데이터 수집 시스템을 포함한 NI FPGA 기반 배포 플랫폼 제품군이 확장됐다. 리얼타임 프로세서, FPGA 및 I/O 모듈로 구성된 이 표준 아키텍처와 LabVIEW를 이용하여 신속하게 고급 컨트롤과 CompactRIO와 같은 하드웨어의 임베디드 디바이스를 디자인 및 프로토타입할 수 있다. 그리고 저가의 CompactRIO 일체형 시스템이나 새로운 Single-Board RIO 디바이스에 사용자의 시스템을 배포하여 개발 비용을 절감할 수 있다. 엔지니어와 과학자들이 LabVIEW를 사용하여 모든 NI RIO 기술 플랫폼을 프로그래밍할 수 있기 때문에 프로토타입에서 배포로 전환 시 재 코딩이 필요하지 않고, 결과적으로 시스템 안정을 증진시키고 개발시간을 단축시킨다.

이러한 여러 가지 장점으로 인해  최근 국내에서 부각되고 있는 신재생 에너지 분야나 로봇, 메디컬, 자동차, 전력과 같은 분야에서 CompactRIO나 Single-Board RIO가 효율적으로 사용될 수 있다.

●●NI 내에서 PAC 제품군의 매출비중은 어느 정도인가.

NI의 현재의 성장 동력 가운데 하나가 PAC 제품군으로, 전체 제품군 가운데 PAC 제품의 매출 비중은 10%를 웃돌고, 특히 CompactRIO의 성장세는 한국에서는 60%를 넘는다.

산업계 전반이 불황임에도 불구하고 우리 NI가 성장할 수 있는 이유는 지속적인 R&D다.  성장을 지속하고 있는 현재의 제품에 안주하지 않고 다음 제품에 대한 R&D를 전개해 새로운 기술과 제품을 지속적으로 출시함으로써, 엔지니어와 과학자들의 생활을 혁신하는데 초점을 맞추고 있는 것이 우리 NI의 성장전략의 핵심이다.

●●로봇의 핵심기술 가운데 하나가 비전인데, 지능형 로봇에 접근하기 위해 비전부분에서 업그레이드된 내용이 있나.

비전의 하드웨어는 PC의 PCI 슬롯에 장착해 사용하는 PC 타입과 패키지화된 비전으로 카메라, 렌즈, 소프트웨어가 내장된 컨트롤러를 사용하는 독립형(Stand-alone) 이 두 가지 타입으로 나뉘며, 우리 NI에서는 OS가 내장된 독립형 비전 중심으로 사업을 전개하고 있다. 지금까지는 로봇에 적용하기에는 NI의 비전 시스템이 해상도나 프로세스 타입 등의 사양에서 취약했었는데, 최근 해상도를 높인 모델과 해상도에 DSP를 붙인 모델, 이 둘을 모두 갖춘 하이스펙 모델 이렇게 세 가지 모델을 새롭게 출시했다.

한편 이번 행사를 기획 및 총괄 진행한 한국NI 전략 마케팅의 석상옥 팀장은 “본 세미나를 통해 차세대 핵심 기술 분야로 떠오르고 있는 로봇 분야에 대한 큰 그림을 제시하여 시작하고자 하는 사람들뿐 아니라 이미 몸담고 있는 사람들에게도 앞으로의 연구 진행 방향을 돌아볼 수 있는 좋은 계기를 제공하게 된 것 같아 기쁘다”라고 행사 진행소감을 밝혔다.