OPC UA
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OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture)는 제조·에너지·빌딩 설비의 기기와 상위 시스템이 제조사와 운영체제에 관계없이 데이터를 주고받도록 OPC 재단이 만든, 정보 모델과 보안을 갖춘 플랫폼 독립형 산업 통신 표준(IEC 62541)이다.
공장에는 PLC·센서·로봇·SCADA·MES·ERP 처럼 제조사와 통신 방식이 제각각인 시스템이 섞여 있다. 1996년에 나온 클래식 OPC(OLE for Process Control)는 마이크로소프트 윈도우의 COM/DCOM 위에서 장치 드라이버를 표준 인터페이스로 묶어 이 문제를 풀었지만, 윈도우에만 묶이고 DCOM 설정·방화벽 통과가 어렵고 보안이 약했다. OPC 재단은 이를 대신할 통합 아키텍처로 2008년 OPC UA 를 발표했고, IEC 62541 국제표준이 되었다.[1] 이름의 OPC 도 OLE for Process Control 에서 Open Platform Communications 로 바뀌었다.
- 플랫폼 종속 - 클래식 OPC 는 COM/DCOM 기반이라 윈도우에서만 돌고, 리눅스·임베디드 기기·클라우드에 올리기 어려웠다
- 사양 분산 - 실시간 값(DA), 이력(HDA), 알람·이벤트(A&E) 가 서로 다른 인터페이스로 나뉘어 있었다
- 보안·네트워크 - DCOM 은 동적 포트를 써 방화벽을 넘기 어렵고, 인증·암호화가 약했다
- 의미 정보 부족 - 태그 이름과 값만 오가서 데이터가 무엇을 뜻하는지(단위, 장비 구조)를 전하지 못했다
- 스마트 팩토리 요구 - 현장 기기부터 MES·클라우드까지 수직 통합(IT/OT 융합)과 스마트 팩토리·인더스트리 4.0 의 상호운용성이 필요해졌다. 독일 인더스트리 4.0 참조 아키텍처(RAMI 4.0)는 통신 계층의 표준으로 OPC UA 를 권고한다[2]
| 구분 | 클래식 OPC | OPC UA |
|---|---|---|
| 기반 기술 | 마이크로소프트 COM/DCOM | 플랫폼 독립 서비스 지향 구조(SOA), 자체 프로토콜 스택 |
| 운영체제 | 윈도우 전용 | 윈도우·리눅스·임베디드 RTOS·클라우드 |
| 사양 | DA·HDA·A&E 등 따로 | 하나의 통합 사양(데이터 접근·이력·알람·명령 호출) |
| 데이터 모델 | 태그와 값 | 주소 공간의 노드(객체·변수·메서드·타입)와 참조로 된 정보 모델, 산업별 동반 사양(companion specification) |
| 보안 | DCOM 보안에 의존 | X.509 인증서로 응용 인증, 메시지 서명·암호화, 사용자 인증·권한 |
| 전송 | DCOM(동적 포트) | UA TCP 바이너리(기본 4840 포트), HTTPS, WebSocket. Pub/Sub(UDP·MQTT) |
| 통신 방식 | 클라이언트-서버 | 클라이언트-서버 + 발행-구독(Part 14) |
| 방화벽·인터넷 | 어려움 | 포트 하나로 통과, 원격·클라우드 연결 가능 |
- 정보 모델 - 장비를 객체로, 측정값을 변수로, 동작을 메서드로 나타내고 타입 정의로 구조를 재사용한다. 공작기계·로봇·포장기 같은 분야별 동반 사양이 공통 모델을 정한다
- 서비스 - 탐색(Browse), 읽기·쓰기, 구독(모니터링 항목의 변화 통지), 메서드 호출, 이력 조회
- 보안 모델 - 보안 채널(서명·암호화), 세션(사용자 인증), 감사 기록. PKI 인증서로 신뢰를 관리한다
- 전송·인코딩 - 바이너리·XML·JSON 인코딩, TCP·HTTPS·MQTT. Pub/Sub 와 시간 민감형 네트워킹(TSN)을 묶어 기기 사이 결정적 통신까지 넓힌다
| 분야 | 쓰임 |
|---|---|
| 스마트 팩토리·제조 | PLC·로봇·공작기계 데이터를 MES·ERP 로 올리는 수직 통합, 설비 종합 효율(OEE) 수집, 이기종 장비 연동 |
| 공정·에너지 산업 | 석유화학·발전·변전·수처리 설비 감시와 산업제어시스템 연계 |
| 빌딩·인프라 | 공조·조명·전력 설비의 통합 관리 |
| 클라우드·IIoT | 현장 게이트웨이에서 클라우드 분석 플랫폼으로 데이터 전송(MQTT 연동), 예지 보전 |
| 디지털 트윈 | 정보 모델로 설비 구조와 상태를 가상 모델에 그대로 옮긴다 |