로봇에 기계 제어 시스템을 통합하는 로보틱스 통합이 4차산업혁명이라는 트렌드와 맞물려 부상하고 있다.
단순하게 독립적으로 로봇을 구동하고 결과물을 가지고 작업을 진행하는 과정도 중요하지만, 라인에서 사용 중인 기존 제어기와의 원활한 인터페이스로 라인 속도의 완급을 조절하고, 작업 환경 데이터 자체를 수직ㆍ수평으로 통합하는 것이 점점 중요해지면서, 기존 제어시스템과 로보틱스의 통합이 점점 중요해지고 있는 것이다.
이러한 트렌드를 주도하고 있는 기업은 지멘스를 비롯한 로크웰 오토메이션, 오므론, B&R 등으로, 지멘스는 이미 4년 전부터 TIA Robotics 콘셉트를 릴리즈하기 시작했으며, 오므론은 어뎁트, B&R은 ABB, 미쓰비시는 자사 브랜드, 로크웰은 화낙로봇을 통합해서 시장에 로보틱스 통합 콘셉트를 확대해 나가고 있다.
통합 로보틱스는 시스템 자체의 원가절감 및 유지보수 측면에서의 절감이라는 이점은 물론,  커스터마이즈된 유니크한 비즈니스 모델을 확보할 수 있다는 이점으로 인해 현재, 빠르게 수요가 확대되어 나가고 있다.
지멘스 및 오므론, B&R 등 제조자동화 메이저 3사의 시장전략을 취재했다.

“머신 센트릭 로보틱스는 기계를 기준으로 통합해서 디지털 트윈으로 갈 수 있는 저렴한 형태의 솔루션이 될 수 있어”

한국오므론 FA2부 ROBOT팀 최경식 팀장

Q. 로봇에 기계 제어 시스템을 통합하는 로보틱스 통합이 왜 트렌드로 부상하고 있나?
A. 오므론에서는 올해 안에 일반 기계와 로봇을 모두 제어할 수 있는 통합 컨트롤러를 출시할 예정이다. 로봇에 기계 제어 시스템을 통합하는 로보틱스 통합은 앞으로 트렌드가 될 것이다. 왜냐면 로봇은 점점 더 많이 쓰이고 있고, 이런 로봇을 최대한 활용하기 위해서는 제어가 통합이 되는 것이 좋기 때문이다.

로봇에 제어시스템이 통합이 되면 고객 입장에서 뭐가 가장 좋으냐면, 시스템에 문제가 있을 때 한 사람만 부르면 된다는 점이다. 즉 한 엔지니어가 와서 전체 시스템을 총괄할 수 있다. 로직을 한 사람이 짜는 거랑 여러 사람이 짜서 붙이는 것은 완전히 다르다. 사용자 편의 측면에서는 분명히 이게 좋기 때문에, 트렌드는 이쪽으로 움직일 것으로 본다. 오므론은 트렌드의 일환으로 로보틱스 통합을 전개하고 있다.

Q. 통합제어기는 오므론의 어떤 걸 기반으로 하나?
A. NJ5라는 통합 제어기에 시스맥 스튜디오라는 원 소프트웨어 솔루션을 올려서, 로봇과 센서, 세이프티, 나머지 기타장비까지 전체를 제어하는 솔루션으로 출시가 된다.
이 제품이 나오면 제어시장도 판도가 달라질 것이다. 이 제품은 로봇 시장이 초점이지 PLC 시장이 초점은 아니다.

Q. 유연성 향상과 동시에 생산성 증대를 요구하는 4차산업혁명의 트렌드에, 로봇에 기계 제어 시스템을 통합하는 로보틱스 통합은  어떤 역할을 할 수 있다고 보나?
A. 4차산업혁명에서의 핵심은 빅데이터를 활용해서 똑똑한 시스템을 만드는것이다. 예를 들면 멈추지 않고 계속 작업하는 시스템을 만드는 것, 고장 나기 전에 시스템을 예방보전하는 이런 콘셉트다. 그런데 제어기가 여러 개 있으면 제어기 간에 통신이 이루어져야 하고, 그 데이터를 누군가가 한 군데에 모아서 처리해야 하는 불편함이 생긴다. 기술적으로 안 되는 건 아닌데 불편하다. 없어도 되는 제어기가 또 하나 들어가는 것이다. 이런 측면에서 4차산업혁명에서는 통합 제어기가 필요해진다.

Q. 통합 제어기 하나로 정말로 로봇도 제어하고 다른 시스템도 모두 제어할 수 있나? 로봇 컨트롤러가 필요 없나?
A. 정말로 된다. 그래서 개발하는데 시간이 많이 걸렸다. 우리가 출시할 예정인 통합 제어기는 PLC다. 오므론이 어뎁트 테크놀로지(Adept Technology)사를 인수하기 전에 오므론 PLC 안에 NJ Robtics라고 하는 로봇을 운영하는 프로그램이 있었다.

PLC  펑션 가운데 하나로, 로봇을 특히 델타로봇을 제어할 수 있는 프로그램을 가지고 있었다. 즉 델타로봇을 NJ Robotics 펑션을 탑재한 PLC로 제어할 수 있었다. 국내에서는 이걸로 로봇을 출시한 회사들도 있다. 그런데 향후 출시하려고 하는 통합 제어기는 델타로봇뿐만 아니라, 스카라, 다관절 등 오므론의 모든 로봇을 제어할 수 있다.

물론 리스크가 없지는 않다. 하나의 통합 제어기로 리얼타임에 가깝게 로봇과 나머지를 모두 제어하려면 제어기 성능이 대단히 좋아야 하고, 소프트웨어적으로는 검증이 완벽하게 되어야 한다. 오므론은 그동안의 경험과 기술을 바탕으로 그만큼의 좋은 하드웨어와 소프트웨어를 만들 자신이 있다.

Q. 하나의 컨트롤러로 100축까지 제어할 수 있다고 얘기하는 중국업체도 있다. 오므론의 새로운 통합 제어기는 한 대로 몇 축까지 제어가 가능한가?
A. 아직 상세한 스펙은 알 수 없다.  과거 어댑트의 로봇 제어기는 6축짜리 로봇 4대를 하나의 제어기가 제어할 수 있도록 되어 있었다. 하나의 컨트롤러로 24축까지 제어할 수 있는 것이다.

그런데 로봇 프로그램은 리얼타임은 아니지만 리얼타임에 가까워야 한다. 로봇을 제어하는 기계가 늘어나고 로봇이 늘어나면 리얼타임 성능과는 점점 멀어진다. 그래서 100 축을 제어한다는 건 마케팅적인 표현으로 생각된다. 실제로는 현장과 조건에 따라 많이 상이할 것이다. 분당 300개 제품이 나오는 장비를 일 분에 제어하는데, 중간에 에러가 생겨서 시스템을 10분 세우면 제품 3000개가 날아간다. 시스템이 안 돼서 멈추면 이렇게 많은 로스가 발생하기 때문에, 시스템이 안정적이고 효율적으로 잘 돌 수 있게 만드는 것이 중요하다.

Q. 로보틱스 통합에서 오므론은 어떤 경쟁력을 지니고 있나?
A. 오므론은 기본이 제어기다. 센서도 있었고 거기에 로봇이 추가가 됐다. 어떤 메이커가 로봇이나 기계, 센서를 모두 통합하는 제어기를 잘 만들 수 있겠는가? 다 가지고 있는 메이커다. 우리 오므론 같이 다 가지고 있는 메이커는 몇 개 없다. 이 부분이 가장 큰 경쟁력이다.

그리고 엔지니어를 육성하는 차원에서도 이미, 제어기를 다루는 사람이 로봇을 쓸 수 있게 해주는 펑션이 들어갔다. 이걸 배우면 로봇을 쉽게 제어할 수 있다. 그런데 제어기를 처음 보는 사람에게 PLC까지 같이 하라고 하면 일 년이 걸릴지 이 년이 걸릴지 알 수 없다.

Q. 초점을 맞추는 시장은?
A. 전체를 하나로 제어할 수 있는 솔루션을 가지고 있으면, 4차산업혁명에도 맞고, 자신들이 엔지니어링을 안 해도 되고 한 사람이 와서 통합으로 관리해줄 수 있기 때문에 편리하다. 고객이 편하면 우리 걸 찾을 것이다. 이게 우리가 목표로 하는 것이다. 

또 이런 통합 제어기를 쓰면 오므론 로봇을 쓰는 고객과 오므론 PLC를 쓰는 고객 모두가  좋다. 왜냐면 하나의 메이커를 통해서 제어기 문제와 로봇 문제를 동시에 해결 받을 수 있어 시간과 비용이 절감되기 때문이다.
통합 제어기로 PLC 시장과 로봇 시장 이 두 개의 시장을 한꺼번에 다 잡을 수 있다.

오므론에서는 올해 안에 일반 기계와 로봇을 모두 제어할 수 있는 통합 컨트롤러를 출시할 예정이다.

Q. 통합 제어기는 기존의 PLC보다 가격대가 높게 책정이 될 예정인가?
A. 현재 정확한 정보가 나오지는 않았지만 기존의 로봇제어 소프트웨어를 통합 컨트롤러에 다 집어넣는 콘셉트라서 기존 PLC와 비슷하거나 사양이 낮은 건 기존 PLC보다 저렴할 수도 있다.

Q. 통합 제어기의 통신은 어떤 걸 쓰나?
A. 기본이 EtherCAT이다. 로봇만 보면 이더넷으로도 전혀 문제가 없다. 그런데 통합 제어기는 통신이 민감해진다. 왜냐면 기계와 로봇, 센서 등을 다 묶어야 되니까. 그래서 EtherCAT으로 간다. 하드웨어와 소프트웨어에 대한 신뢰성이 보장이 안 되면 팔지 않는다는 것이 본사는 물론 나의 정책이다. 그래서 출시 전에 필드테스트를 많이 하고 있다. 작년 일본 로봇전시회에도 선을 보였다.

Q. 프로그램 언어는 래더인가? C++도 쓸 수 있나?
A. 래더 기반이다.
오므론에는 시스맥 스튜디오라는 원 소프트웨어 솔루션이 있다. 이 시스맥 스튜디오 안에 로봇의 모든 기능을 집어넣었다. 또 로봇을 제어하는 ACE라는 프로그램이 있었는데, 이 프로그램을 시스맥 스튜디오에 다 집어넣어서 하드웨어뿐만 아니라 소프트웨어까지 원 솔루션으로 제공이 된다. 그래서 이 시스맥 스튜디오에서 래더 짜듯이 프로그램을 짤 수 있고, 에이스는 기반이 C이기 때문에 C언어를 배운 사람도 할 수 있다.

트렌드는 협동로봇과 똑같다. 프로그램이 쉬워져야 된다. 프로그램이 쉬워지려면 기존에 산업용 로봇에서 썼던 ACE 같은 프로그램이 있어야 된다. 이건 프로그램을 짜주는 프로그램이다. 집는 위치와 놓는 위치, 속도 등을 클릭해서 세팅만 하면 이 프로그램이 C 프로그램을 짜버린다. 이 기능이 시스맥 스튜디오에 다 들어가 있다.

래더로 짜도 되고, 래더가 불편한 사람은 클릭클릭해서 짜면 되고, 커스터마이징을 더 하고 싶으면.NET으로 스크립트를 더 넣어도 된다. 옵션은 여러 가지다. 우리의 최종목표는 고객이 쉽게 프로그램 할 수 있게 하는 것이다.

Q. 센서와 로봇 동기화라는 측면에서 오므론이 갖는 경쟁력은 무엇인가?
A. 기본적으로 센서와 로봇은 동기화를 하고 있는데, 동작간의 동기화는 아니다. 동작이 끝나고 난 후의 동기화다. 그런데 점점 더 동작간의 동기화를 하는데, 그 이유는 로봇을 더 민감하게 만들어서 더 안전하고 빠르게 쓰고자 하는 것이다. 통합 제어기도 이 방향으로 갈 것이다. 그런데 이건 대부분의 현장에서는 필요 없는 기능이다.

협동 로봇의 어플리케이션에서는 필요할 것이다. 움직이는 모션 간의 동기화 동작이나 세이프티 측면에서 완전히 개런티를 해야 하기 때문이다.
이  두 가지 정도를 생각하는데, 실제로 우리나라에서는 산업용 로봇은 팬스를 치고 2년에 한 번씩 인증을 받아야 된다. 이게 어느 시점에 바뀌지는 않을 것이다. 그럼 과연 엔드유저들이 그렇게까지 원할까? 아직은 아니라고 본다.

센서와 로봇을 동기화시키는 데 있어서는 오므론이 최적화된 회사라고 생각한다. 원래 센서가 오므론의 시작이었고 로봇이 나중에 추가가 됐다. 센서는 무엇을 어떻게 하고 로봇은 무엇을 어떻게 하고 스팩을 정해야 되는데, 자기 비즈니스 안에 있어야 이게 진행이 된다. 이게 안 되니까 오픈소스로 가는데 이래서는 방향성을 만들기가 어렵다. 따라서 만약 이걸 한다고 하면 오므론이 가장 잘 하는 회사라고 할 수 있다.

Q. 로보틱스를 포함한 해당 기계의 전체 모션 시퀀스를 시뮬레이션하고 최적화하는 시뮬레이션 측면에서 갖는 오므론의 경쟁력은 무엇인가?
A. 시뮬레이션도 사용 편의성 측면에서의 트렌드다. 우리도 시스맥 스튜디오에 시뮬레이션 기능이 들어갈 예정이다. 현재는 전체를 시뮬레이션하는 솔루션에 대한 필요성은 그렇게 크지는 않다. 로딩언로딩 같은 특수장비나 열처리 장비 등을 유닛별로 시뮬레이션하는 게 대부분이지, 전체라인을 시뮬레이션하고자 하는 니즈는 아직까지 많지 않다.

아마 인더스트리 4.0에서 전부 다 통합하는 시뮬레이션이 가장 힘든 부분이 될 것이다. 왜냐면 어떻게 됐든 간에 각각의 기계들에 대한 노하우와 데이터가 모아져야 되는데, 거기에는 기업비밀도 있기 때문에, 과연 다 통합해서 시뮬레이션을 하고자 하는 고객이 얼마나 될까?  쉽지 않을 것으로 본다.

우리는 오므론 로봇이나 센서, PLC 등에 대한 부분은 시뮬레이션할 수 있도록 이미 되어있다. 로봇 시뮬레이션 기능은 에이스에 들어가 있었는데 그게 시스맥 스튜디오로 다 통합이 됐다. 현재도  활용하고 있는 솔루션이 있고, 시스맥 스튜디오를 통해서 모든 기기 장치에 대한 시뮬레이션이 가능하다.

Q. 로보틱스 통합의 글로벌 사례가 있나?
A. 국내에서는 A사에 NJ Robotics로 PLC에다 소프트웨어 펑션을 집어넣어서 델타로봇을 제어했던 사례가 있다. 유럽에서는 많이 쓰고 있고, 일본에서는 유사한 레퍼런스가 있다.

향후 출시되는 통합 제어기는 델타로봇뿐만 아니라, 스카라, 다관절 등 오므론의 모든 로봇을 제어할 수 있다.

Q. 향후 통합 로보틱스의 시장 및 기술 전망을 어떻게 하나?
A. 향후 통합 로보틱스는 트렌드가 될 것이다. 그 이유는 사용자들이 편하게 사용하고 싶어 하고 비용에 민감할 수밖에 없기 때문이다. 하드웨어적으로 컨트롤러가 줄어들면 가격이 줄어든다. 그런 부분에서 메이커 입장에서 리스크를 안고 가는 거지만, 고객 입장에서는 분명히 이득이기 때문에 메이커들이 리스크를 안고 개발을 하지 않을 수 없다. 시대의 흐름이라고 할 수 있다.

기술적인 측면에서는 현재는 메이커들마다 자사 솔루션으로만 만들어진 걸로 많이 쓰고 있다. 통신만 뚫어서 데이터만 주고받는 형태로. 이게 나쁘다는 게 아니라 통합을 할 수 있는 뭐가 나오지 않을까 생각된다. OPC UA같은 형태가 로봇분야에서도 나올 것으로 본다.