PLC는 FA(Factory Automation)의 핵심제품이다.

지난해 국내 PLC 시장은 COVID-19의 영향과 IT 관련분야 이외에 전반적인 설비투자가 감소하면서, 전체적인 규모가 전년대비 소폭 줄어든 것으로 분석된다.

그러나 슈퍼사이클에 들어선 반도체 분야의 투자와 해외 전기차 수요 확대가 산업계에 훈풍을 몰고 오면서, 현재 자동화 업계가 기대감에 들떠 있는 상황. 특히 해외 전기차 수요 확대에 따른 해외공장 신설 및 지속적인 투자가 이어지면서, 배터리 수요폭증으로 인해 전반적으로 수주가 거의 30~50%까지 폭증, 반도체 소자 및 관련 부품 수급 문제로 현재 FA업계가 납기문제로 비상이 걸린 상황이다.

여기에 지난해부터 조선산업 경기가 되살아나고 있고, 물류분야가 언택트라는 트렌드와 맞물려 호황을 보이면서, AGV 시장이 커진 것도 지난해 PLC 업계에 호재로 작용했다.

이와 함께 최근 몇 년 전부터 이어지고 있는 반도체 등 전기전자 시장에서의 국산화 이슈가 PLC 업계에도 긍정적인 영향을 줬다.

반도체 업계의 슈퍼사이클, 이차전지 업계 투자 확대, 비대면으로 인한 물류시장에서의 수요 확대 등 여러 가지 호재를 맞이한 국내 PLC 업계. 주요 PLC 업체들의 기술전개와 시장전략을 취재했다.

(사진. 슈나이더 일렉트릭 코리아)

이러한 시장 상황에서 지난해는 백호프 코리아나 B&R 코리아, 슈나이더 일렉트릭 코리아 등의 일부 업체를 제외하고는, 국내 PLC 시장을 주도하고 있는 한국미쓰비시나 지멘스와 같은 메이저급 PLC 업체들의 PLC 매출이 대부분 소폭 감소한 것으로 알려졌다.

한편. 코로나 사태로 인해 PLC에 대한 고객들의 눈높이가 높아진 것이 지난해 PLC 업계의 이슈 가운데 하나로 꼽힌다.

한국오므론 정영석 팀장은 “사실 스마트 팩토리의 개념은 상당히 오래전부터 존재하고 있었지만, 당시에는 대기업들을 제외하고는 그리 큰 관심이 없었다. 그런데 작년에는 코로나라는 큰 환경변화를 겪으면서 많은 고객들이 새로운 걸 시도하려는 움직임이 강하게 나타났고, 그만큼 컨트롤러에 대한 기대치도 올라갔다. 때문에 각 메이커들도 이에 부응하기 위해 AI나 클라우드, 엣지 컴퓨팅, 5G, 예지보전과 로깅, TSN 등 저마다의 방식으로 다양한 PLC 연계 기능의 제품을 선보이거나, PoC를 진행하고 적극적인 프로모션을 하는 등 바쁜 한 해를 보냈다고 생각한다.”라고 말했다.

인더스트리 4.0, PLC의 전통적인 역할 바꿔

기존의 PLC는 장비나 설비의 두뇌로서 제어가 주요 역할이었다. 그러나 인더스트리 4.0이나 스마트 팩토리와 같은 새로운 제조 트렌드로 인해, PLC에 요구되는 기능들이 갈수록 많아지고 있다.

스마트 팩토리를 구축하기 위해서는 PLC를 통한 데이터수집이 필요하기 때문에, PLC가 하부 디바이스뿐만 아니라 상위 레벨에도 연결되는 클라우드로의 연결성이 중요한 부분이 되고 있다.

현재 국내 PLC시장에서 메이저급 PLC 업체로는 부동의 넘버원의 위치를 유지해 나가고 있는 한국미쓰비시전기를 비롯해서, 한국오므론 등의 일산업체와 LS일렉트릭과 싸이몬 등의 국내업체 및 지멘스, 로크웰 오토메이션과 같은 글로벌 자동화기업들이 있고, 최근 슈나이더 일렉트릭 코리아가 새로운 PLC 모델 ‘모디콘262’를 앞세워 공격적인 행보를 보이고 있다.

최근 PLC 업계의 중요한 특징 가운데 하나는 PC베이스 또는 애초부터 PLC에 PC 기능을 갖추고 있는 백호프 코리아나 B&R코리아와 같은 업체들이 새로운 제조트렌드의 흐름을 타고 상승세를 타고 있다는 점이다.

백호프는 산업용 PC 하드웨어 플랫폼에 TwinCAT이라는 자동화 소프트웨어를 이용해, PLC 기능을 구현하고 있는 기업이다.

백호프 코리아 이명복 이사는 “Beckhoff 제어기의 가장 큰 특징은 다양한 폼팩터를 제공하면서, 단일 제어 소프트웨어 환경에서 OS나 CPU 타입에 관계없이 프로그래밍과 엔지니어링을 할 수 있다는 것이다.”라고 설명한다.

또 B&R 코리아의 유지훈 부장은 “B&R X20 등의 컨트롤러들은 VXWorks를 기반으로 만들어진 PC다. 그러다 보니까 전통적인 PLC가 할 수 없는 기능들이 처음부터 가능했다. 예를 들면 FTP로 어딘가에 데이터를 한 번씩 쏴줄 수 있고, 하루종일 데이터를 게이터링하고 있다가 내일 저녁 6시에 어느 담당자에게 이메일을 보내줄 수도 있다. 이런 것들이 인더스트리 4.0과 같은 새로운 제조트렌드가 컨트롤러에 요구하는 기능이다.”라고 말한다.

이러한 시장 변화에 대응해 지멘스에서는 최근 몇 년 동안 전통적인 PLC 형태에서 벗어난 컨트롤러들을 속속 선보이고 있다.

지멘스가 출시한 S7-1500 1518 MFP Controller는 S7-1500 Module형 Controller에 C, C++ 소스코드를 FB에 함께 구동할 수 있도록 설계된 최상위 컨트롤러다. 간단한 PC용 프로그래밍 코드를 PLC FB와 함께 구동하고자 할 때 적합하다. 또 S7-1500 Software Controller는 S7-1500 PLC의 제어 시스템을 산업용 PC에서 동작하도록 구현한 것으로 Ethernet(PN) 기반의 리모트 I/O를 이용하여 제어한다. 부팅되는 순간부터 PC의 Core는 PLC 파트와 PC 파트로 분리되며, 설치되어 있는 윈도우에 문제가 생기더라도 PLC 커널에는 영향이 없는 안정성을 보유하고 있다. PC의 C 혹은 C++의 연산능력 혹은 PC 기반의 HMI를 PLC 기반의 I/O 제어와 함께 사용하기 위한 제품으로서, PC로 제어 시스템을 통일하고자 할 때 적합하다. 또 ET200SP Open Controller는 하나의 하드웨어에 산업용 PC와 PLC 파트가 결합되어 있는 형태로, ET200SP 리모트 IO 카드의 직결 사용이 가능하다. 작은 PC와 PLC가 함께 사용되어야 하는 어플리케이션을 하나의 제어기로 통합하고자 할 때 유용하다. PC와 PLC의 장점을 하나에 집약시킨 제품이라고 할 수 있다.

또 한국미쓰비시전기는 기존의 래더가 아닌 C, C++을 이용하여 제어하는 PLC CPU인 C 언어 컨트롤러를 출시했다.

한국미쓰비시전기이 이경륜 팀장은 “기존에는 장비 쪽에서 CIM PC 쪽으로 데이터를 송신하고, CIM PC가 SECS/GEM 프로토콜로 변환하여 상위와 통신하는 형태였다. 그러나 미쓰비시전기의 C언어 컨트롤러(SECS/GEM CPU)를 사용하면 사용자가 C, C++로 어플리케이션에서 메시지 설정과 래더 작성만으로 상위와 다이렉트로 통신 구현이 가능하다. CIM PC가 빠지게 되기 때문에, 설비의 유지보수 시에도 PLC 엔지니어 한 명 만으로도 가능하게 되어, 시간절약 및 코스트절감 효과가 있다.”라고 설명했다.

또 싸이몬은 리눅스 기반의 UP 시리즈와 CM3 Pro를 출시했거나 출시를 앞두고 있다.

싸이몬의 김승철 상무는 “우리가 임베디드 OS기반으로 가는 데는 몇 가지 이유가 있다. 펌웨어에 탑재한 에이직 기반으로 가는 건 확장성이 너무 떨어진다. 과거에는 PC가 아니라 PLC를 쓰는 이유가 고신뢰성이었는데, 요즘은 PC도 신뢰성이 높다. 또 HMI처럼 PLC에도 고객들의 요구가 많아지고 있는데, 이를 위한 대응은 펌웨어 기반의 에이직으로는 안 된다. 임베디드 OS는 기본적으로 OS가 개방형이고 OS단에 앱을 만들면 되니까, 앱을 가지고 돌리면 고객이 많은 비용을 부담하지않고도 쓸 수 있다.”라고 설명한다.

MELIPC(사진. 한국미쓰비시전기)

주요 산업분야 투자 확대와 함께, 향후 1~2년 치열한 경쟁 예상

올해는 반도체 분야에서 삼성 반도체 투자와 인텔 투자 등으로 인한 슈퍼사이클이 진행되고 있는 데다, 디스플레이 분야에서는 소형 디스플레이의 폼팩터가 다양해지면서, 설비투자가 꾸준하게 이루어지고 있고, 친환경 자동차(전기 자동차 및 이차 전지) 분야의 투자가 이어지면서 지난해에 비해 PLC 시장이 확대될 것이라는 것이 전문가들의 공통된 의견이다.

백호프 코리아 이 이사는 “국내 PLC 및 제어기 시장에서 보면, 올 한 해가 매우 중요한 시기라고 생각된다. 반도체 및 이차전지 등의 분야에서 굵직한 투자 계획이 수립될 것으로 예상된다. 빠르면, 올해 하반기부터 시작해 향후 1~2년은 매우 치열한 경쟁이 예상된다. 그러나, 최근 제어기 생산 및 납기가 매우 어려운 회사들이 많은 것으로 알고 있다. 제어기 업체의 수급 관리 및 납기 관리도 매우 중요한 이슈라고 생각한다.”라고 피력했다.

PLC가 IT 기반의 상위 시스템과 융합되기 위해서는 통신과 보안, 클라우드 연결성 이 세 가지가 필수적으로 요구된다.

통신과 관련해서 기본적인 TCP/IP나 Modbus/TCP 등의 공통 프로토콜뿐만 아니라, OPC UA를 지원함으로써, SCADA나 MES 등의 상위 통신은 물론, 타사 PLC와의 통신도 가능해지고 있고, 지멘스나 오므론, 슈나이더 일렉트릭 등의 업체들은 OPC UA를 별도의 카드없이 CPU에서 사용할 수 있도록 기술을 전개해 나가고 있다.

백호프의 경우는 자사의 단일화된 플랫폼인 TwinCAT을 통해 MQTT, OPC-UA, TCP/IP 통신은 물론, EAP(EtherCAT Automation Profile), TwinCAT ADS 등으로 상위와 융합될 수 있으며, 이러한 통신 네트워크는 별도의 하드웨어를 추가하지 않고, 기본적으로 제공된 이더넷 포트를 통해 이루어진다.

로봇을 X20으로 제어를 하고 있다.

B&R은 단일 플랫폼에서 주변 기계와 로봇 제어를 한 번에 할 수 있는 통합 솔루션을 제공하는데 주력하고 있다.(사진. B&R)

PLC, 제어기능을 넘어 다양한 어플리케이션을 탑재하는 플랫폼으로 진화

현재 PLC는 기본기능인 제어기능을 넘어 다양한 어플리케이션을 탑재하는 플랫폼으로 진화하고 있다.

싸이몬의 김 상무는 “중요한 어플리케이션을 보면, 자체진단기능과 더불어 상호운영성을 확보할 수 있는 Connectivity를 들 수 있다. 자체진단기능은 기존의 PLC 상태모니터링을 넘어, PLC 자체의 임무수행에 대한 정상여부 등을 판단할 수 있는 기능이다. PLC의 진단모니터링 기능은 결국 기계설비에 대한 진단도 가능하기 때문에, 새로운 트렌드로서 그 기술이 부각되고 있다. Connectivity는 인더스트리 4.0에서 중요한 이슈 중의 하나다. 다양한 플랫폼과의 연결성을 위한 새로운 통신표준규약 및 이를 지원하는 PLC CPU 등은 인더스트리 4.0 구현을 위한 PLC의 새로운 변화라고 볼 수 있다.”라고 설명한다.

앞으로는 PLC가 제어를 넘어 부가가치가 있는 일을 해야 되기 때문에, 자체진단 기능 같은 것이 더 많아질 것으로 예상되고, 다양한 부분과 시간 손실 없이 데이터를 공유하고 손쉽게 접속할 수 있는 방향으로 기술이 전개될 것으로 보이면서 전통적인 타입의 PLC보다는 소프트 PLC나 PC 베이스의 PLC가 부각이 될 것으로 예상된다.

또한 빅데이터 수집을 위해 네트워크 연결성이 강화되고, 분석 어플리케이션이 진화할 것으로보이며, 이로 인해 엣지 시스템이 계속 부각될 것으로 예상된다. 그리고 정밀 제어가 가능한 최적화를 위해 머신러닝 기술이 확대 적용될 것으로 보이며, 사이버 물리시스템 사용이 증가하면서, 시뮬레이션 기능 확대로 고객의 효율적인 투자 및 시스템 다운타임의 최속화를 지원할 것으로 예상된다. 이와 함께 PLC가 머신비전, 러닝, 로봇 제어 등 보다 복잡하고 정교한 어플리케이션으로 확대 적용될 것으로 보인다.

이와 관련하여 오므론은 최근, 자율주행 로봇, 협동로봇을 필두로 다양한 로봇과 서보모터를 동시에 제어하는 통합 PLC를 출시했으며, 지멘스는 다양한 메이커의 로봇들과의 로봇 제어 프로그램의 PLC 프로젝트로의 통합을 통해서 라인 통합을 적용하려는 움직임을 보이고 있고, B&R은 모 회사인 ABB의 인기 있는 로봇을 자사의 컨트롤러로 제어할 수 있도록 준비가 되어 있는 것으로 밝히고 있다. 특히 B&R은 지난해 영국의 델타로봇 업체인 코디안 로보틱스(Cordian Robotics) 사를 인수하고, 델타로봇과의 통합을 통해 ABB의 기계 중심 로봇 솔루션 전략을 실현함으로써, 고객이 단일 플랫폼에서 주변 기계와 로봇 제어를 한 번에 할 수 있는 통합 솔루션을 제공하는데 주력하고 있다.

지멘스 윤웅현 차장은 “향후의 PLC는 대단히 기술 집약적인 제품이 되어 갈 것이라고 생각한다. 날이 갈수록 고객들의 눈이 높아져 가고 있고, 보다 쉽게 엔지니어링하고 쉽게 관리하고 싶은 요구 사항이 반영되어 가고 있다. AI나 엣지(Edge) 같은 첨단 IT 기술이 자동화 엔지니어들도 좀 더 사용하기 편한 형태로 계속해서 PLC 측으로 도입될 것으로 보이며, 그러한 흐름의 결과물들이 계속해서 나오고 있다. 또한 PLC 통신도 상위뿐 아니라, PLC 간에 OPC UA로 확장해 나가는 경향이 좀 더 강해질 것으로 생각한다.”라고 설명한다.