“진정한 PC 기반의 고기능 모션 컨트롤 시스템을 소개합니다”

양부호 소프트서보 사장

CNC 컨트롤러의 본고장, 미국 MIT 대학에서 출범한 PC 기반 모션 컨트롤러 전문 개발업체인 소프트 서보 시스템의 양부호 사장. 미국, 일본, 이탈리아, 중국에 이은 한국 법인 설립과 10월 코엑스에서 개최되는 모션 컨트롤 전시회 참가를 지원하고 준비하기 위해 최근 한국을 찾았다. 일본에서 태어나고 자랐으며, 미국에서 대학원을 다닌 한국계 제일교포임에도 부모님의 나라 한국을 위해 기여하고 싶다고 밝혔다. 또한 이제는 한국에 자신의 생활기반을 가지고 싶다는 뜻을 전했으며, 이를 증명이라도 하듯 미국 MIT 시절에 한국인 동아리 활동을 통해서 익힌 유창한 한국어 실력을 과시했다.

먼저, Soft Servo System에 대한 소개를 부탁드립니다.

제가 MIT에서 조교수로 있던 1995년에 ‘차세대 모션 컨트롤 시스템’에 대한 개발 프로젝트가 있었고, 이 프로젝트의 개발 책임자를 맡았습니다. 처음 프로젝트의 목적은 여러가지 어드밴스드 이론을 많이 개발하여 공작기계에 접목하고자 했습니다. 그러나 당시 화낙, 미쓰비시, 씨멘스 등의 컨트롤러를 사용해서는 우리의 알고리즘을 실현할 수가 없었습니다.
그래서 기존의 컨트롤러에서 벗어나 PC를 통해 컨트롤러를 개발하자는 발상을 하게 되었습니다. PC에서 소프트웨어를 만드는 것처럼, 익숙하게 다룰 수 있는 PC에서 컨트롤러도 개발하자는 것이었습니다. 이렇게 해서 DSP나 마이크로프로세서 등의 하드웨어를 전혀 사용하지 않는 모션 컨트롤러인 소프트 모션을 개발하게 된 것입니다. 이를 개발하고 나서는 MIT의 연구개발에 그치지 않고, MIT의 고급 기술들을 제품으로 만들어 기계 메이커에 컨트롤러를 제공하여 산업 발전에 도움을 주자는 일념으로 1998년 소프트 서보 시스템을 설립하게 되었습니다.
아직은 5백만 달러라는 작은 매출을 보이고 있지만, 미국, 일본을 중심으로 큰 폭의 성장세를 보이고 있습니다. 또한 이탈리아에서 좋은 반응을 보이고 있으며, 중국도 중요한 타깃 시장으로 떠오르고 있는 중입니다.

양부호 소프트서보 사장
양부호 소프트서보 사장 (사진. 소프트서보)

그렇다면 Soft Motion 이란 무엇을 의미하며, 기존의 모션 컨트롤러와는 어떻게 구별됩니까?

소프트 모션이란 모션 컨트롤 보드 또는 전용 컨트롤러 등과 같은 하드웨어를 전혀 사용하지 않고 단순히 PC 안에서 윈도우 소프트웨어만으로 컨트롤러를 실현한다는 것이 기본 개념입니다. 최근에 일반화되고 있는 소프트 모뎀, 소프트 전화 등과 같은 개념이라고 보시면 됩니다. 이들은 PC의 CPU에서 전화기와 똑같이 통신을 실행하도록 하고 있습니다. 전화기라는 하드웨어를 없앨 수 있는 것처럼 소프트 모션은 컨트롤러에서 하드웨어를 완전히 없앤 것입니다.
기존의 하드웨어 기반 모션 컨트롤러와 비교한다면 가장 큰 장점은 하드웨어가 필요없게 되기 때문에 가격을 그만큼 낮출 수 있다는데 있습니다. 그러나 저희가 추진하고 있는 하이엔드 모션 컨트롤에서는 이러한 가격적인 이점은 큰 의미가 없으며, 기존의 모션 컨트롤러에서 불가능했던 각종 고급의 모션 컨트롤을 구현할 수 있다는데 큰 의미가 있습니다. MIT에서 개발했던 많은 고기능 모션 컨트롤 알고리즘들을 펜티엄4 CPU를 통해서 실제로 실현해 낼 수 있게 된 것입니다. 기존의 DSP나 마이크로프로세서를 사용하더라도 어느 정도의 고기능 알고리즘은 가능할 수 있지만 CPU 파워가 낮아서 우리가 원하는 수준의 시스템을 실현하는 데에는 한계가 있었던 것입니다.

일반적으로 PC 윈도우는 OS 자체가 매우 불안정하여 안정성을 필요로 하는 산업용 시스템에서는 기피되고 있습니다. 이에 대한 특별한 해결 방안이 있습니까?

현재 윈도우가 불안정하다는 불안감이 많이 팽배해 있는 상황입니다. 그러나 이는 ‘불안감’일 뿐 실제는 아니라고 봅니다. 우리는 불안한 윈도우와 완전히 독립적으로 구동하는 리얼타임 프로세서 2개를 내장하였습니다. 만약 윈도우가 정지하더라도 우리의 컨트롤러는 계속 구동하게 됩니다. 메모리 공간으로 구동하기 때문에 독립된 하드웨어를 사용하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있습니다.
그 동안 우리는 윈도우에서는 안정적인 시스템이 어렵다는 깊은 인식 때문에 마케팅에서 많은 어려움을 겪었습니다. 윈도우에서의 불안감이 해소되었다는 사실을 인식시키는데 많은 시간이 필요했기 때문입니다.
처음 개발을 시작했을 때에는 많은 어려움을 겪었지만, 지금은 이러한 문제점들이 모두 해결된 상태입니다. 더구나 임베디드 버전인 윈도우XPe를 지원하게 되면서 더욱 안정적인 시스템이 가능해 졌습니다. 하드 디스크 없이 구동되는 XPe를 통해서 24시간 안정화된 신뢰성 있는 컨트롤 시스템의 구축이 실현된 것입니다.
PC 기반 시스템이란 완전히 소프트웨어만으로 컨트롤을 수행하는 것을 의미합니다. 컨트롤 보드를 통해 PC에서 컨트롤하는 경우를 PC 기반 시스템이라고 인식하는 경우도 있지만, 보드를 기반으로 할 경우에는 더 이상 ‘PC 기반 시스템’이라고 하지 않으며, ‘Bus 기반 시스템’이라고 정의하고 있습니다. PC 기반 시스템의 주류로써 우리의 소프트 모션이 인정받게 되었으며, 이것이 완전한 ‘No 하드웨어’를 실현한 진정한 ‘PC 기반 모션 컨트롤 시스템’인 것입니다.

그렇다면, 기존에 상용화되어 있는 버스 기반의 모션 컨트롤러에 비해서 어떠한 장점을 가지고 있습니까?

모션 컨트롤러는 로우, 미들, 하이엔드 시장으로 나눌 수 있습니다. 우리는 그 중에서 델타타우의 PMAC이나 MEI의 SynqNet과 같은 하이엔드 시장을 지향합니다. 그러나 기존의 하이엔드 보드를 사용하는 엔지니어들은 복잡한 케이블링과 내부 칩에 대해서 많은 우려를 가지고 있는 것이 현실입니다. 특히 핵심 칩의 경우에 칩 메이커가 지속적인 지원을 제공해야 하는데 이에 대한 정확한 확신을 가질 수 없다는 불안감에 시달리게 됩니다.
컨트롤 칩은 보드 메이커가 만드는게 아니고 칩 메이커가 제공하기 때문입니다. 칩 메이커가 지원을 중단할 수도 있다는 가능성은 항상 존재합니다. 그러나 우리는 보드 자체가 없으니, 칩도 전혀 필요없습니다. PC와 윈도우가 존재하는 한 영원히 똑 같은 프로그램을 제공할 수 있습니다. 유저의 입장에서, 특히 기계 메이커의 경우에 이 컨트롤러를 부착하여 판매를 하게 되면 10년, 20년 동안 기술적인 지원을 유지하는 것이 중요합니다. 때문에 안정적이고 지속적인 컨트롤러의 공급을 원하게 됩니다.
버스 기반 컨트롤러에 비교하여 또 다른 큰 특징으로는 소프트웨어 알고리즘이 있습니다. 컨트롤 칩에서 해결하지 못하는 어드밴스드한 여러가지 고기능의 알고리즘을 실현할 수 있기 때문입니다. 고객의 입장에서는 하드웨어 방식이냐, 소프트웨어 방식이냐는 중요하지 않다고 봅니다. 실제 고속 고정밀이 안정적으로 실현되느냐가 무엇보다도 중요하기 때문입니다. 이는 하드웨어적으로 실현하기에는 많은 어려움이 있습니다. 고기능의 팬티엄 CPU를 통해서만 특정한 고기능 알고리즘의 구현은 가능합니다.

보드 기반의 하이엔드 모션 컨트롤러를 제공하는 델타타우나 MEI가 주요 경쟁사라고 볼 수 있겠는데, 소프트 서보 시스템은 고급의 모션 컨트롤 시스템을 구축하고자 하는 엔지니어들에게 어떠한 기술적인 지원이 가능합니까?

말씀하신대로, 범용 모션 컨트롤러(GMC) 분야에서 실제 경쟁상대는 하이엔드 컨트롤러를 제공하는 델타타우의 PMAC과 MEI의 SynqNet이며, CNC 컨트롤러에서는 화낙과 미쓰비시, 씨멘스라고 할 수 있습니다.
이들 모션 컨트롤러는 버스 베이스 제품중에서는 가장 높은 기술이라고 생각합니다. 그러나 16축 이상의 하이엔드 모션 컨트롤 시스템에서 이들 제품은 케이블링이 복잡할 뿐만 아니라 프로그래밍이 어렵고 특별한 지식이 요구되기 때문에 유저와 메이커에 의한 커스터마이징이 어렵다는 문제점을 안고 있습니다. 또한 끊임없이 발전하는 초고속 PC CPU의 능력을 제대로 활용하지 못한다는 아쉬움도 있습니다.
이에 비해 소프트 모션은 전용의 하드웨어가 불필요한 완전 개방형 시스템으로 PC의 초고속, 초정밀 CPU 연산능력을 최대한 활용함은 물론 우리의 핵심 기술인 리얼타임 프로세스 시스템을 통해 윈도우와 독립적인 신뢰성있는 시스템 구축이 가능합니다.
특히 우리는 모션 개발 키트(MDK)를 통해 다양한 소스코드를 개발하여 API 라이브러리로 제공합니다. 최소한 공학 전공자라면 간단하게 프로그램을 수행할 수 있도록 하며, 프로그램 언어도 C/C++, 비주얼 베이직 등을 지원합니다. 이러한 다양한 소스 코드와 간편한 프로그래밍 지원을 통해서 개발시간을 큰 폭으로 단축시켜 주고 있습니다. 개발시간의 단축, 이것을 지원하는 것이 우리의 목표이기도 합니다. 반도체와 관련한 복잡한 기계 제어에서 많은 고객들이 하이엔드 모션 컨트롤을 필요로 하지만, 기존의 보드 기반 컨트롤러는 어렵고 복잡하며, 기술적인 지원도 충분하지 않다는 문제점이 있습니다.이러한 경우에 하이엔드 시스템 구축을 간단하게 수행할 수 있도록 지원하는 우리의 컨트롤러가 가장 이상적인 것으로 큰 호응을 얻어나가고 있는 중입니다.
또한 최근에는 서보 드라이브에 PWM(파워 모듈)만 남겨두고 속도지령, 위치루프, 피드백을 모두 모션 컨트롤러에서 담당하도록 하여 100 usec을 실현하는 리얼타임 모션 컨트롤 시스템을 실현시켰습니다.

서보 네트워크로 Mechatrolink와 IEEE 1394 FireWire를 채택하고 있는데, 이들 네트워크 또는 업체와 특별한 관계가 있는 것인지 궁금합니다.

메카트로링크는 야스카와라는 세계 제1의 모션 컨트롤 업체에서 제공하는 서보 네트워크 프로토콜입니다. 그런 의미에서 시장 지배적이라고 볼 수 있습니다. 이에 야스카와와 아주 높은 수준의 파트너쉽을 가지고 있습니다. 일본이냐, 미국이냐의 지역적인 제한없이 야스카와는 우리의 컨트롤러를 지원하고, 우리는 메카트로링크를 프로모션하고 있습니다. 그렇다고 완전해 배타적인 관계는 아니며, 각자 독립적으로 고객의 요구에 따라서 지원을 제공하고 있습니다.
파이어 와이어의 경우에는 상대적으로 저렴하면서도 고속의 시스템 구축이 가능했으며, 세계적으로 큰 관심을 불러일으키면서 향후 디펙토 표준으로까지 성장할 것으로 전망되었습니다. 그러나 지금은 모두 이더넷으로 바뀌고 있는 중입니다. 따라서 우리도 이더넷 제품을 적극 개발중에 있습니다. 제로 하드웨어 컨트롤이 가장 이상적인 시스템이라고 보지만, 아직까지 메카트로링크도 통신카드를 필요로 하고 있습니다. 그러나 이더넷을 사용하게 된다면 이것도 필요없게 될 것입니다. 이러한 이유로 우리는 이더넷에 많은 기대를 걸고 있습니다.

그렇다면, 이더넷을 지원하는 제품은 언제쯤 시장에서 볼 수 있습니까?

좋은 질문입니다. 간단하게 말하면 오는 12월에 어느 회사가 이더넷을 지원하는 컨트롤러를 필요로 한다면, 12월까지 반드시 개발할 수 있습니다. 언제라도 개발은 가능합니다. 프로젝트마다 리소스를 개발하는 엔지니어를 확보하고 있으며, 지금은 이더넷을 개발중에 있습니다. 문제는 아직까지 이더넷을 지원하는 서보 모터 제품이 없다는데 있습니다. EtherCAT이 발빠른 제품 개발을 추진하고 있으며 I/O 제품도 출시되어 있기는 하지만, 아직까지 이를 지원하는 현장에 적용 가능한 서보모터는 없습니다.
조만간 어느 서보모터와 연계하여 공동으로 이더넷 지원 제품을 개발할 예정이며, 올해말까지는 발표할 수 있을 것입니다.

현재 PLC 기반의 모션 컨트롤 시스템도 큰 시장을 형성하고 있다고 파악됩니다. 이 분야에 대한 시장 진출 계획이 있는지도 궁금합니다.

PLC를 기반으로 하는 모션 컨트롤 시스템에서는 미쓰비시의 경우, PLC CPU는 CC-Link로 적용하고 모션 CPU는 SSCnet으로 적용하는 형태를 취하면서 많은 시장을 확보해 나가고 있습니다.
기존의 PLC 시장 자체에는 가격적인 문제로 인하여 큰 메리트를 느끼지 못하고 있습니다만, PLCopen에서 PLC를 사용하면서 어떻게 모션 컨트롤을 구축할 것인가를 제시하는 모션 펑션 블록이 발표되는 등 많은 기술적 발전을 보이고 있습니다. 이에 저희는 ‘모션 로직스(가칭)’를 개발중에 있습니다.
모션 로직스는 모션 컨트롤, PLC, HMI를 통합적으로 연계한 시스템이 될 것이다. 이것이 완성되면 PLC 모션 컨트롤 시장을 적극 공략해 나갈 예정이며, 이는 모션에 대한 관련지식 없이도 PLC 프로그램과 HMI 소프트웨어를 통해서 고급의 PLC 모션 시스템을 저렴하게 구축할 수 있도록 지원할 예정입니다. 이는 또한 내년 4월에 출시할 예정입니다.

소프트 모션의 주요 적용 분야와 주요 메이커가 어떻게 되는지 궁금합니다.

공작기계 분야를 비롯하여 레이저 가공기, 레이저 마킹기, 인젝션 머신, 글라스 커팅 및 폴리싱 머신, 나노 정밀도의 초정밀 가공기, 목재가공기, 라우팅 머신, 조각기 등이 주요 적용 분야입니다.
주요 고객으로는 기계 제작 업체와 설비 업체로 나누어 볼 수 있는데, 저희 컨트롤러의 특성상 주로 OEM으로 공급되기 때문에 구체적인 메이커를 언급하기는 어렵습니다. 몇 개 업체를 언급하자면, OEM 업체중에서는 미국의 4대 공작기계 메이커인 herdinge가 있으며, 설비 업체로는 일본의 니콘, DoDo, Alpus 등이 있습니다.

한국 시장에 대한 전망과 주요 공략 시장이 어느 분야인지 궁금합니다.

저희는 한국 진출을 위해서 먼저 미국과 일본에서 검증을 완료했습니다. 또한 한국 시장은 상당히 크다고 봅니다. 공작기계 자체도 큰 시장을 형성하고 있지만, 기존의 시장이 확고하게 잡혀있는 분야입니다. 향후 시장성은 느끼고 있지만 당장 저희가 진출할 분야는 아니라는 생각입니다.
그러나 한국에는 세계적으로 대표적인 반도체 업체가 있습니다. 한국에서 반도체 분야는 큰 시장이며, 반도체 설비에서의 고정밀 기계에 대한 수요가 크게 늘고 있는 상황입니다. 앞으로 우리가 한국에서 주력할 분야가 바로 이 반도체 분야이며, 특히 반도체 설비 기계를 제작하는 기계 메이커를 주요 타깃으로 삼고 있습니다.

마지막으로, 향후 한국에서의 일정을 소개해 주셨으면 합니다.

현재 저희는 미국과 일본, 중국에서의 성공적인 비즈니스 활동을 기반으로 활발한 성장 잠재력을 가지고 있는 한국에서 새롭게 법인을 설립할 예정입니다. 그리고 오는 10월 코엑스에서 개최되는 모션 컨트롤 전시회에 참여하여 저희의 앞선 기술을 한국에 소개하는 좋은 기회를 갖을 것입니다. 모션 컨트롤 전시회에서는 모션 컨트롤의 미래 기술에 대한 세미나도 직접 진행할 예정입니다. 한국 모션 컨트롤 관련 엔지니어들의 많은 관심과 참여를 기대하고 있겠습니다.
또한 조만간 한국 지사가 설립되면 우선적으로 연구소를 만들 계획이며, 한국과 미국 본사와의 적극적인 연구 협력을 통해 한국 시장에 맞는 제품 개발을 적극 추진해 나갈 예정입니다. 저의 부모님이 태어나신 나라 한국에서의 산업 발전에 조금이나마 기여했으면 하는 마음입니다.

오승모 기자

오승모 기자
인더스트리어리 커뮤니케이션 네트워크 (산업통신망)의 오승모 편집장입니다. 산업용사물인터넷(IIoT)에서 산업기술에 대한 미래의 희망을 엿보고 있습니다.

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