5G 시대의 사설망과 스마트 팩토리 (3)…비통신사업자의 구축 사례
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5G 시대의 사설망과 스마트 팩토리 (3)…비통신사업자의 구축 사례
  • 김상일 기자
  • 승인 2019.10.04 13:40
  • 댓글 0
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독일, 자동차 제조사들이 자체 5G 사설망을 공장에 적용
일본은 가전제조사 중심으로 사설망 적용 스마트 팩토리 구축 움직임
미국은 사설망 위해 CBRS 주파수 개방 추진

[애틀러스리뷰] 이통사가 아닌 제조사나 서비스 업체 등 비통신사업자들이 자체적인 수요에 의해 사설망을 구축하고자 하는 동향도 나타나고 있다. 통신사업자가 주도하는 사설망 기반의 스마트 팩토리가 최근 부상하는 5G 네트워크의 특성을 활용하는데 주력하는 모습이라면, 제조업체들이 주도가 되는 사설망 기반 스마트 팩토리는 실제 생산시설에서 안정적으로 활용할 수 있는 LTE도 활용하는 모습을 보이고 있다.

 

獨 폭스바겐, 자체적인 5G 사설망 구축 계획에 맞추어 장비업체 선정 중

통신사업자와의 협력 없이 진행되는 산업계 자체적인 5G 사설망과 스마트 팩토리 사례 중에서 가장 규모가 큰 프로젝트로는 독일 폭스바겐 그룹이 추진하는 사례가 대표적이다. 2020년까지 자체적인 5G 사설망을 생산 시설에 구축하겠다고 밝힌 것이다.

이와 관련해 동사는 독일 전역에 소재한 자사의 122개 생산시설에 5G 사설망을 구축할 통신장비업체를 구하고 있다고 밝혔는데, 노키아와 에릭슨 중에서 선정될 것이라는 전망이 나오고 있다.

이와 관련해 폭스바겐은 지난 4월초 개최된 ‘HANNOVER MESSE 2019’ 행사에서 노키아가 제공하는 시범 네트워크를 자동차 생산 라인에 접목할 수 있음을 직접 시연하기도 했다.

폭스바겐이 자체 5G 사설망 구축에 나서면서 폭스바겐의 경쟁업체인 다임러와 BMW도 독일 정부가 5G 주파수 경매에서 통신사에 배정하지 않고, 일반 기업에게 개방해 놓은 3.7~3.8GHz 사이의 100MHz 주파수 대역폭을 확보하려 할 것이라는 전망도 나오고 있다.

 

獨 보쉬와 오스람은 공장 효율화 위해 LTE 기반 사설망 구축

전통적인 제조업 강국인 독일 기업들이 사설망 도입을 통한 제조업 혁신에 많은 관심을 보이고 있다. 보쉬(Bosch) 역시 마찬가지로서, 주요 생산장비인 전동 드라이버에 LTE 사설망을 적용, 모든 생산공정을 전산화함으로써 품질 균일화 및 불량률 최소화를 도모하고 있다. 또한 조명기구 제조사 오스람(Osram)도 생산용 로봇과 운송장비에 사설망을 도입해 유선망 환경에서는 어려웠던 실시간 운송/납품 관리를 실현 중이다.

우선 보쉬는 전동 드라이버에 LTE 사설망 기반 통신 모듈을 탑재하고, 나사를 조이는 토크(torque)와 회전 수, 순서 등을 드라이버에 기록하는 제조공정 관리 솔루션을 테스트 중인데, 이 솔루션을 도입을 통해 생산직원들이 전동 드라이버를 사용해서 생산하는 모든 제품의 품질을 균일하게 유지할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 나사를 조이는 순서가 잘못된 경우 등 공정 오류를 실시간 수정할 수 있게 되어 제품 불량률도 줄일 수 있게 된다.

보쉬는 제조 과정상의 모든 상황 데이터를 사설망을 통해 서버에 전송함으로써, 안전한 데이터 관리와 정보 수집이 가능할 것으로 기대하고 있다. 기존에는 Wi-Fi 네트워크를 이용했지만, 사설망을 이용하는 것이 전파 간섭이나 업로드 안정성 및 보안성 측면에서 뛰어나다고 판단해 LTE 사설망을 구축한 것으로 알려졌다.

오스람도 공장 운영에 LTE 사설망을 채택함으로써 제조공정 뿐만 아니라, 제품 운송장비의 관리 자동화를 실현했다. 동사의 LTE 사설망은 DT가 제공하는 공중망(public network)과 사설망 통합 네트워크 솔루션을 활용하는 방식이며, 향후 5G 기반 사설망으로 업데이트할 예정이다.

오스람에 따르면 제조를 위한 산업용 로봇과 자재 등을 옮기는 AGV(무인운반차) 등 3천개 시설에 사설망 적용을 통해서, 공장 외부로 생산물 운송 시 반출 상황을 확인하는 것을 포함해, 문제 발생시 실시간 대응이 가능해졌다.

특히 오스람은 제조 공정에서 얻어지는 다양한 데이터를 엣지 단말과 클라우드에 실시간 축적하고 인공지능(AI)으로 처리 가능하여 자동화가 용이하다는 점을 LTE 사설망 도입 배경으로 설명하고 있다. 또한 향후 5G로 업데이트할 시에는 공장 내부의 많은 장비 등 동시다발적인 컴퓨팅 관리가 필요한 상황에서도 높은 신뢰성과 초저지연을 보장받을 수 있게 되는 것을 기대하고 있다.

 

보쉬(左)와 오스람 (右)의 LTE 사설망 기반 스마트 팩토리 구축 사례 (출처: 각사 발표자료)
보쉬(左)와 오스람 (右)의 LTE 사설망 기반 스마트 팩토리 구축 사례 (출처: 각사 발표자료)

 

일본, 가전 업체들이 ‘로컬 5G’ 활용 스마트 공장 솔루션 개발 추진

일본 총무성은 5G 네트워크 보급을 촉진하고 생태계 활성화 도모를 위해 비통신 분야의 일반기업에도 ‘로컬 5G(Local 5G)’ 사업 면허와 주파수 사용권을 부여하는 제도를 도입했는데, 사설망을 구축하는 배경이 되는 이 같은 총무성의 조치에 일본의 가전 업체들이 적극적으로 참여하여, 로컬 5G 기반의 스마트 팩토리 솔루션 도입에 나서고 있다.

도시바는 ‘로컬 5G’를 자사 공장에 도입해 생산공정 효율화를 추진하는 한편, 실증실험을 1~2년 거듭해 ‘스마트 공장’ 서비스를 2020년부터 사업화 한다고 밝혔다. 제조 설비 및 작업자의 웨어러블 단말, 하역 차량 등을 로컬 5G 네트워크로 연결함으로써 업무 데이터를 수집/분석하고, 이를 기반으로 제조업 고도화 추진한다는 것이 주요 골자이다.

NEC와 파나소닉도 ‘스마트 공장’을 솔루션화하여 판매한다고 밝혔는데, NEC의 경우, 공장 센서에서 5G로 수집한 정보를 통해 제조공정을 자동화하는 시스템을 구축하여 향후 로컬 5G 주파수를 할당받는 공장에 판매할 계획이다. 또한 건설 현장에서 영상이나 도면 데이터를 무선으로 주고받으며 중장비를 원격 조종하는 서비스도 구상 중이다.

파나소닉은 2년간 농민, 지자체와 공동으로 무인 트랙터에서 축적한 카메라 이미지를 원격에서 확인하는 시스템 실증실험을 진행해왔는데, 이를 로컬 5G로도 확대할 예정이다.

 

일본 가전업체들의 ‘로컬 5G’ 기반 ‘스마트 공장’ 개념도 (출처: Business Network)
일본 가전업체들의 ‘로컬 5G’ 기반 ‘스마트 공장’ 개념도 (출처: Business Network)

 

미국, 물류/단말 업체들이 CBRS 주파수 기반의 LTE 사설망 테스트 진행

미국에서는 3.5GHz 공공안전용 ‘CBRS(Citizen Broadband Radio Service)’ 주파수를 활용한 사설 이통망 사업이 검토 및 테스트되고 있다. CBRS 주파수가 사설 이통망에 적극 활용되는 이유는 네트워크 구축 비용과 품질이 주파수에 의해 크게 좌우되기 때문인데, 현재 FCC는 CBRS 주파수를 기존이용자(incumbent), 우선접속(Priority Access License, PAL), 일반허가접속(General Authorized Access, GAA) 등 3개 이용자 집단으로 구분하고, PAL과 GAA를 민간에 개방하기로 하고 PAL 배분 방식을 최종 검토 중이다.

 

미국의 CBRS 주파수 대역 할당 구조 (출처: HeavyReading)
미국의 CBRS 주파수 대역 할당 구조 (출처: HeavyReading)

만일 특정 사업자가 PAL을 확보할 경우, 일반 주파수 경매 대비 저렴한 비용으로 주파수 이용의 우선권을 보장받게 되고, 이를 바탕으로 우수한 품질의 사설 LTE망을 구축할 수 있게 된다. 미국에서 非통신사업자들이 CBRS 주파수를 확보했을 경우를 상정한 사설망 구축과 테스트가 진행되는 이유도 이 때문이다.

CBRS 주파수를 이용한 사설망 구축과 운영 사례로는 ‘페덱스(FedEx)’가 테네시주 멤피스 소재 자사 시설에 LTE 사설망을 구축한 것을 꼽을 수 있다. 동사는 4대의 고정형 기지국과 40대의 단말 투입했으며, 해당 장비와 단말은 모두 노키아가 공급 및 관리하고 있는 것으로 알려졌다.

페덱스의 테스트는 CBRS 주파수와 LTE 사설망을 통해 자사의 항공기 유지보수 전용 서비스를 이용할 수 있는지 여부를 검증하는데 초점이 맞춰져 있다.

2019년 8월에는 아마존이 미국 연방통신위원회(FCC)에 CBRS 주파수를 테스트를 위한 특별임시허가(Special Temporary Authority, STA)를 신청한 것이 알려졌다. 아마존이 8월 19일부터 2020년 2월까지 6개월간 캘리포니아 써니베일(Sunnyvale) 지역에서 CBRS 주파수를 테스트하면서, 기타 지역에서도 CBRS 기술을 활용할 수 있을지 여부를 파악할 목적으로 STA를 신청한 것으로 알려졌다.

아마존이 LTE 기반의 사설망을 구축한 것은 아니지만, 쇼핑과 배송, 물류 시설 등 다양한자체 시설을 보유하고 있는 아마존이 CBRS 주파수 테스트를 진행한 이후 유용성이 확인될 경우, 해당 주파수를 활용한 생산 혹은 유통 설비용 사설망 구축에 나설 의사와 능력은 충분하다는 점에서 주목된다.

이외에도 2018년 7월 미국 통신장비 벤더인 보잉고 와이어리스(Boingo Wireless)도 댈러스 공항에 CBRS 주파수를 활용하는 LTE 사설망을 구축했다. 동사는 이를 위해 지난 3월 FCC로부터 임시 면허를 발급받았으며, 페더레이티드 와이어리스(Federated Wireless)와 록커스(Ruckus Wireless)의 CBRS 장비와 에센셜(Essential)의 스마트폰을 활용하는 공항 IT 업무용 사설 LTE 네트워크 인프라를 구축한 것으로 알려졌다.



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