- AI와 현장을 연결하는 개방형 자동화 아키텍처의 진화

Physical AI 시대,
제조 혁신을 위한 두 가지 전제 조건

Physical AI는 제조 혁신의 핵심으로 떠오르고 있다. 그 본질은 현장의 설비, 센서, 액추에이터에서 생성되는 데이터를 얼마나 쉽고 빠르며 안전하게 AI로 연결할 수 있느냐에 있다. 연결이 가능해지면, 제조 현장은 실시간 분석과 제어를 기반으로 고도화된 운영을 실현할 수 있으며, 전반적인 생산 효율도 혁신적으로 향상될 수 있다.

목표를 달성하려면 두 가지 필수 조건이 충족되어야 한다. 첫째, AI와 통합되는 자동화 시스템의 유연성과 연결성이다. 자동화 시스템은 특정 하드웨어에 종속되지 않고 소프트웨어 중심으로 설계되어야 하며, AI 모델과 쉽게 연계될 수 있어야 한다. 둘째, End-to-End 보안이다. AI가 공장을 제어하는 시대에는 현장 레벨부터 안전한 데이터 흐름이 보장되어야 한다.

슈나이더 일렉트릭은 이러한 요구에 선제적으로 대응하기 위해 약 4년 전, 특정 하드웨어에 종속되지 않는 Software-Defined Automation 플랫폼인 ‘EAE(EcoStruxure Automation Expert)’를 선보였다. EAE는 IEC 61499 기반의 개방형 아키텍처를 적용하여 AI와의 연결을 용이하게 하며, 자동화 애플리케이션을 유연하게 구성할 수 있다. 또한, Modicon Edge I/O NTS를 통해 TPM 기반 보안과 인증된 통신을 제공한다.

AI 연결을 위한 개방형
Software Defined Automation 그리고 EAE

‘SDA(Software-Defined Automation)’는 산업 자동화의 패러다임 변화를 의미한다. 제어 로직을 하드웨어에서 분리하고, 추상화(Abstraction) 계층을 도입함으로써 자동화 시스템의 유연성, 확장성, 민첩성을 크게 향상시킨다. 이는 IT와 OT 융합, 기존 폐쇄형 자동화 시스템의 구조적 한계 그리고 자동화 하드웨어의 컴퓨팅 파워 제약을 극복하기 위한 산업 전반의 요구에서 비롯됐다.

Universal Automation.Org
& EcoStruxure Automation Expert

SDA의 개방성과 상호운용성을 실현하는 중심에는 ‘UAO(Universal Automation.Org)’가 있다. UAO는 특정 제조사에 종속되지 않은 런타임 엔진(UAO Runtime)을 자동화 시장에 구현하기 위해 사용자, 시스템 통합 업체, 공급업체, 학계, 정부 기관 등 다양한 주체가 참여해 결성한 글로벌 비영리 협회다. UAO는 세계 최초로 브랜드와 관계없이 공통의 자동화 소프트웨어 계층(UAO Runtime)을 관리 및 공유할 수 있는 커뮤니티를 제공함으로써, 산업 자동화 전반의 개방성과 상호운용성을 확대하고 있다. UAO Runtime이 내장된 다양한 하드웨어는 ‘EAE (EcoStruxure Automation Expert)’라는 멀티벤더 지원 IDE(Integrated Development Environment)로 프로그래밍할 수 있다.

AI와 통합된 SDA의 구축 사례

SDA와 AI의 결합은 실제 제조 현장에서 성과로 이어지고 있다. 한 글로벌 자동차 그룹은 승용차, 상용차, 모빌리티 서비스, 이륜차 등 다양한 사업을 운영하며 12개 이상의 완성차 브랜드를 보유하고 있다. 이 그룹은 기존에 특정 제조사의 PLC 제품만 사용해 왔으나, 폐쇄형 구조로 인해 표준화와 확장성에 한계를 겪고 있었다.

이에 따라 해당 그룹은 Future-proof Automation 구현을 목표로, 표준화된 애플리케이션 구축과 프로젝트 간 비용 절감, 엔지니어링 시간 단축을 요구했다. 그 결과 FMCS(Facility Management Control System)에 AI와 함께 EAE 및 UAO Runtime 기반 SDA를 적용했으며, 본 시스템은 2023년 커미셔닝을 완료하고 2024년부터 운영 중이다. 현재 공압, 냉각수, 순환수 등 주요 유틸리티 서브 시스템을 통합 관리하고 있다.

여기에 적용된 AI는 단순 모니터링을 넘어 제어 명령 수행, 예측 제어, 에너지 최적화까지 담당한다. 표준화된 데이터 교환 방식(JSON Data Format)을 통해 제어 시스템 및 SDA와 연계되며, 이를 통해 실시간 분석과 제어가 가능해졌다. 또한 현장에서는 제공된 라이브러리를 활용하거나 신규 오브젝트를 개발해 적용했으며, 오브젝트는 블랙박스 형태로 구현되어 지적 재산(IP)을 보호하는 동시에 재사용성을 높여 Plug & Produce를 가능하게 했다.

현존하는 Soft PLC와의 차별점

산업 자동화 시장에서 활용되고 있는 Soft PLC는 유연한 제어 환경을 제공하지만, 구조적 한계를 가지고 있다. 많은 Soft PLC가 특정 제조사의 산업용 PC에 종속되어 있으며, Virtual PLC 역시 기존 PLC를 단순히 가상화한 구조에 머무는 경우가 많다. 이러한 구조는 자동화 환경의 개방성과 상호운용성을 근본적으로 개선하는 데 한계가 있다.

반면 SDA는 특정 PLC를 가상화하는 방식이 아닌, Hardware-Independent Runtime을 기반으로 한다. 이를 통해 다양한 하드웨어 플랫폼에서 동일한 자동화 애플리케이션을 실행할 수 있으며, 장기적인 시스템 확장성과 선택의 자유를 확보할 수 있다. 나아가 SDA는 UAO를 중심으로 한 개방형 생태계를 기반으로 꾸준히 확장되고 있으며, 다양한 UAO Controller와 Plug & Produce Software Component가 개발자 커뮤니티를 통해 등장하고 있다.

결과적으로 SDA는 단순한 PLC 가상화 기술을 넘어, 특정 제조사로부터 독립된 개방형 커뮤니티와 확장 가능한 생태계를 기반으로, AI 시대의 제조 혁신을 구현하는 새로운 자동화 아키텍처라 할 수 있다.

SDA가 고객에게 제공하는
실질적 가치

SDA는 벤더 종속성을 제거해 하드웨어 단종이나 납기 지연의 영향을 최소화하며, Windows 및 Linux 기반 범용 하드웨어에서 최신 컴퓨팅 파워와 On‑ Device AI를 활용할 수 있다. 애플리케이션이 하드웨어와 분리되어 재사용, 유지보수, 개선이 용이해 라이프사이클이 연장되고, 비용도 절감된다.
또한 객체지향 프로그래밍(OOP) 기반의 모던 개발 방식을 자동화 영역으로 확장시킬 수 있으며, Docker 기반 컨테이너 구조와 IT 자산 활용을 통해 배포 및 운영 효율성과 시스템 확장성을 높일 수 있다. REST API, JSON, MQTT 등 다양한 IT 프로토콜과 연결 방식을 지원으로 IT/OT 통합과 AI·데이터 분석 서비스 연계도 용이하다.

Field Device 레벨에서 시작되는
End-to-End 보안 : Modicon Edge I/O NTS

AI가 공장을 제어하는 시대에는 센서와 액추에이터 등 현장 레벨부터 안전한 데이터 흐름을 보장하는 End-to-End 보안이 필수적이다. Modicon Edge I/O NTS는 TPM 기반 보안, OPC UA over TSN 내부 통신, 디바이스 진위성 검증을 통해 데이터 투명성과 보안성을 강화하며, 단순 I/O를 넘어 AI 제조 혁신을 위한 핵심 보안 플랫폼 역할을 한다.

결국 EAE와 Edge I/O NTS는 단순한 자동화 솔루션을 넘어, Physical AI 시대를 대비한 제조 아키텍처의 핵심 플랫폼이다. 앞으로 정부와 산업계는 개방성과 보안을 바탕으로 자동화 구조를 표준화하고 확산해야 하며, 이를 통해 변화하는 기술 환경 속에서도 지속 가능한 경쟁력을 갖춘 AI Ready Factory를 구현할 수 있다.

gunn.kim@se.com