캐드앤그래픽스 CNG TV 지식교육방송에서는 6월 13일 '가상물리시스템이란 무엇인가?'를 주제로 온라인 방송을 진행했다. 이번 방송에서 디지털지식연구소의 조형식 대표는 스마트 공장 및 인더스트리 4.0의 핵심 요소로 떠오르고 있는 가상물리시스템(CPS : Cyber Physical System)에 대해 소개했다. 자세한 내용은 다시 보기를 통해 볼 수 있다. www.cngtv.co.kr

■ 정수진 편집장 sjeong@cadgraphics.co.kr

가상물리시스템(CPS : Cyber-Physical System)은 컴퓨터 안에서 일어나는 ‘가상 세계’와 우리가 살고 있는 ‘물리 세계’를 연결한 것이다. 이전부터 과학자들이 연구해 온 개념이지만, 최근에는 인더스트리 4.0 및 스마트 팩토리에서 핵심이 되는 요소로 CPS가 떠오르고 있다. 특히 가상 세계와 현실 세계 사이에서 딜레이 없이 리얼 타임으로 커뮤니케이션할 수 있는 방법에 대한 고민이 이어지고 있다.

CPS에서 ‘사이버(Cyber)’는 디지털 세계로 연산(Computation), 커뮤니케이션(ICT), 제어(Control), 논리적(Logical) 요소에 기반하고 있으며, ‘피지컬(Physical)’은 물리 법칙이 적용되는 실제 세계를 뜻한다. 어디까지 CPS로 볼 수 있을 지는 두 세계가 통합된 정도에 따라 그 범위가 달라질 수 있다. 예를 들어, 스마트폰에서 음식 사진을 보고 주문하면 완성된 음식이 배달되는 것도 초보적인 CPS로 볼 수 있다. 맛집을 찾아가서 사 먹던 것에서 디지털 기술을 통해 우리의 사고방식과 생활의 변화를 가져오는 ‘디지털 전환’이 CPS의 모습인 것이다.

인더스트리 4.0 및 스마트 팩토리의 CPS는 CPS 기술을 공장 생산 시설에 적용하는 것으로 ‘사이버-피지컬 프로덕션 시스템(cyber-Physical Production System)’이라고 부르기도 한다. 무인 자동차, 사람과 로봇의 협업, 스마트 그리드, 원격 수술 로봇, 농업용 자동화 로봇, 항공 관제 등이 이러한 사례로 꼽힌다.

조형식 대표는 “CPS의 기능 레벨을 5 단계로 나누기도 한다. 즉 ▲IoT를 이용한 스마트 연결 레벨 ▲데이터-정보 변환 레벨 ▲컴포넌트와 머신의 트윈 모델을 만드는 사이버 레벨 ▲통합 시뮬레이션과 협업 의사결정이 가능한 인지 레벨 등을 거쳐 미래에는 자가 컨피규레이션과 자가 최적화가 가능한 최상위 레벨을 구현할 수 있을 것으로 전망된다”고 소개했다.

디지털지식연구소 조형식 대표는 “CPS는 완성되지 않고 계속 발전하고 있는 영역이다. 고도의 자동화와 다른 것인지, 또 산업용 사물인터넷(IIOT : Industry Internet of Things) 및 스마트 공장과 어떤 관계인지에 대해 다양한 시각이 있다”면서 “미래의 산업은CPS가 기계시설, 창고 시스템과 생산 설비를 통합하는 글로벌 네트워크를 세울 것이며, 제조 환경에서 이러한 CPS는 스마트 기계시설, 스마트 물류 및 창고 시스템, 스마트 생산 시설 등으로 구현할 수 있다. 그리고 CPS는 자체적으로 정보를 교환하며, 상호 독립적으로 작동하고 컨트롤된다”고 소개했다.

조형식 대표는 “앞으로는 PLC, SCADA, MES, ERP 등 각 시스템 요소가 계층화되기보다 1:1로 연결될 것으로 전망하기도 한다. 어떤 방식으로 연결될 것인지는 지켜 볼 부분”이라고 전망했다. 또한 “인더스트리 4.0의 확산과 함께 CPS는 소셜 웹, 비즈니스 웹, IoT, 스마트 그리드, 스마트 팩토리, 스마트 빌딩 등이 연결되고 있으며, CPSoS(Cyber-Physical Systems of Systems)라는 거대한 생태계를 구성하고 있다”면서, 앞으로 CPS의 핵심은 ‘플랫폼’이 될 것으로 전했다.

또한 피할 수 없는 변화로 다가온 CPS에 잘 적응하기 위해서는 피상적인 이해보다는 실제 업무에 미치는 영향과 변화에 대한 고민이 필요하다고 짚었다.