대표적인 PC 기반 제어 업체인 Beckhoff 는 이번 ‘ AW2025 ’에서 자사의 PC 기반 제어가 높은 퍼포먼스를 통해 신속한 응답성과 실시간성을 보장받을 수 있다는 점을 강조한 전시를 진행했다. 원가절감, 생산성 향상, 다운타임에 대한 대비와 같은 솔루션들이 요구되고 있는 스마트 팩토리에서 자사의 기술력을 바탕으로 국내외에서 인지도를 높여가고 있다는 메시지를 성공적으로 전달했다.
Beckhoff Korea는 이번 전시에서 초고속 통신과 전원을 하나의 케이블로 결합한 EtherCAT P 기술을 비롯해서, 모션 컨트롤 분야에서 AX1000과 AF1000이라는 경제형모터및인버터 를 선보이면서 눈길을 끌었다. 또 무버에 장착된 엔드 이팩터로 리니어 이송 과정 중 다양한 공정 단계를 수행할 수 있는 NCT(No Cable Technology)가 XTS에 어떻게 역동성과 유연성을 제공하는지 보여주는 한편, 단일 제어 플랫폼에 통합할 수 있는 비전 시스템과 AGV, AMR과 같은 물류 이송 로봇에 유용하게 활용될 수 있는 I/O EP3751 자이로스코프 모듈 등 풍부한 볼거리를 제공하면서, 전시기간 동안 참관객들의 발길이 끊이질 않았다.
Ⅰ. 부스 스케치
Beckhoff Korea 부스 전경
PC and EtherCAT-based Automation
1. PC and EtherCAT-based Automation
Beckhoff Korea 김정남 차장은 “Beckhoff는 산업용 PC부터 I/O, 모션, 제어 프로그램을 모두 가지고 있는 FA 전문 브랜드다. PC의 경우, 저사양부터 고사양까지 다양한 제품이 출시되어 있고, Beckhoff 자체가 가장 크게 내세우는 것이 가장 빠른 산업용 오픈형 프로토콜이다. 따라서 타사의 필드버스도 Beckhoff의 모듈을 사용해서 하나의 PC에서 통합할 수 있다”라고 말했다. 또 “콤팩트한 플러그인 접근 방식을 통해 Beckhoff의 I/O 전문성을 PCB 위에 구현한다. 산업용 PC와 PLC의 차이점은, PC 기반은 하나의 PC에서 모션이나 제어, 비전까지 제어할 수 있다는 것이다”라고 강조했다.
PC and EtherCAT-based Automation 존에서는 Beckhoff에서는 방폭형 I/O도 출시되어 있으며, 세이프티 I/O, 열악한 환경에서 쓸 수 있는 IP67, IP69K까지 등급의 I/O 제품까지 다양한 I/O를 갖추고 있다는 점을 보여줬다.
과거 통신선과 파워선이 각각이었던데 비해, EtherCAT P는 통신선과 파워선을 하나에서 연결할 수 있다는 점도 보여줬다.
또, 캐비닛 자체를 최소화하기 위해서 장비에 직접 붙이면 케이블 연장없이 간편하게 사용할 수 있는 다축 분배제어기(AMP8805)가 소개됐다. 이 제품은 파워만 넣어줘도 분배기 하나에서 5개의 축까지 제어할 수 있다.
이와 함께, 김 차장은 “Beckhoff가 타사에 비해 콤팩트한 PC를 출시할 수 있는 이유는 1986년부터 마더보드를 자체생산하고 있기 때문”이라고 강조했다.
2. PC 이중화(TwinCAT Contoller Redundancy)
장비의 다운을 방지하기 위한 PC이중화 기술이 소개됐다. 김 차장은 “전원 이중화, 통신 이중화, 디바이스 이중화가 들어가야 완벽한 이중화가 된다. I/O도 링 구조로 이중화가 가능하다”라고 설명했다.
3. TwinCAT3 머신러닝
TwinCAT3 머신러닝 소프트웨어를 통해 제어시스템에 머신러닝을 원활하게 통합할 수 있다.
챗GPT 같이 프로그램을 짜준다거나 프로그램 시간을 절약할 수 있다. 따라서 프로그램을 모르는 사람도 쉽게 접근할 수 있다. 오픈AI 챗GPT와 연동이 되어있다.
PC 이중화와 TwinCAT 머신러닝
4. XTS with NCT
기존에 단순히 무버 이송만 해주던 물류시스템과 달리, NCT는 전원을 직접 공급해주고 센서나 RS233 통신까지 지원하는 무버를 지원함으로써, 사용이 간편해졌다. 또, 그리퍼나 서보모터를 연결했을 때 전원 케이블을 따로 넣어줘야 했는데, 이러한 번거로움을 제거해준다. 일정구간에서 로봇을 대신할 수 있게끔 해준다.
XTS with NCT와 경제형 서보모터 및 인버터
5. 경제형 서보모터 및 인버터
Beckhoff의 모터와 드라이브가 비싸다는 평가가 있었는데, Beckhoff는 이런 인식을 불식시키기 위해, 모 日産에 버금가는 경제적인 가격대의 서보모터와 인버터를 출시했다. 단상, 3상, 최대 2채널까지 제공한다. 기존의 AX5000이나 AX8000에서 지원하던 기능을 대부분 지원하면서, 경제형 드라이브 및 인버터로 출시될 예정이다.
6. 하나의 PC에서 비전까지 통합이 되는 비전 시스템
비전(Vision)은 바, 링, 패널의 3가지 형태로 출시가 됐다.
김 차장은 “타사는 고객이 라이트 자체를 한가지 색으로 선택해서 주문을 하는데, Beckhoff는 다양한 색상의 라이트를 제공함으로써, 고객이 현장에서 선택해서 사용할 수 있다. 조명 자체의 색상을 다양하게 지원하는 것이 장점이다”라고 강조했다.
하나의 시스템에서 비전 카메라 16개까지 지원을 하고 1.6메가픽셀에서부터 24메가픽셀까지 지원을 한다. 초점 거리는 6mm부터 50mmm까지 가능하다.
TwinCAT 자체에서 비전 라이브러리를 제공함으로써, 하나의 PC에서 비전까지 통합이 되는 것이 장점이다.
비전 시스템. 고객이 다양한 색상의 라이트를 선택해서 사용할 수 있다. TwinCAT 자체에서 비전 라이브러리를 제공함으로써, 하나의 PC에서 비전까지 통합이 된다.
7. MX-System
MX-System은 컨트롤 캐비닛을 대체하는 플러그형 방식의 자동화 시스템이다. 원 케이블(One Cable)이기 때문에 현장에서 불량이 났을 때 모듈만 바꿔 끼워서 배선만 연결하면 된다.
김 차장은 “드라이버로 돌려서 뽑으면 그냥 뽑힌다. 전문가없이 초보자도 현장에서 손쉽게 교체할 수 있다. EtherCAT은 다수의 I/O 모듈, 드라이브, 기타 구성요소를 거의 모든 토폴로지 및 시퀀스로 제어기에 연결할 수 있다. 장비단에 직접 붙임으로써 케이블 비용 절감, 인건비 절감, 공간활용 극대화라는 이점을 얻을 수 있다”라고 말하고, “사용자 편의성을 위해서 만들어진 시스템”이라고 덧붙였다.
MX-System
8. XTS
XTS는 지능형 이송 시스템이다.
PC 기반 제어와 PLC 기반 제어의 가장 큰 차이점은 PC 기반 제어의 경우, PC 하나에서 모션제어와 I/O까지 되기 때문에, 전장이 간편해진다는 것이다. XTS 데모에서는 이러한 PC 제어의 강점을 보여주고 있다.
XTS 데모에서는 PC 기반 제어가 PC 하나에서 모션 제어와 I/O까지 모두 되기 때문에, 전장이 간편해진다느 점을 보여주고 있다.
9. XPlanar
‘XPlanar’는 부유식의 평면형 모터 이송 시스템이다. 타일에서 드라이버를 제공하기 때문에, 별도로 드라이버가 필요없다. EtherCAT으로 연결만 하면 바로 사용이 가능하다.
XPlanar
10. 가속도계와 자이로 센서가 하나로 통합되어 있는 EP3751-0260 EtherCAT 박스 모듈
센서 융합을 통해 복잡한 회전 동작도 정밀하게 감지하는 Beckhoff의 새로운 솔루션이다.
Beckhoff의 EP3751-0260 EtherCAT 박스 모듈은 가속도 센서를 관성 측정 장치(IMU), 즉 자이로스코프와 연결한다. 30x86x22mm 크기에 불과한 이 장치는 충격, 진동 및 기울기 측정 외에도 가속 및 회전 동작을 사전 처리된 값과 원시 센서 데이터로 정확하게 감지한다.
이 두 센서를 사용하면 하나의 I/O 박스 모듈만 사용하여 다양한 모션 어플리케이션을 측정할 수 있으며, 복잡한 회전 모션도 정확하게 기록할 수 있다.
가속도계와 자이로 센서가 하나로 통합되어 있는 EP3751-0260 EtherCAT 박스 모듈
11. 초소형 산업용 PC
Beckhoff의 초소형 산업용 PC 시리즈에 추가된 C6043은, 두 번째 보드 레벨에 NVIDIA 그래픽처리장치(GPU)가 탑재됐다. 따라서 인공지능 분야와 같은 고강도 컴퓨팅 어플리케이션에 적합한 하드웨어 기반을 제공한다.
출고 시 바로 사용이 가능한 고성능 그래픽 카드용 슬롯이 탑재된 C6043은 크기가 132x202x127mm에 불과하며 병렬 처리 성능이 뛰어나다. 뿐만 아니라, 장기간 사용이 가능한 NVIDIA GPU와 최신 Intel® Core 프로세서를 탑재할 수 있다. 따라서 3D 그래픽에 대한 요구가 높거나 사이클 타임이 매우 짧은 심층 통합 비전과 AI 프로그램 모듈이 사용되는 까다로운 어플리케이션의 중앙 제어 장치로 이상적이다.
초소형 산업용 PC C6043은 NVIDIA 그래픽처리장치(GPU)가 탑재됐다.
Ⅱ. 인터뷰
“자율주행 로봇, 인공지능 및 머신러닝 제품 강화해, 클라우드 및 엣지 시스템에서 설비의 최적화 운영, 예측 제어 등을 구현할 수 있도록 할 계획”
Beckhoff Korea 김정남 차장
Q. 스마트 공장 자동화 산업전 2025를 통해 Beckhoff가 산업계에 알리고자 하는 메시지는 무엇인가?
A. Beckhoff는 이미 인더스트리 4.0, 스마트제조, 스마트 팩토리에서 많은 솔루션들을 제시하고 있으며, 고객이 요구하는 성능과 기술을 구현하고 있다. 개방형 프로토콜인 EtherCAT을 개발한 Beckhoff는 필드 레벨의 완벽한 통신 능력을 제공하는 한편, 유연성과 더불어 Beckhoff의 PC 기반 제어는 높은 퍼포먼스를 통해 신속한 응답성과 실시간성을 보장받을 수 있다. 현재, 스마트 팩토리는 원가절감, 생산성 향상, 다운타임에 대한 대비와 같은 솔루션들이 요구되고 있으며, 이러한 기술력을 바탕으로 국내외 시장에서도 그 우수성을 인정받아 점차 확대되고 있다. 현재, 많은 산업 분야에서 적용 검토가 진행되고 있다.
Q. 자동화 산업에 특화된 Beckhoff의 솔루션으로는 어떤 것들이 있나? 또 해당제품들의 특장점은 무엇인가?
A. Beckhoff는 PC 기반 제어 시스템 기술과 다양한 제품군을 갖추고 있는 통합 자동화 시스템 회사로서, 개방형 프로토콜인 EtherCAT을 개발한 회사다. Beckhoff는 필드 레벨의 완벽한 통신 능력을 제공하며, 최대 65,535개의 토폴로지를 통한 유연한 통신을 자랑한다. I/O 모듈 및 모터 드라이브와 결합하여, TwinCAT 플랫폼을 통해 하나의 원활한 제어시스템 기술로 통합될 수 있다.
첫 번째 I/O 제품은 ELM EtherCAT 터미널로서, 4채널 아날로그 입력, 다기능, 24비트 고해상도, 10ksps, TC 보정 등의 특징이 있다. ELM3xxx 시리즈의 EtherCAT 터미널은 산업 환경에서 일반적인 전기 신호를 고품질 측정을 할 수 있도록 개발되었으며, 유연하게 사용할 수 있는 측정 모듈은 실험실 및 테스트 기술 환경에서 특히 유용하게 사용할 수 있다.
두 번째 초고속 통신과 전원을 하나의 케이블로 결합한 EtherCAT P 기술은, 배선 작업 감소를 통한 시간 절약과 작업 오류로 인한 비용 절감을 가능하게 한다. 또한, TwinSAFE 인증 기능 안전성을 EtherCAT 및 TwinCAT 환경에서 직접 통합할 수 있어서 분산 I/O의 장점을 추가했으며, PLC와 달리 시스템 설계의 유연성을 제공한다.
세 번째 모션의 경우, 경제형 모듈이 추가된다. AX1000과 AF1000인 경제형 모터 및 인버터 제품이다. AX1000의 경우, 기존의 모션 라인업 중 STO, SS1, FSoE 기능 등의 사항만 요구하는 어플리케이션의 경우, 기존 모션 제품과 동일한 성능으로 경제성 있는 모션 제품을 제공받을 수 있다. AF1000의 경우, 인버터 드라이브로서, AX1000과 마찬가지로 동일한 스펙에서 경제성 제품을 제공받을 수 있고, 최대 6개의 입력 I/O 디바이스가 통합된다.
네 번째 확장 기능 중 하나인 NCT(No Cable Technology)는 XTS에 높은 역동성 및 유연성을 제공한다. 무버에 장착된 엔드 이팩터(표준 액추에이터, 센서 등)는 리니어 이송 과정 중 다양한 공정 단계를 수행할 수 있다. 특히 NCT 기술은 포장 산업의 경우 원료 공급 또는 제조 공정에 사용되는 거의 모든 컨베이어, 분류 시스템, 로봇, 자재 핸들링 시스템에 큰 이점을 줄 수 있다. 이 기술을 통해 정교한 제품 및 자재 핸들링을 구현하는 새롭고 혁신적인 자동화 솔루션을 개발할 수 있다.
Q. PLC 베이스 대비 PC 베이스 솔루션이 자동화 분야에서 갖는 강점은 무엇인가? 또 그 수요는 어떻게 전망하나?
A. 기술의 변화는 산업 분야에서도 새로운 기술 및 개발로 이어져 발전해 나가고 있다. 기술 산업 고도화 발전으로 생산성을 높일 수 있는 새로운 시스템 개발 및 설계가 진행되고 있다. 고객사들은 최대한 많은 필드 레벨의 데이터를 상위 시스템으로 전달될 수 있도록 시스템을 설계하고 있으며, 이러한 요구 조건들은 다양한 시도와 결합될 수 있다. 별도의 로직을 분리하여 각각의 제어기를 이루는 PLC의 구성은 PC라는 강력한 시스템 안에 하나로 통합될 수 있다. 따라서, 로직별 컨트롤러, 축 카드, 컨트롤러 및 상위 간 통신에 필요한 별도의 하드웨어가 필요하지 않다. Beckhoff PC 기반 제어시스템 구성은 최소 50us 사이클 타임의 실시간 제어 능력을 제공하고, 하나의 제어기에 최대 65,535개의 I/O 모듈 및 255축의 모션을 제어할 수 있다. 향후, 출시될 MC3 기능을 TwinCAT 소프트웨어에 추가하면 제어할 수 있는 축 제한이 사라진다.
Q. Beckhoff의 비전 시스템은 기존 비전 시스템에 비해 고객에게 어떤 이점을 제공하나?
A. Beckhoff는 PC 기반 제어 기술 분야의 선두 업체로, 모든 기계 기능들을 단일 제어 플랫폼에 통합하기 위해 끊임없는 연구와 개발을 진행하고 있다. Beckhoff 비전 시스템은 단일 제어 플랫폼에 통합할 수 있으며, TwinCAT Vision 소프트웨어와 카메라, 렌즈, 조명은 측정 및 검사 시스템을 위한 최적의 솔루션을 제공한다. 또한, EtherCAT 기반 제어 기술에 원활하게 통합되는 Beckhoff 비전을 통해 사용자는 정확한 동기화, 엔지니어링 및 하드웨어 비용 절감, 시운전 간소화, 기술 지원 등과 같은 강력한 경쟁 우위를 확보할 수 있다.
Q. Beckhoff가 자동화 업계에서 갖는 경쟁력은 무엇인가?
A. EtherCAT은 Beckhoff가 개발한 가장 빠른 개방형 산업용 이더넷 프로토콜이다. EtherCAT을 개발한 Beckhoff는 전 세계에서 가장 많은 EtherCAT 디바이스 포트폴리오를 보유하고 있으며, 실시간 제어, 고속 데이터 처리 및 PC 기반 제어를 기반으로 하는 원활한 연결성을 제공하고 통합할 수 있는 확장 가능한 자동화 플랫폼을 제공한다. 소프트웨어와 하드웨어에서의 유연성과 개방성은 기능 확장, 변경, 개조를 용이하게 하며, 다양한 산업 환경에서 예측 보수, 클라우드 연결 및 데이터 기반의 더 효율적인 관리를 가능하게 한다. 또한, PC 기반 제어를 통해 하드웨어를 제거하고 설치 및 유지 보수 작업을 최소화해 비용을 효율적으로 관리할 수 있다. 중앙 PC 플랫폼에 모든 제어 기능을 통합하면 모든 구성요소 간의 효율적인 상호 작용과 최대의 생산성을 보장할 수 있으며, 서로 다른 시스템이 통신할 때 발생되는 손실이나 대기 시간도 줄일 수 있다. 개방형 EtherCAT 통신은 유연성과 뛰어난 확장성으로 서드파티의 다양한 디바이스 장치를 제어시스템에 간편하게 적용하여, 고도화된 설비에 사용하는데 큰 이점을 제공한다.
Q. 자동화 업계의 최근 기술 트렌드로는 어떤 것을 꼽나?
A. 자율이동로봇(AMR)과 관련된 자동화 기술은 여러 기업의 공정을 간소화하고 사업을 성장시킬 수 있는 높은 잠재력을 가지고 있다. 자율이동로봇은 창고 활용 용량을 늘리고, 작업 환경을 개선하며, 양질의 인적 자원을 확보할 수 있다. 현재, 많은 업체들이 자율이동로봇 및 AI 관련 기술을 지속적으로 개발하고 있다. Beckhoff I/O EP3751 자이로스코프 모듈은 AGV, AMR과 같은 물류 이송 로봇에 유용하게 활용될 수 있다. EP3751는 내부적으로 6축 MEMS 센서를 내장하고 있다. X, Y, Z 축의 가속도 센서와 자이로스코프를 결합하여 가속도 및 회전 움직임을 정밀하게 기록할 수 있으며, 이를 통해 물류 이송 로봇은 더욱 정확한 자세 제어와 이동을 수행할 수 있다. 또한, 머신러닝은 대량의 샘플 데이터를 사용한 접근 방법으로, 다양한 응용 분야에서 사용된다. 품질관리, 자원 절감, 협동 로봇, 기계 최적화, 예측 기반 유지 보수 등에서 이용할 수 있다. TwinCAT을 활용하여 적용하는 과정은 데이터 수집 과정과 모델 학습 그리고 학습된 모델을 실행하는 과정이 필요하다. TwinCAT에서는 TE3850 TwinCAT3 머신 러닝 크리에이터, TF3800 머신 러닝 추론엔진, TF3810 신경망 추론엔진 등을 지원한다. 현재, 시장에서는 다양한 AI 모델이 출시되어 있다. 적은 컴퓨팅 리소스로도 효율적으로 작동하는 반면, 빠르고 신속한 결과를 위해 더 높은 컴퓨팅 성능을 요구기도 한다. Beckhoff는 이러한 다양한 요구에 대응할 수 있는 작은 사이즈의 Compact PC부터 서버급 PC까지 다양한 퍼포먼스의 PC 포트폴리오를 제공하고 있다.
Q. Beckhoff I/O EP3751 자이로스코프 모듈은 통합이 핵심인 것 같다.
A. 그렇다. EP3751는 내부적으로 6축 MEMS 센서를 내장하고 있다. X, Y, Z 축의 가속도 센서와 자이로스코프를 결합했다. 센서 자체에서도 TwinCAT의 머신러닝 기능을 써서 수집된 데이터로 오차율을 줄일 수 있다. AGV나 AMR이 가야 되는 방향에 있어서 틀어지는 양에 대해 데이터 수집한 걸 학습해서 그걸 다시 도출해서 틀어지지 않게 할 수 있다는 강점을 가질 수 있다. AMR이나 AGV, 자율주행 차량이 워낙 많이 나오고 있다 보니까, Beckhoff에서도 이에 대응한 솔루션을 내놓은 것이다. TwinCAT과 함께 사용해서 효율성을 높일 수 있다.
Q. 2025년 자동화 시장 전망을 어떻게 하나?
A. 자율주행 로봇 및 AI와 로봇 기술의 융합된 제조업 산업은 지속적으로 성장할 것으로 예상된다. 다양한 산업에서 인공지능(AI) 기술이 융합되며 자동화의 중요성이 부각되고 있다. 이러한 변화는 단순한 기술 개발을 넘어 다양한 산업 분야에 통합되고, 생성 AI, 컴퓨터 비전과 같은 핵심 기술의 발전은 헬스케어, 제조업 등 기존 산업을 혁신하는 동시에, 디지털 트윈, AI 기반 자동화, 맞춤형 데이터 분석과 같은 새로운 응용 분야로 빠르게 발전하고 있다. 그러나, 경기 경기침체로 인한 불확실성으로 예측하기 매우 어려운 상황이다.
Q. 자동화 분야 시장 확대를 위한 Beckhoff Korea의 전략에 대해 설명을 부탁한다.
A. 자율주행 로봇(AMR, AGV), 인공지능 및 머신 러닝에 대한 제품을 강화하여 클라우드 및 엣지 시스템에서 설비의 최적화 운영, 예측 제어 등을 구현할 수 있도록 할 예정이다. 자동화 산업에서는 예측 유지보수 및 프로세스 제어, 이상 감지, 협업 로봇, 자동화된 품질관리 및 기계 최적화를 포함한 많은 분야에서 새로운 가능성을 열어 줄 것이며, Beckhoff는 IPC 하드웨어 플랫폼을 비롯하여 상호 제어기의 연결성에 대한 제품군을 갖추고, 지속적인 파트너십 강화와 고객이 요구하는 솔루션을 보다 빠르게 제공하도록 준비하고 있다. 캐비닛이 필요 없는 자동화를 가능하게 하는 MX-System과 경제적 모션 제품까지 제공할 예정이다.