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디지털 전환의 핵심, 산업용 PC시장을 전망하다

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펜데믹으로 인해 기업의 원격 모니터링 및 제어가 활성화되면서, 데이터 양이 폭발적으로 증가하고 디지털화, 산업용 사물인터넷(IIoT), 엣지 컴퓨팅의 확대로 스마트 팩토리 등 다양한 산업현장에서의 데이터 관리 및 유연성에 대한 니즈가 높아지고 있다. 이에 따라 데이터 취합 및 상위 플랫폼과 매끄러운 통신을 할 수 있는 산업용 PC(Industrial PC) 에 대한 관심이 높아지고 있다.
에너지 관리 및 자동화 분야의 디지털 혁신을 선도하고 있는 글로벌 기업 슈나이더 일렉트릭 코리아는 지난달, ‘산업용 PC’를 주제로 앞으로 변화할 ‘HMI 및 산업용 PC’의 시장흐름과 함께 고객의 니즈를 반영한 혁신적인 제품을 소개하는 자리를 마련했다. 본 고는 발표 내용을 정리하여 소개한다.

발표/송연옥 매니저, 슈나이더 일렉트릭 코리아
정리/권지혜 대리, 더스프링

산업용 PC 시장

시장조사기관 마켓앤마켓(Markets and Markets)의 통계에 따르면, 글로벌 산업용 PC 시장은 44억 달러 규모까지 성장하고, 2025년에는 57억 달러 규모까지 성장해, CAGR(연평균 성장률) 5.4%를 기록할 전망이다.
산업용 PC 시장의 성장은 IoT 시장과도 연관이 있다. 기존 제조업에서 디지털 전환이 이뤄지면서, 산업용 PC의 수요도 증가하고 있다. 마켓앤마켓은 IIoT 시장과 산업용 PC 시장이 제조업의 디지털화를 표명하고 있으며, 이 둘은 비슷한 증감추세를 보일 것이라고 전망했다.
산업용 PC 시장을 가장 많이 점유하고 있는 지역은 북아메리카, 가장 빠르게 성장하고 있는 지역은 아시아 태평양(APAC) 지역인 것으로 나타났다. 관련 보도에 따르면, 북아메리카 기업은 산업용 PC 시장에 가장 먼저 뛰어들었으며, 때문에 시장을 더 많이 점유할 수 있었다. 또한, APAC 지역의 경우에는 중국과 인도에 대규모 생산기지가 있어, 그 성장이 더욱 가속화되고 있다. 특히, APAC은 급속한 산업화와 에너지, 전력 분야에 대한 인프라 투자 확대, APAC 산업용 PC 시장 진출을 부추기는 정부 정책 호조 등으로 성장세가 더욱 가속화될 전망이다.

HMI와 산업용 PC의 차이점

HMI는 휴먼 머신 인터페이스(Human Machine Interface)로 자동화 생산 라인의 장비를 제어하는 다양한 컨트롤러들의 제어/작동 데이터 화면을 작업자가 직관적으로 인지할 수 있도록 보여주는 터치 스크린, 제조현장의 장비단에서 주로 사용한다. 그러나 HMI로는 더 다양하고 복잡하고 무거운 어플리케이션 구동을 원하는 고객들의 니즈를 채울 수 없다. 고객의 늘어나는 니즈에 부합할 수 있는 것은 산업용 패널컴퓨터이다.
열악한 산업현장에서의 패널컴퓨터의 사용은 아주 어려운 선택일 수 있으나 최근 고성능 팬리스 CPU 및 SSD 보급 확산, 하드웨어의 생존성을 지원하는 여러 가지 어플리케이션들로 인해 HMI 기기의 새로운 대안이 되고 있다. 고성능의 기능 및 다양한 인터페이스를 요구하는 현장에서 산업용 PC를 사용하면 다양한 유연성에 대응하고, HMI보다 높은 컴퓨팅 성능을 제공하기 때문에 복잡한 작업을 더 쉽게 관리할 수 있어 전체 생산 라인 또는 전체 제어 시스템에서 사용된다.

산업용 PC의 특징

4차 산업혁명으로 인한 디지털화, 산업용 사물인터넷(IIoT), 엣지 컴퓨팅의 확대로 다양한 산업 현장에서 복잡한 데이터의 관리와 유연성에 대한 요구가 커지고 있다. 이에 따라 자동화 작업을 위한 기계 또는 시스템을 제어하고 모니터링할 수 있는 산업용 PC에 대한 수요도 함께 증가하고 있다.
산업용 PC란 일반 오피스용(OA, Office Automation) PC와 달리, 산업 현장에 사용하기 최적화된 PC를 말한다. 사양이나 OS(Operating System)는 일반 오피스용 PC와 같지만, 내구성이나 신뢰성 면에서 큰 차이가 있다. 하나의 보드에 모든 것이 들어가 있는 올인원(All-in-One) 설계로 확장과 유지 보수가 쉽고, 충격이나 진동에 의한 피해를 줄이기 위해 일체형으로 구성되어 있으며, 안정적인 전원공급 시스템을 갖추고 있다. 이렇듯, 365일 1년 내내 가동되어야 하는 산업용 PC의 경우에는 부품이 특히 안정적이고 제품의 수명이 긴 것이 큰 특징이다.

산업용 PC 적용 사업분야

산업용 PC는 자동차, 석유 가스, 항공 우주 방산 등의 특수분야, 화학, 에너지 산업에서 많이 쓰이고 있다. 자동차 생산 공장을 예로 들면 자동차 차체를 생산하는 공장은 먼지, 진동 등의 환경에 24시간 노출되어 있다. 생산 공장은 쉬지 않고 돌아가기 때문에 현장에서의 산업용 PC는 24시간 365일 작동된다. 자동화된 생산 라인의 경우 PC의 고장으로 인하여 생산이 정지되었을 때에 발생할 수 있는 막대한 손실 때문에 산업용 PC의 사용은 필수적이다.

반도체 시장 전망과 산업용 PC의 성장

5G, 인공지능, 자율주행, 클라우드 등의 수요 증가에 따라서 반도체 시장은 ‘슈퍼사이클(장기 초호황)’이 올 것으로 예상되고 있으며, Covid-19으로 인해 디지털 환경이 활성화되면서 IT 핵심 부품인 반도체 수급으로 이어져서 반도체 수요의 장기적인 성장세는 Covid-19 이전보다 높아지고 가속화될 것이다.
세계반도체시장통계기구(WSTS)가 발표한 보고서에 따르면 올해 전 세계 반도체 시장 매출 규모는 2020년보다 8.4% 증가한 4694억 달러(약 510조 원)에 달할 것으로 전망했으며, 이는 지난 6월 6.2% 증가할 것으로 예상한 수치에서 2.2%포인트 상향 조정된 것이다. WSTS는 2021년 세계 반도체 시장 매출 규모는 4694억 달러(약 510조 원)로, 그 중 메모리 반도체 시장은 2020년대비 13.3% 성장될 것으로 전망하고 있다.
산업용 컴퓨터는 다양한 산업 분야에서 컴퓨팅 어플리케이션을 수행할 수 있도록 설계된 견고한 시스템으로, 반도체 시장은 더 정밀한 작업이나 제조가 요구되므로 산업용 PC 가 사용되는 주요 산업군이다. 반도체의 경우는 I/O나 모션 등의 카드를 많이 사용하기 때문에 속도가 중요하고, 클린룸의 경우는 먼지 등 이물질이 들어가지 않도록 FANLESS 장비를 선호한다. 따라서 올해 예견된 반도체 시장의 ‘슈퍼사이클’과 산업용 PC시장은 동반 성장할 것으로 예상된다.
반도체 시장은 산업용 PC(Industrial PC, 이하 IPC)가 적용되는 주요 산업군으로, 반도체 라인에서 장비단은 HMI가 사용되고 IPC는 전체 생산라인이나 전체 제어 시스템에서 사용된다. 반도체는 24시간 가동되는 장비의 연속 작동을 위해서 문제가 생겼을 때 다른 HDD 가 즉각 사용될 수 있도록 HDD를 이중화 하고자 하는 니즈가 높다.
또한, 반도체 분야에서 컨트롤 수요가 과거 대부분 PLC(Programmable Logic Controller) 베이스였던 것이 최근 들어 PC 베이스 및 PLC 베이스가 각각 절반 정도의 비중을 차지할 만큼 PC 베이스의 수요가 늘어나고 있다. PLC에서 데이터 분석 및 통계화를 하는 데는 한계가 있기 때문에, PC 베이스로 수요가 전환되고 있다. 특히, 화면도 전용 작화 툴이 아닌 윈도 베이스의 작화 툴의 사용이 늘어나고 있으며, 임베디드 PC의 경우도 단순한 어플리케이션을 중심으로 수요가 늘어나고 있다.
이외에도 산업용 IoT에 대한 수요의 증가와 제조업의 디지털화로의 전환, 여러 산업의 엄격한 규제 요건들로 인해서 산업용 PC 시장은 증가할 것으로 보이며, 마켓앤마켓 리서치에 따르면, 글로벌 산업용 PC 시장은 2020년 44억 달러 규모일 것으로 예상하며, 2025년에는 57억 달러까지 성장해, CAGR(연평균 성장률) 5.4%를 기록할 전망이다.

슈나이더 프로페이스 산업용 PC, PS6000

디지털화, 산업용 사물인터넷(IIoT), 엣지 컴퓨팅의 확대로 스마트 팩토리 등 다양한 산업현장에서의 데이터 관리 및 유연성에 대한 니즈가 높아지고 있다. 이에 따라, 자동화 작업을 위한 기반 시스템과 기계를 제어하고, 모니터링 할 수 있는 산업용 PC(Industrial PC)의 수요가 증가하고 있다.
슈나이더 일렉트릭이 출시한 ‘프로페이스 PS6000’은 안정성이 높고 유연한 모듈을 갖추고 있어 자동화 엔지니어와 운영자 및 생산 관리자, 유지 보수 전문가 등 고객의 다양한 요구를 충족시켜줄 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 
PS6000 시리즈는 개방성이 강한 제품 중 하나다. 프로페이스의 스카다(SCADA) 솔루션인 블루 오픈 스튜디오(BLUE Open Studio)를 탑재하여 애니메이션, 이메일, 로컬 레시피 관리, 원격 연결, FDA Part 11, PDF 내보내기 등의 다양한 기능을 지원하고, MQTT, OPC UA/DA 와 같은 기본OPC 인터페이스를 제공하고, MQTT를 통해서 상위 네트워크를 통해 DB에 대한 상위 연결을 지원한다. 이러한 개방성과 연결성을 통해서 HMI와 다양한 장비 간 연동이 가능해 광범위한 솔루션을 제공한다.
특정 고객의 요구 맞는 맞춤형 모듈식 장치 설계를 통해 고객들은 원하는 조건에 맞춰 기능을 선택할 수 있다. 박스 PC는 인텔 코어 i3부터 i7까지 프로세스를 지원하고, 10인치에서 22인치까지 다양한 사이즈의 디스플레이를 갖추고 있다. 또한 2021년부터는 사전 설치 번들도 포함될 예정이다.
고객의 요구에 부합하는 ‘HMI 디자인 커스터마이징’이 가능해 고객의 만족도를 높인다. HMI 전면에 카메라를 부착하거나, 특수한 환경에 적합한 제품을 생산하거나, 고객사의 로고를 삽입하는 등 고객 맞춤형 디자인 제작이 가능하다.
작업자의 작업환경과 극한 생산 환경을 고려한 것도 특징이다. 다양한 작업자의 상황을 고려해 디스플레이 터치를 기본 모드, 장갑을 벗지 않고 사용이 가능한 글로브 모드와 워터 모드 등으로 변경할 수 있다. 극한 산업 환경에서 작동할 수 있도록 큰 충격과 진동 등에 대한 내성을 갖췄고, 0℃ ~ 55℃까지 넓은 작동 온도 범위를 지원해 열악한 환경에서도 사용할 수 있다.
산업용 기기의 네트워크 보안을 평가하는 국제적 인증인 ‘아킬레스 커뮤니케이션 인증(Achilles Communications Certification)’ 레벨 1단계에 부합하고, 사이버 보안 강화를 위해 IEC-62443을 준수하고 있다. 데이터를 암호화하는 TPM(Trusted platform module)을 기본으로 설정하고, 켄싱턴 락(Kensington lock)으로 보안성을 강화한 것이 특징이다.
증강현실(AR) 기술을 접목한 슈나이더 일렉트릭의 에코스트럭처 아규멘티드 오퍼레이터 어드바이저(EcoStruxure Augmented Operator Advisor)를 적용하면 빠르고 안전한 유지보수를 할 수 있다.
산업용 PC는 IT 제품과 달리, 작동 중단 없이 지속적으로 공급할 수 있는 능력이 중요하다. 슈나이더 일렉트릭은 산업용 PC제품 포트폴리오 전반에 걸친 장기간의 가용성을 보장하고, 제품 전체 수명 주기에 걸쳐서 슈나이더 일렉트릭 전문 엔지니어를 통한 상시 모니터링을 지원한다.
PS6000 시리즈는 HMI(Human-Machine Interface) 장치로, 자동화 작업을 위한 시스템과 기계를 제어·모니터링 할 수 있는 산업용 PC를 뜻한다. 애플리케이션, 다양한 소프트웨어 사용, 시스템 구조, 운영 효율, 데이터 전달 등 다양한 요구사항을 해결하기 위한 PC 기반의 아키텍처를 구축하여 성능, 속도, 가격경쟁력을 갖춘 반도체 장비에 최적화된 제품으로 디지털 전환을 위한 새로운 경험을 통해 유연성, 가시성, 신뢰성을 제공한다.

• 고객의 요구에 부합하는 ‘HMI 디자인 커스터마이징’
- Core i3-8145UE, Celeron 4305UE, I5-8385UE, i7-8665UE; 4가지 타입의 CPU와 7가지의 디스플레이가 있어 고객이 작업 환경에 따라 구성품을 선택할 수 있으며 HDD, SSD, 메모리 등의 용량도 자유롭게 선택해 장착할 수 있다.
- HMI 전면에 카메라를 부착하거나, 특수한 환경에 적합한 제품을 생산하거나, 고객사의 로고를 삽입하는 등 고객의 요청에 대응이 가능한다
- UHD(4K)를 지원하여 뛰어난 성능과 향상된 처리속도를 통해 반도체 라인의 현장 작업자들이 보다 직관적으로 작업을 진행할 수 있다.

• 디스플레이 터치 모드 변경가능
작업장마다 상황이 다르듯이 작업자의 상황을 고려해 디스플레이 터치를 ‘기본 모드’, 장갑을 벗지 않고 사용이 가능한 ‘글로브 모드’와 ‘워터 모드’ 등으로 상황에 맞춰 유연하게 변경할 수 있다. 특히 클린룸 안에서 장갑을 벗지 않고 사용이 가능한 ‘글러브 모드’ 를 통해 엔지니어와 운영자에게 편의성을 제공한다.

• 프로페이스의 글로벌 지원
세계 최초로 HMI를 개발한 ‘프로페이스’의 전문가와 함께 지속가능한 비즈니스를 이어갈 수 있다. 포트폴리오 전반에 걸친 장기간의 가용성을 보장하고, 제품 전체 수명 주기에 걸쳐서 슈나이더 일렉트릭 전문 엔지니어를 통한 상시 모니터링을 지원한다.

• 사용자에 따라 다양한 편의성을 제공하는 PS 6000
PS6000은 시스템을 설계부터 시운전까지 진행하는 엔지니어, 자동화 설비를 직접 운영하는 운영자와 생산 관리자, 유지 보수 전문가까지 사용자에 따라 다양한 편의성을 제공하고 있다.

• 자동화 엔지니어를 위한 새로운 경험
1) 다양한 공급업체의 소프트웨어를 장치 및 네트워크에 직접 연결
2) 시스템에 원격으로 안전하게 액세스할 수 있는 즉시 사용 가능한 내장 HMI 서비스
3) 특정 고객의 요구에 맞는 맞춤형 HMI 서비스를 제공
4) 다양한 HMI Specialist 서비스 및 지원으로 손쉬운 개발
5) Lite SCADA 사전에 설치된 번들(Bundle) 솔루션으로 시간과 비용 절감

• 운영자 및 생산 관리자를 위한 새로운 경험
1) Blue Open Studio와 함께 HMI 소프트웨어 리더의 애플리케이션 통합
2) 비즈니스 인텔리전스 대시보드를 사용해 사용자 니즈별로 맞춤화된 대시보드를 제공
    (생산라인/컨트롤타워/안돈 등에 모두 적용 가능)
3) 스마트 제조를 위한 최신 CPU 및 디스플레이로 고성능이지만 경제적인 제품
4) 운영자 상황에 맞춰 방수모드, 글러브 모드, 일반 모드 등으로 변경해 사용 가능
5) 필터 청소 및 고장 방지를 위한 팬리스 타입
6) 강한 진동 및 충격에의 저항성
7) HOMM(퀵 부트), UWF(통합 쓰기 필터) 및 산업용 특정 유틸리티 채용

• 유지 보수 전문가를 위한 새로운 경험
1) 간편한 원격 유지 관리, 며칠이 아닌 몇 시간 내에 가동 중지 시간 측정
2) IT 부서의 개입 없이 기존 네트워크에서 클라우드 기반 “Pro-face Connect”스마트 산업 솔루션 사용 가능
3) 네트워크 또는 방화벽 구성이 필요하지 않으며 PC, 태블릿 및 스마트 폰에서 기계에 이르기까지 종단에서 종단까지 최고 수준의 보안 및 암호화가 적용
4) 가동 중지 시간을 줄이고 생산성을 향상시키는 스마트 유지 관리 가능
5) PS6000 + EcoStruxure Augmented Operator Advisor는 필요할 때 언제 어디서나 실시간 정보 확인 가능

Q1 반도체장비 업계에서도 커스터마이징 요청이 많아지고 있고, 이에 대응할 수 있는지의 여부가 공급업체의 사업성패를 좌우하는데 슈나이더가 BTO(Built In Order)에  과연 유연하게 대응할 수 있을 것인지에 대한 의문이 있다. 이에 대한 입장은?
 >> 프로페이스 홈페이지의 PS6000 제품 선택을 통해서 고객이 원하는 사양(display size, CPU Type, 전원 타입, 메모리 사양,FAN 사용여부 등등…. ) 을 직접 선택하실 수 있다. 직관적인 선택 툴로 사용방법이 간단하고, 제품 선택하면서 제품의 상세 사양도 확인이 가능한다. 고객이 원하는 사양을 선택하고 오더가 가능하며, 세계 곳곳의 flex center 를 통해서 제품 조립/ 테스트 /검수 후에 납품이 된다.

Q2 2차전지 업계에서는 서버급 PC 수요가 많은데, 2차전지 시장을 다시 가져와야 하는  프로페이스 입장에서 서버급 PC에 대한 계획은 어떠한가?
 >> 프로페이스 브랜드에는 서버급 PC는 라인업에 없지만, 슈나이더 브랜드인 하모니 IPC에는 Rack-PC 가 있다. 슈나이더 산업용 PC는 프로페이스와 하모니 두개의 브랜드가 있다. 두 브랜드에 따라서 라인업이 다른 부분이 있다.

Q3 PS6000은 최근 IPC가 수행하는 엣지 컴퓨팅에서 어떤 역할을 할 수 있나?  그러면 엣지 게이트웨이라고 봐도 되나요?
 >> 소프트웨어에 따라 상위 IT와 하위 OT를 연결할 수 있는 Gateway 역할을 할 수 있다. 또한, AOA(AR)의 데이터 수집/관리를 위한 서버의 역할도 가능하다.

Q4 반도체를 비롯한 국내 주요 제조산업 현장의 수요 증가세, 최근 공급사례가 궁금하다.
 >> 식음료 시장을 타겟으로 하고 있고 기존 제품에서 10인치, 22인치 제품이 추가되어 옵션도 다양해졌다. 작년12월 출시했고, 국내 전자제품 및 반도체 분야 2곳에 적용되었다. 그외에도 기존 HMI 사용에서 데이터를 관리할 때, SD Card 또는 USB로 관리하는 추세였다면 보안/유지보수의 문제 때문에 점차 End-User는 데이터를 가공하여 상위로 바로 올릴 수 있는 PC형 HMI로 변경하길 원하고 있고, 실제로 많은 현장에서 바꾸고 있다.

Q5 일반 PC용 CPU는 11세대까지 나왔는데 산업용 PC는 신형인데도 불구하고  왜 아직 8세대를 이용하나요?
 >> CPU에 쓰이는 메인보드 자체가 일반용/산업용이 나뉘며 보드에 쓰이는 칩셋 포함 여러 부품 또한 산업용이 따로 있다. 산업용 CPU는 먼지, 충격, 소음, 습기, 고온 등의 환경에서도 정상적으로 기능할 수 있고 인증여부의 차이점이 있다.
Intel 산업용 CPU는 임베디드 옵션이 적용된 CPU를 사용하며 공급기간도 출시 후 7~15년이다(일반용은 보통 2~3년). 산업용 제품에 있어서는 최신 CPU는 8세대 제품이다.

Q6 PS6000 시리즈 보증기간이 얼마나 되는지, PS5000과 호환이 된다고 알고 있는데  그 전 시리즈(PS4000, PE4000B 등)와는 호환성이 어떠한지 궁금하다.
 >> PS6000 시리즈는 기존의 보증기간에서 연장된 24개월이다. 프로페이스 제품의 장점 중의 하나가 기존 제품과의 호환성이다. 신제품 개발 초기 단계부터 기존 제품과의 호환성을 검토하여 개발이 이루어지기 때문에 기존 고객이 안심하고 신제품으로 교환하실 수 있다.

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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