일반 이더넷과 산업용 이더넷의 정의와 차이점

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최근 산업용 이더넷이 제조업계에서 빈번하게 회자되는 용어가 됐다. 일반 이더넷과 산업용 이더넷은 비슷하지만 각각 서로 다른 특성과 장점을 가진다. 이 기사에서는 이더넷과 산업용 이더넷의 정의와 차이점을 살펴본다.

이더넷이란 무엇인가?

1970년대에 처음 개발된 이더넷은 나중에 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.3으로 표준화됐다. 이더넷은 IEEE 802.3 즉, 유선 이더넷 매체 접근 제어를 위한 물리 레이어와 데이터 링크 레이어를 정의하는, IEEE 표준을 준수하는 근거리 통신망(LAN, Local Area Network) 제품을 말한다. 표준은 이더넷 네트워크 구성 규칙과 네트워크 요소들의 상호 작용 방식도 규정한다.

컴퓨터는 이더넷으로 하나의 네트워크를 제어한다. 이더넷이 없었다면 오늘날 세계에서 장치 사이의 통신이 이뤄지지 않았을 것이다. 이더넷은 여러 대의 컴퓨터와 장치 그리고 기기 등을 단일 네트워크에 연결해 모든 컴퓨터 사이에 통신이 이뤄질 수 있도록 하기 위한, 유선과 케이블에 관한 국제 표준이다. 처음에는 하나의 케이블에서 시작해 여러 장치가 하나의 네트워크에서 서로 연결되도록 했다. 현재에는 이더넷 네트워크를 필요에 따라 새로운 장치로 확장할 수 있다. 이더넷은 세계에서 가장 선호되고 널리 쓰이는 네트워크 기술이다.

이더넷의 원리

이더넷에서 데이터 스트림은 잘게 분리(프레임화)돼서 각각이 데이터의 출처와 목적지 같은 특정 정보를 담는다. 이와 같은 데이터는 네트워크가 필요할 때마다 데이터를 주고받는 데 필요하다.

이더넷 기술에서 쓰이는 기타 용어에는 다음과 같은 것들이 있다.
· 매체(medium): 데이터의 이동 경로를 제공하기 위해 이더넷 장치 연결에 필요한 이선식 동축 케이블이나 광섬유 케이블.
· 세그먼트(segment): 공유되는 매체 하나.
· 노드(node): 세그먼트에 연결되는 장치.

표준 이더넷은 10~100Mbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있다. 기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet)은 IEEE 802.3 표준에서 1Gbps 속도로 데이터를 전송한다.
기가비트 이더넷은 처음에 기간망 전송과 고성능 또는 고용량 서버에 쓰였다. 시간이 지나면서 데스크톱 연결과 PC에서도 기가비트 이더넷을 지원하게 됐다.

이더넷에 대한 사실

이더넷은 Wi-Fi와 혼동하지 않아야 한다. PC 매거진의 설명에 따르면 이더넷은 케이블을 사용해 컴퓨터와 장치를 연결한다. 네트워크나 LAN 연결은 대개 이더넷으로 구성된다.

산업용 이더넷이란 무엇인가?

산업용 이더넷은 더 견고한 커넥터와 케이블이 요구된다. 무엇보다 결정성(determinism, 네크워크로 전송되는 메시지가 성공적으로 도달했는지를 규정)이 향상돼야 한다. 산업용 이더넷은 결정성을 높이기 위해서 특수 프로토콜도 함께 사용한다.

더 많이 쓰이는 산업용 이더넷 프로토콜에는 PROFINET^?, EtherNet/IP^?, EtherCAT^?, SERCOS III, POWERLINK^?가 있다.
산업용 이더넷의 데이터 전송 속도는 10Mbps~1Gbps이다. 그러나 산업용 이더넷 애플리케이션에서는 100Mbps의 속도가 가장 흔히 사용된다.

산업용 이더넷의 원리

PROFINET이나 EtherCAT과 같은 산업용 이더넷 프로토콜은 표준 이더넷을 변경해 특정 제조 데이터를 올바르게 주고받을 수 있다. 그뿐만 아니라, 특정 조작을 수행하는 데 필요한 데이터를 제 시간에 주고받을 수 있도록 해준다.

사무실에서는 메시지(명령)가 크게 중요하지 않다. 홈페이지를 찾을 수 없다는 화면이 뜨면 사용자는 새로 고침 버튼을 누르면 된다. 그러나 공장에서는 사소한 일이 큰 문제가 될 수도 있다. 산업용 이더넷 자동화 네트워크는 병을 채우는 과정에서 발생하는 오류를 감지하고 자동으로 해당 공정을 중단시켜 시간, 제품, 비용 낭비를 막는다.

일반 이더넷과 산업용 이더넷의 차이

리얼 타임 오토메이션(Real Time Automation)에 따르면 이더넷은산업 환경보다 사무실에서 더 많이 쓰일 수 있다. 사무실용 이더넷은 기본 사용 수준을 고려해 설계됐다. 반면에 산업용 이더넷은 여러 측면을 고려해 훨씬 열악한 환경에 적용될 수 있다.

산업용 이더넷은 공장 소음, 공정에 필요한 사항, 더 열악한 환경을 처리하는 데 적합하며, 현장에서 데이터 충돌이 발생했을 때 더 적절히 대응할 수 있다.
산업용 이더넷 기술에서 사용되는 케이블과 커넥터는 일반 이더넷과 다를 수도 있다. 리얼 타임 오토메이션 보고서에 따르면, 예를 들어 산업 환경에서 쓰이는 커넥터는 끼워 결합시키는(snap-in lock) 기본 방식이 아니다. 열악한 환경에서 쓰이는 애플리케이션에는 밀폐형 커넥터가 필요한 경우가 많다.
케이블 역시 상업용이나 사무실용 이더넷과 산업용 이더넷이 서로 다를 수 있다. 안정적인 환경의 산업용 이더넷이라고 하더라도 케이블의 피복 품질이 일반 이더넷 케이블보다 뛰어날 수도 있다. 또, 열악한 환경에서 쓰이는 산업용 이더넷은 피복과 사용되는 금속의 품질을 높여 내구성을 향상시킨다.

결정성은 산업 이더넷을 정의하고 일반 이더넷과 구별할 때 중요한 요소이다. 표준 이더넷은 그 자체로 결정성을 가지지는 않지만, 산업 환경에서는 결정성이 요구된다. 산업용 이더넷은 데이터 패킷을 정해진 시간에 송수신해야 하며, 데이터가 번번이 전달되도록 보장할 수 있어야 한다.
그렇지 않고 산업 환경에서 장비 사이에 데이터가 손실되거나 데이터 전송이 지연되면 제조 공정에서 커다란 결함이 발생한 것과 같은 수준의 심각한 문제가 될 수 있다.

자료 제공: Analog Devices(www.analog.com)

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