디지털 전환, 인공지능(AI)· 5세대(5G) 이동통신 등 제조업 패러다임의 변화를 이끌고 있는 신기술의 중심에 지멘스(Siemens)가 있다는 것을 부인할 사람은 없다.

이 지멘스의 FA Product Management 및 R&D를 이끌고 있는 Rainer Brehm 부사장이 한국을 찾았다.

Brehm 부사장은 본지와의 인터뷰를 통해, ‘OT에 맞게 변형된 IT 기술의 OT에의 통합’이 자동화의 미래라고 설명하고, 점점 확대되는 엣지컴퓨팅(Edge Computing)의 효용성에 대해 언급했다. 또 예측불가능한 부분에 대한 자동화의 요구가 늘어나면서 AI가 부각이 되고 있다고 말하고, 앞으로 클라우드 기반 앱과, 엣지컴퓨팅 앱, 자동화시스템 이 세 가지 계층 모두에서 자사의 AI 적용 제품을 볼 수 있을 것이라고 말했다.

 

지멘스 본사 Rainer Brehm FA Product Management 및 R&D 부사장

 

Q. ‘자동화의 미래(Future of Automation)’라는 슬로건이 지멘스에게 의미하는 바는 무엇인가? 주요 시장 원동력은 무엇이며, 또 어떤 분야에서 급격한 시장 변화(발전)가 이루어질 것으로 예상하나?

A. ‘자동화의 미래’라는 슬로건을 얘기하는 데 있어서 ‘Why’ 내지는 ‘What’ 부분에 대해서 얘기를 해야 할 것 같다. 이를 위해서는 고객 요구에 대해서 먼저 알아볼 필요가 있다.
첫 번째는 유연성(Flexibility)이다.

현재까지의 대량생산이 개인화된 생산으로 진화가 되어가고 있는데, 이 과정에서도 가격은 유지가 돼야 한다. 여기에서 유연성에 대한 요구가 생겨난다.

두 번째는 품질(Quality)이다. 단순한 제품의 질뿐만 아니라, 규약이나 규제, 표준들을 지키면서 양질의 제품을 생산해야 하는데, 그러기 위해서는 전반적으로 생산과정에 대한 추적성(Traceability)을 구축하는 것이 하나의 중요한 요소가 된다. 표준을 지키면서도 품질을 유지할 수 있어야 한다는 요구다.

세 번째는 타임 투 마켓(Time to Market)이다. 현재 매스미디어나 소셜 미디어에 제품이 노출되는 빈도수가 높고, 이런 요인들에 의해 제품의 생산수량 자체가 대단히 빠르게 변화되기 때문에, 새로운 제품을 어떻게 빨리 시장에 내놓을 수 있을 것이냐 하는 타임투마켓 대한 요구가 크다.

네 번째는 효율성(Efficiency)이다.

이 네 가지가 시장을 움직이는 핵심동인이면서, 지멘스가 ‘자동화의 미래’라는 슬로건을 얘기하는 Why에 해당하는 부분이면서, 고객의 요구사항에 있어서는 What에 해당하는 부분이다. 이 네 가지는 오래 된 얘기인데, 최근 들어서 중요성이 더 커지고 있다.

일반적으로 공장단의 기술을 OT라고 부르는데, IT가 가진 기술들은 대량의 데이터 핸들링이나 대량의 프로세스 핸들링에 대한 부분이다. 우리가 얘기하는 ‘자동화의 미래’라고 하는 슬로건에서는 이런 IT 기술들이 OT 영역으로 통합이 돼야 한다는 것을 의미한다. ‘IT 기술의 OT에의 통합’이 슬로건 안에 기본적으로 들어가 있고, 결국은 이런 과정에서 IT가 가지고 있는 큰 장점들, 예를 들면 AI에 대한 측면이라든지 특정 앱에 대한 것들, 데이터를 핸들링 하는 것과 같은 일들을 OT 영역에서도 쉽게 하고 또 좀 더 유연하게 사용할 수 있게 하고자 하는 것이다. 즉, 기존에 있었지만 새롭게 OT에 맞게 변형시키는 IT 기술을 OT에 적용하고자 하는 움직임이 있고, 이에 필요한 가상화나 대량 데이터의 핸들링 같은 기술들이 ‘자동화의 미래’를 구현하는 기술들이다.

IT기술의 OT에의 통합이 가져다주는 유연성과 효율성의 이점을 가지고 다시 한 번 얘기를 하면, 엣지컴퓨팅을 통해서 제품이 바뀐다든지 프로세스가 바뀌어야 할 때 빠르게 오토메이션단에 대한 프로젝트를 바꿔서 생산과정을 바꾼다든지 하는 예가 바로 유연성에 대한 예다. 또 AI 기술을 이용해서 공장의 최신상태를 유지할 수 있도록 알고리즘 최적화 같은 것들을 적용하는 것이 효율성의 예에 해당한다.

이처럼 새로운 IT기술이 OT로 융합이 됐을 때, 유연성이나 타임 투 마켓과 같은 고객요구사항의 구현이 가속화가 될 수 있는 것이다.

 

 

Q. 지멘스는 엣지 컴퓨팅 분야의 리더 중 하나라고 자부하고 있다. 이 시장의 다른 경쟁사들과 지멘스의 차별점은 무엇인가?
A. 자율주행 자동차의 예를 들어 설명을 하겠다. 자율주행 자동차는 자동차 안에 컴퓨터가 있고, 이 컴퓨터가 자동제어 알고리즘을 가지고 있다. 이런 것들을 클라우드에서 하려고 하면, 안전과 같이 즉각적인 반응이 필요한 경우에는 대응이 불가능하다. PLC같은 전통적인 제어 시스템에서는 구현할 수 없고, 그런 알고리즘을 클라우드에 구현을 할 수는 있지만 즉각적인 반응이 필요한 세이프티 관련된 것들은 클라우드에서 수행하기가 쉽지가 않다. 그래서 중간에 산업용 컴퓨터를 넣어서 엣지컴퓨팅 기술을 구현해서 엣지컴퓨터에서는 즉각적으로 반응이 되어야 할 리액션이나 데이터 교환 같은 것들을 오토메이션 시스템과 수행을 하고, 그 다음 엣지컴퓨팅을 클라우드와 연결을 해서 필요한 데이터를 올려주거나, 앱들을 최신상태로 유지해주거나, 아니면 알고리즘을 최적화해서 유지보수를 해주거나 하는 업무들을 나눠놓는다. 그래서 결국은 전통적인 자동화 시스템과 클라우드 사이의 간격을 엣지컴퓨팅이 메워주는 개념이다.

먼저 엣지컴퓨팅의 정의를 얘기한 이유는, 엣지컴퓨팅에 대한 정의가 지멘스와 다른 플레이어가 다를 수 있기 때문이다.

현재까지의 엣지컴퓨팅의 개념 자체는 클라우드와 오토메이션 간의 갭을 메워주는 도구였다. 즉 엣지컴퓨팅을 제한적인 기능을 수행하는 걸로 봤었다. 그러나 가트너의 보고서에서는 엣지컴퓨팅의 영역이 점점 넓어져서 오히려 클라우드를 능가할 수도 있다고 전망하고 있다. 이 가트너의 보고서처럼 시간이 갈수록 고객입장에서 기능적인 면에서 봤을 때, 엣지에 기대는 것들이 클라우드보다 커지게 될 수도 있을 것으로 생각된다. 아마도 공장에서 즉각적인 반응이 필요한 상황이 많이 발생을 하기 때문인 것 같다. 이런 부분이 점점 엣지컴퓨팅의 효용성을 높이고 있다. 그러나 이것은 나의 개인적인 의견이다.

 

한국지멘스 Greater Manfred 전무와 Rainer Brehm 부사장

 

Q. OEM 입장에서 어떻게 데이터 기반 비즈니스를 확보할 수 있나?

A. 우선 엣지컴퓨팅의 비전부터 설명하겠다. 지멘스가 가진 엣지컴퓨팅 비전은 ‘오토메이션 레이어에의 엣지컴퓨팅의 통합’이다. 따라서 단순하게 산업용 PC뿐만 아니라, 판넬, PLC, 스위치 등 다양한 장치들에 대해 인더스트리얼 엣지들을 다양하게 분산해서 사용하는 걸 비전으로 가지고 있고, 그러한 것들을 통해서 자동화시스템과 엣지컴퓨팅 간의 간섭 없이 서로 협력이 가능한 체계를 구축하고자 한다.

그 다음 이런 것들이 어떻게 OEM에게 데이터 기반 서비스에 대한 역량을 제시할 수 있느냐하는 점인데, 지금까지의 OEM은 장비를 팔고 나서 잊어버린다. 그런데 데이터 기반 서비스들, 예를 들면 모니터링을 하고 있다가 특정시즌에는 스루풋을 일시적으로 올려주는 서비스를 한다든지, 혹은 장비자체 가격이 아니라 사용시간에 대한 비용을 받는 형태의 서비스라든지, 라이프사이클 서비스에 대한 것들을 새로운 비즈니스 모델로서 OEM에게 제공할 수 있을 것 같다. 즉, 예전에 없었던 무형의 비즈니스 모델이 부가적으로 발생할 수 있는 것이다.

 

 

Q. 산업용 PC뿐만이 아니라, 전체적인 자동화 디바이스를 엣지컴퓨팅화한다는 의미인가?  
A. 모든 디바이스가 아니라, 다른 영역의 즉, PC나 PLC, 네트워크 스위치까지 엣지 디바이스화 하겠다는 의미다.

 

Q. 그렇게 되는 시점을 언제쯤으로 보나?
A. 2020년 정도로 보고 있다.

 

Q. AI는 미래를 움직이는 주요 원동력 중 하나다. 한국 시장은 특히 로보틱스 분야에 중점을 두고 있는데, 향후 AI 분야에서의 지멘스 솔루션의 발전은 한국 시장에 어떠한 혜택을 줄 것이라고 기대하나?
A. 왜 지금 공장자동화에 있어서 AI가 부각이 되는가 하는 부분인데, 지금까지의 공장자동화는 예측 가능한, 반복될 수 있는 프로세스에 대해 자동화를 하는 걸 의미했다. 그러나 시간이 지날수록 예측불가능한 부분에 대한 자동화의 요구가 발생 하고 있다. 따라서 그런 것들을 구현하기 위해서는 인공지능을 생각할 수밖에 없는 것이고, 이것이 공장자동화에서 AI가 부각이 되는 가장 큰 이유 중 하나다.

로봇이 픽 앤 플레이스하는 작업으로 이를 설명해보겠다. 기존까지의 로봇 태스크는 롤(Role) 베이스의 작업 즉, 로봇이 어떻게 가서 어떤 위치에서 물건을 잡고 어디로 옮겨야 할 지 어떤 경로를 통해서 할 지를 지정해줬다. 그러나 이제 AI 베이스의 오토메이션의 경우는 목표(Goal) 베이스로, 시퀀스를 지정해주는 것이 아니라 목표를 지정해주면, 로봇이 스스로 학습을 해서 자기 스스로 시퀀스를 만들어낸다. 즉, 과거에는 로봇에게 How를 알려줬다면, 지금은 What만 알려주고 How는 로봇이 스스로 만들어낸다.

로봇에게 어떤 룰을 정해주는 게 아니라 즉 티칭을 해주는 게 아니라, 그런 작업들 없이 로봇에게 목표만 지정해주면(이 제품을 집어서 이 위치에 갖다 놔라 하는 주문과, 두 대의 로봇이 서로 협력해서 작업을 하라는 것까지만 지시를 하면), 저 제품에 맞게, 저 방향에 맞게 그립을 해서 협업을 해주는 로봇에 넘겨주고, 그 로봇이 우리가 원하는 최종위치에 놔주는 그런 작업들을 별도의 티칭이나 작업 없이 인공지능을 통해서 할 수가 있고, 이게 지멘스가 얘기하는 로보틱스 분야에서의 AI 솔루션이 제공할 수 있는 기능들 중의 하나다.

AI 모듈은 로봇 컨트롤러 밑단에 있기 때문에, 로봇 메이커와 상관없이 지멘스와 인터페이스만 되면, 이런 작업이 이뤄 질 수 있다.

한국의 제조현장에서는 일본이나 국내 메이커들의 로봇이 많이 사용이 되고 있다. 지금까지는 그런 제품들이 우리 지멘스 PLC와 인터페이스하려면 통신 말고도 여러 가지 손을 봐야 하는 부분이 있었다. 그러나 이런 기술이 접목이 돼서 지멘스 기기와 통신만 되면, 데이터 인터페이스만 가능하면, 로봇을 다루는 일들에 대해서는 인공지능 모듈이 알아서 할 수 있다. 메이커에 관계없는 애플리케이션이 가능하기 때문에, 한국시장 같이 로봇을 다양하게 사용하는 곳에서는 지멘스의 AI 솔루션이 대단히 큰 메리트가 될 수 있다.

 

Q. 지금 AI 모듈이 나와 있는 건가?
A. 지금 동영상으로 보고 있는 것은 테스트 중인 기술이고, 현재 PLC 모듈형 제품으로 TM NPU라는 인공지능 모듈이 나와 있다. PLC 베이스의 안정성이나 내구성을 원하는 고객은 TM NPU 같은 AI 옵션을 사용할 수 있다.

AI가 효용성을 지니는 대표적인 분야는 로보틱스와 품질 제어 이 두 가지 분야로, TM  NPU 인공지능 모듈 역시 이들 분야에 사용될 수 있다.

 

로보틱스는 과거에는 정해진 위치에 정해진 형태의 물건이 들어오면 픽해서 옮긴다든지 하는 형태였는데, 지금처럼 다양한 형태의 물건이 들어오거나 핸들링하기 힘든 물건이 들어오면 TN MPU같은 인공지능을 이용해서 어느 지점을 잡아서 어느 지점에 갖다놓으면 좋을지를 인공지능이 판단을 하고 그다음 수행하는 작업을 할 수 있다. 피킹 자체에 대해서 어떻게 가져와야 되느냐가 아니라, 무엇을 가져오라는 것을 지정을 해주면 어떻게 가져오느냐는 로봇이 스스로 알아서 판단하는 것이다. 비전(Vsision)이 연관되어 있는 분야의 경우에도, 과거에는 다양하고 복잡한 패턴이나 변형된 것을 인식을 못하고 거부했었던 애플리케이션에도 AI를 통해서 인식을 하고 이후의 작업을 할 수 있다. 이런 것들이 로봇산업이 AI 기술을 통해 얻을 수 있는 수혜가 될 수 있다.

 

 

Q, AI 기술의 경우, 일부 업체들(PC 베이스 자동화 업체들)은 제품에 미리 소프트웨어적으로 AI 기능을 넣어서 제공하고 있거나 제공한다는 계획이다. 그러나 지멘스는 AI 모듈을 통해 AI 기능을 제공하고 있기 때문에, 고객들의 입장에서 느끼는 혜택 면에서 차이가 있을 것 같다. 이 부분에 대해 어떤 견해를 가지고 있나?
A, 현재 우리는 AI의 접목에 대해 클라우드 기반 앱과, 엣지컴퓨팅 앱, 그리고 자동화시스템, 이렇게 세 가지 영역에 모두 접근하고 있다. 결국 이들은 지멘스의 마인드스피어, 산업용 엣지, 그리고 SIMATIC S7 자동화 시스템을 통해 제공될 것이며, 각각의 특성과 장점을 살려서, 대량의 데이터 처리 능력과 즉각적인 반응의 정도에 따라 고객이 알맞게 골라서 쓸 수 있도록 개발 중이다. 아마도 가까운 미래에 이 모든 세 가지의 계층에서 지멘스의 AI 적용 제품을 볼 수 있을 것으로 생각한다.

 

 

Q. 한국은 세계 최초로 5G 네트워크를 구현했고, 가까운 미래에 5G가 공장 자동화 세계를 바꿀 것으로 기대된다. 어떤 시장 변화가 예상되며, 지멘스는 이러한 변화에 어떻게 대응 할 것인가?
A. 그 질문에는 지멘스 임원진인 Klaus Helmrich 씨의 설명이 매우 적절한 답이 될 것으로 보인다. 그는 “산업용 5G는 포괄적으로 생산, 보전 그리고 물류의 무선 네트워크 구성을 위한 관문을 열 것이다. 대량의 데이터 교환, 안정적이며 강력한 광대역의 전송 능력과 극단적으로 짧아지는 데이터 교환 주기는 결국 산업현장에서의 부가가치 생산에 막대한 영향을 끼칠 것이다. 그것이 바로 지멘스가 시작 초기부터 새로운 통신 방식을 적극적으로 받아들이기 위해 검토하고 있으며, 알맞은 산업용 솔루션 포트폴리오의 개발을 위해 애쓰고 있는 이유이기도 하다”라고 설명하고 있다.

 

Q. 5G와 관련해서, Machine to Machine 네트워크의 보안 부분에서 취약성이 예상이 되고 있다. 이에 대한 지멘스의 대응방안은 무엇인가?
A. 새로운 5G 통신규격은 향상된 모바일 브로드밴드(eMBB) 통신과, 대규모 사물 통신(mMTC), 그리고 초고신뢰-저지연통신(URLLC) 능력을 제시한다. mMTC와 URLLC 기술들이 산업 현장에 매우 적합할 것으로 예상되지만, 명확히 해야 할 점은 이 모든 장점을 한 번에 모두 적용하기는 어려울 것이라는 점이다. 이 새로운 무선 표준의 이점을 극대화하기 위한 핵심은 공장이 네트워크를 통해 데이터의 소유권을 유지하고, 어떠한 트래픽도 공장 설비에서 벗어나지 않는 데이터 프라이버시를 보장할 수 있는 전용 네트워크의 구현이다. 이러한 이유로 독일 산업계에서는 우선 산업에 사용하기 위한 일부 스펙트럼에 대한 논의를 성공적으로 마친 상태이며, 또한 별도로 생산현장에 매우 매력적인 이러한 최신 통신 규격을 미래의 스마트 공장 구축에 빠르고 쉽게 사용할 수 있도록 데이터 프라이버시에 대한 논의도 이루어지고 있다. 만약 5G 네트워크 서비스가 원격서비스나 원격제어를 위해 오퍼레이터를 통해 사용된다면, 우리의 산업용 보안 서비스가 이미 구현되어 있는 5G 표준의 보안 기준 상층부에 존재할 수 있다. 우리의 포괄적 보안 콘셉트는 모든 계층을 통해 적용이 가능하다. ‘Defense in Depth(심층 방호)’. 이러한 콘셉트는 산업 애플리케이션의 보안 규격을 이끌고 있는 ISA99/IEC62443 표준에 기반한다.

 

Q. 과거 지멘스는 PROFIBUS 및 PROFINET과 같은 필드버스 표준을 설정하는 키 플레이어였다. 또한, OPC Foundation의 핵심 멤버이기도 하다. TSN의 미래에 대해 어떻게 생각하나? 그리고 TSN이 PROFINET을 향후 대체할 수 있을 것이라고 보나?
A. 지멘스는 OPC UA의 범위를 현장 수준의 통신으로 확대하기 위한 OPC 재단의 비전을 공유하고 있으며, 현재 진행 중인 표준화 활동에 적극적으로 기여하고 있다. 예를 들어Profinet/Profibus Organization의 경우, OPC UA 통신을 통해 사용될 Profisafe 메커니즘을 개방함으로써, OPC Foundation에 전문적 지식을 공여한다. 지멘스는 고객 측에 설치된 제품들에 대한 고객의 투자를 보호하고, TSN 기반의 Profinet을 다음 단계로 끌어 올리기 위해 혁신을 계속할 계획이다. 통합된 TSN 네트워크와 Profinet과 OPC UA를 위한 공통 하드웨어는 산업용 통신망이 새로운 TSN 세상으로 부드럽게 변화할 수 있도록 할 것이다.

 

Q. 지멘스 암백(Amberg) 공장은 세계에서 가장 진보된 스마트 공장을 보여준다. 암백 공장이 특별한 이유는 뭐라고 생각하나?
A. 암백 공장에서 우리는 지멘스의 전체론적인 디지털엔터프라이즈 포트폴리오를 생산라인에 적용하고, 모든 비즈니스 프로세스를 디지털화 하는데 사용하고 있다. 그러한 결과로 약 1000가지 종류의 제품을 초당 1개씩 생산해내고 있으며, 99.9989%의 품질을 이뤄내고 있다. 동시에 암백 공장은 엣지컴퓨팅이나 인공지능 같은 새로운 자동화 콘셉트를 실험하는 실제 생산 환경이기도 하다.

 

 

Q. 한국의 제조업은 현재 매우 어려움에 처해있다. 특히 일부 중국 업체들은 지난 몇 년간 그들의 경쟁력을 향상시켜 왔고, 많은 생산시설이 베트남, 인도와 같은 국가로 이전되고 있다. 다시 제조공장을 한국으로 가져오기 위해서 한국 제조산업이 해야 할 것들이 뭐가 있을까? 조언을 해주신다면?
A. 독일 암백 공장에서 특히 전자제품 제조 현장에서 우리는 매우 고도의 자동화가 생산량뿐 아니라 품질에도 기여 가능하고, 국가별 생산 단가의 차이를 최소화하는 것에도 기여가 가능함을 실질적으로 확인했다. 또한 다른 산업 분야에서도 그 가능성은 충분하다고 생각하고 있는데, 예를 들어 어느 유명한 스포츠 브랜드의 경우 생산비용의 절감을 위해 중국 베트남 등에 생산 공장을 가지고 있으나, 높은 운송비용과 노동자 인건비 상승률 등의 리스크를 최소화하기 위해 자국에 ‘Speed Factory’라는 스마트 팩토리 프로젝트를 진행했으며, 적극적인 자동화와 로봇의 적용 및 Digital Twin 기법 등의 첨단 기술 적용으로 보다 효율적이고 경쟁력 있는 생산 시설을 갖추게 됐다. 더 나아가 이 메이커는 향후 멀지 않은 시점에 100% 커스텀화 된 신발을 온라인으로 주문 제작 배송이 가능하게끔 준비 중이다. 이는 디지털화가 생산원가의 절감 및 새로운 부가가치 창출에 큰 도움이 될 수 있다는 매우 좋은 사례라고 생각한다.

제조산업이 고도화된 한국에서도 충분히 적용이 가능한 사례라고 생각하며, 현재 노동 집약적인 해외의 몇몇 기업 생산 시설에 대해 시범 적용이 가능하리라 생각한다.