머신비전 시장의 핫 이슈, 2013년으로 이어진다
한해를 빛낸 주인공들…역사 이어 쓴다
2013년이 다가왔다. 다른 모든 분야들이 그렇지만, 머신비전 산업 역시 지난 한 해 동안 놀라운 성과들을 이룩했다. 특히 2012년에는 각종 기술이 발전하고 새로운 응용분야에서 활용사례가 늘어나면서 기존 기술들을 재발견하는 등 눈부신 성장을 거두었다. 2012년 한해 주목받은 머신비전 관련 화두는 어떤 것이 있는지, 그리고 앞으로 전망은 어떤지 분석한다.
글 | 윤진근 기자(pen@automotivemnt.com)
2012년 머신비전을 달군 사건들은 여러 가지가 있다. 본지의 취재에 크고 작은 도움을 준 머신비전 업체들 역시 2012년 한해 가장 큰 사건들을 회고했다.
그중에서도 ▲GigE 비전 ▲3차원측정기 ▲스마트카메라 ▲특수목적 카메라 ▲RFID와 바코드 기술의 대립 ▲활용사례 증가 ▲해외 전시회 성황 등이 2012년 뜨거운 감자로 부상했다. 그 이외에도 여러가지 주목할 만한 사건들이 있었지만 위의 이슈들이 더 큰 화두였다.
비전시스템에서 다룬 기사들을 중심으로 2012년 한해를 돌아보고 앞으로의 전망을 알아본다.
1. GigE 비전 | 인터페이스 주름잡는다
GigE 비전은 머신비전 인터페이스 기술 중 하나로, 자동영상협회(AIA: Automated Imaging Association)가 개발 및 관리를 담당하고 있다.
이름에서 알 수 있듯 이 인터페이스는 Gigabit Ethernet 기술을 활용해 영상데이터와 제어신호 등을 주고받을 수 있는 영상전송기술이다. 최대 125MB/s의 전송속도와 100m의 케이블 길이 그리고 기존 PC와의 높은 범용성 등의 장점을 가지고 있다. 이 기술이 가지고 있는 가장 큰 장점은 파워 오버 이더넷(PoE)을 이용했다는 점이다. 그래서 설치가 간단하고 카메라 네트워크를 손쉽게 지원한다.
GigE 비전은 여타 인터페이스에 비해 대역폭·케이블 길이·다중 카메라 연결 등 다양한 측면에서 타 인터페이스에 비해 기술적 유연성이 높다. 상대적으로 높은 대역폭과 긴 케이블 길이를 자랑하기에 보안 분야 및 장거리 비전 애플리케이션 분야에 적합하다.
다른 인터페이스에 비해 단점도 있다. 이를테면 USB3.0기술에 비해서는 연결과 설치 등 사용 편의성이 떨어진다. FireWire에 비해서는 트리거 레디 신호나 CPU점유율 등에서 부족한 부분이 있다. 또한 카메라링크보다는 데이터 전송 속도나 데이터 전송량이 부족하다.
하지만 이러한 모든 단점에도 불구하고 GigE 비전은 지금까지 인터페이스 기술 중 탑을 달려왔다. 네 가지 표준 중에서 가장 안정적인 밸런스를 유지했기 때문으로 보인다.
특히 최근에는 기존보다 월등히 뛰어난 10GigE 비전 기술이 개발되었다. 10이라는 숫자로 짐작할 수 있듯 기존의 GigE 비전에서 전송속도와 CPU와의 호환성, 점유율 등을 개선시킨 인터페이스다. 차세대 인터페이스 중에서도 가장 큰 기대를 모으는 이유다.
2. 3차원측정기 | 활용분야 급증 … 괄목상대
3차원측정기는 머신비전 중에서도 가장 정밀하고 활용할 수 있는 분야가 넓다. 측정과 검사만을 하는 것이 아니라 성형과 해체·설계·제조·수술 및 의학·거리 및 공간 분석·부품 및 제품 연구 등 다양한 곳에서 쓰일 수 있다. 팔방미인이라고 하는 설명이 부족할 정도다.
지금까지 3차원측정기는 주로 설계 및 연구 분야에서 많이 쓰여왔다. 마이크로미터 단위의 오차도 발생해서는 안 되는 개발단계에서 3차원측정기는 없어서는 안 되는 존재였다. 반면 3차원측정기가 워낙에 예민한 장비다보니 일반 생산현장에서는 적용이 어려웠다.
하지만 현재 3차원측정기는 대형 물품을 제조하는 분야에서 큰 활약을 거두고 있다. 먼지나 충격 그리고 진동에 강한 인라인(In-Line)측정기가 개발되며 3차원측정기는 생산라인 안에 성공적으로 데뷔했다. 또한, 분업화와 전문화가 진행되면서 3차원측정기의 적용사례 역시 늘어나고 있다. 여러 공장에서 생산된 각 부품들을 한데 모았을 때 규격이 조금이라도 어긋나면 완성품을 만들 수 없으며, 하나의 제품이라고 할지라도 생산하는 공장마다 오차가 발생할 수 있다. 이런 부작용을 막아주는 것이 3차원측정기의 역할이다.
앞으로 3차원측정기는 국제적 기업과 대형 상품을 생산하는 기업에서 활용사례가 늘 것으로 보인다. 최근에는 생체 및 의학 분야와 설계분야 등 생산현장 이외의 곳에서도 쓰임새를 발견하고 있다. 높은 가격대에도 불구하고 쓰임이 늘어날 것으로 보이는 이유다.
업체별로 한해의 성과를 분석해보면 헥사곤 메트롤로지와 칼자이스·미쓰도요·니콘인스트루먼트 등 해외 기업이 강세다. 덕인과 IMS코리아 그리고 빔텍 등 국내 기업들은 상대적으로 약세를 보이고 있다. 하지만 기술이 상향평준화되고 시장 자체가 성장하면 각 기업들의 경쟁 역시 심화될 것으로 보인다.
3. 스마트카메라 | 공장자동화 새 시대 연다
스마트카메라는 언어 그대로 단순한 촬영 작업에 그치지 않고 연산과 처리 그리고 검사 진행까지 전반적 업무를 수행하는 카메라를 말한다. 영상정보를 획득하는 기능만을 갖고 있는 것이 아니라, 영상에 나타난 의미를 찾아내며 카메라 사용자를 위한 일련의 작업까지도 수행한다.
스마트카메라의 특징은 카메라에 내장된 프로세서가 다양한 역할을 수행한다는 것. 즉, ▲이미지를 입력받아 이 중에서 특정한 이벤트를 검출하거나 ▲지능형 시스템 혹은 자동화 시스템에서 사용할 수 있는 의사결정 정보를 생성하거나 ▲애플리케이션에 적용할 수 있는 정보를 추출할 수 있다.
스마트카메라는 임베디드시스템이다. 카메라에 마이크로프로세서와 메모리·전원 그리고 통신용 인터페이스와 같은 부품들을 포함하고 있다. 이런 시스템을 갖춘 카메라는 이미지나 비디오 영상의 품질을 개선하는 것에 그치지 않고, 사전에 정의한 특정 이벤트의 여부를 탐지하고 이벤트에 대해 미리 정해진 대응과정을 수행한다. 결론적으로 카메라는 이미지를 처리하는 프로세서가 탑재되었는지 여부가 아닌, 내장된 프로세서가 어떤 역할을 하느냐에 따라 스마트카메라와 일반 카메라로 나뉘게 된다.
스마트카메라는 머신비전 분야만이 아니라 보안·교통·의학(생체 데이터)·사람과 컴퓨터 상호동작·대화형 시스템·이동장치 등의 분야에 쓰이고 있다. 이러한 활용사례 증가에 힘입어 지난 십여 년간 연평균 13% 성장률을 보였다.
현재는 ▲시스템 온 칩 기술 ▲컴퓨터 비전 및 이미지 기술 ▲네트워크 카메라 ▲센서 융합 기술 분야에서 꾸준한 연구가 진행되고 있다. 또한 애플리케이션 측면에서는 ▲생체인식·개인 식별·추적과 같은 멀티플 활용 ▲품질 보증 및 검수 등의 머신비전 분야 ▲공공장소나 사유지 및 제한구역에서의 자율적 감시시스템 ▲객체 탐지 및 인식 분야 ▲자율교통시스템 ▲자동차 안전 분야 등에서 연구가 진행되고 있다. 프로세서 능력이 높아지고 활용사례를 점점 많이 발굴하게 되면서 스마트카메라는 지금보다 훨씬 많은 곳에서 쓰일 것으로 전망된다.
4. 특수목적 카메라 | 시장에 성공적으로 안착
2012년에는 특수한 목적을 가진 카메라들이 머신비전 분야의 한 축을 이끌었다.
웨이퍼 검사 및 보안 분야에서는 InGaAs카메라가 새롭게 대두되었다. 일반 가시광선대가 아닌 다른 파장영역을 촬영하는 InGaAs카메라는 일반 카메라가 촬영할 수 없는 영상을 찍는 특징이 있다. 이 카메라는 머신비전 검사나 밀폐물 검사 등 다양한 머신비전 분야에 쓰일 수 있는 여지를 새롭게 보여주었다.
비슷한 예로 열화상카메라가 있다. 열화상카메라는 말 그대로 열을 촬영해 화상으로 보여주는 장비로, 지금까지 쓰이던 스팟미터(특정 지점의 온도를 측정해 수치화하는 기계)를 대체할 수 있는 제품으로 각광받는다. 진단 시장은 물론 연구 및 개발·생산시설의 발열감시·보안 및 감시 등 머신비전 외 다양한 분야에 쓰일 수 있음을 시사하며 최근 관심이 치솟고 있다.
현미경을 이용한 카메라 역시 특수목적 카메라에 속한다. 일반 카메라와 육안으로는 볼 수 없는 작은 것들을 촬영하고 기록해 처리하는 역할을 한다. 연구 및 개발시설에서 자주 쓰이며 의학 분야에서 삽관 수술을 할 때나 검사를 진행할 때도 쓰인다. 미생물 배양 분야나 학습용으로도 활용된다.
매우 빠른 속도로 지나가는 물체를 감지하는 고속카메라는 충돌실험을 비롯한 각종 실험실이나 과속감지시스템 등에 쓰인다. 최근에는 공장자동화 분야에서도 더 빠른 셔터스피드와 촬영속도를 가진 카메라가 대두되면서 초고속카메라가 가지고 있던 기술력 역시 일반 공장자동화 분야로 이동하고 있다.
5. RFID와 바코드 대립 | 같은 분야, 다른 기술
RFID와 바코드는 작년에 제약·물류·유통 등 다양한 분야를 통틀어 갑론을박을 불러일으킨 주인공이다. 지난 2009년 지식경제부와 보건복지가족부 그리고 식품의약품안전청에서 의약품 유통 및 생산과 IT분야를 융합하겠다고 선언한 이후, RFID기술을 의약품 생산 및 위치추적에 도입키로 한 것이 분란의 발단이었다.
RFID는 태그 수정 기능과 광역 위치추적 기능 등이 장점으로, 대중교통 요금징수 시스템·각종 전자 요금징수 장치·동물 추적 장치·자동차 안전장치·개인 출입 및 접근 허가장치·보안·물건 출납 이력 확인·생산관리 등에서 쓰이고 있다.
대전시는 2013년부터 동물등록제를 전면 실시하면서 RFID칩을 목걸이 등에 부착하거나 시술을 통해 신체에 내장하는 등의 방법을 추진하기로 했다. 그리고 경상북도는 종량제 효과 확산을 위해 구미에 8억 원을 투자해 발생된 쓰레기를 자동으로 계량하는 RFID 시스템을 구축할 계획이다. 이처럼 RFID의 쓰임새는 계속 증가하고 있다.
하지만 제약 업계에까지 RFID 시스템을 구축하는 것은 시기상조라는 것이 제약업계 일부의 주장이다. 초기 설치비용이 저렴하지 않은데다 해외 각국에서 의약품을 유통하는 데에도 아직까지는 RFID보다 바코드가 많이 쓰이고 있다는 것. 이에 RFID를 채택하는 업체와 바코드 기술을 유지하는 업체로 나뉘어 업계는 혼선을 빚고 있다.
비전시스템에서 역시 이와 같은 고민을 하는 이들이 적지 않을 것으로 보인다. 물건을 유통하고 추적하며 관리하는 면에서는 RFID가 앞서지만, 바코드 기술 역시 아직까지 업계 최전선에서 활약하고 있기 때문이다. 카메라가 생산현장에 투입되기 이전부터 머신비전의 역할을 톡톡히 수행하던 바코드 센서는, 최근 QR코드 등 2D바코드 기술이 대두되면서 분야를 넘나드는 쓰임을 보이고 있다. 식품·음료·제약·물류·자동차·패키징·반도체 등이 그 예다. 이는 RFID의 활동영역과 완전히 겹친다.
전파로 정보를 획득하는 RFID 기술과 레이저나 렌즈를 통해 판독하는 바코드 리딩은 기술적 부분에서 차이가 있다. 또한 RFID는 초기 도입비용이 비싼 대신 유통과 관리가 획기적으로 편해지고 인식기의 재활용이 가능해 추가비용이 많이 들지 않는 다. 반면 바코드는 상대적으로 많이 배포되어있는데다 초기 설치비용이 저렴한 대신 코드의 재활용이 불가능해 지속적으로 비용이 발생한다. 이러한 차이점 때문에 업계에서도 논쟁과 갑론을박을 낳고 있다.
앞으로 이 두 기술이 어떻게 서로의 파이를 나눌지는 아무도 예측할 수 없다. 하지만 두 분야 모두 기술적 진보를 통해 다양한 분야에 편의성을 높여줄 것이 분명하다.
6. 활용사례 증가 | 일상 속으로 진입
머신비전 기술이 공장자동화 분야에만 쓰인다는 편견은 이제 버리는 것이 좋겠다. 머신비전에서 출발한 비전시스템은 이제 더 많은 분야에서 활약할 수 있다. 물론 카메라를 이용하는 분야가 모두 머신비전이라고 할 수는 없다. 하지만 머신비전에서 발전되어 쓰이던 기술을 그대로 계승하는 활용사례들은 머신비전에서 파생된 것이라고 해도 과언이 아니다.
우선 가장 쉽게 볼 수 있는 것이 공장자동화 분야에서 생산설비 안에 있는 비전시스템이다. 생산설비나 특정 영역을 검사하고 그 안에서 양품과 불량품을 구분한다. 세부적으로 들어가면 반도체 및 전자 분야, 태양광 및 광전지 분야에서 특수 센서를 차용한 카메라들이 쓰인다. 자동차 분야의 엔진·트랜스미션·타이어 등에선 에어리어스캔 카메라 및 라인스캔 카메라가 쓰이며, 차체를 조립하거나 제작하는 로봇 팔 등에도 카메라가 부착된다. 특히 자동차 분야에서는 3차원측정기로 성형작업을 수행하는 것을 비롯해 머신비전이 쓰이지 않는 곳이 없을 정도다. 제약 및 의료 그리고 식품 분야에서 역시 카메라가 쓰인다. 포장 및 물류 분야에서는 앞서 설명했던 RFID와 바코드 기술을 앞세워 공략하고 있다.
최근 머신비전은 위에 나열된 활용사례에서 탈피해 다양한 곳으로 진출을 시도했다. 이를테면 국방과 항공 그리고 우주 분야에서 경계망을 구축하고 군사를 감시하며 무인 장비로 탐험을 하는 등에 쓰인다. 감시 및 교통 분야에서는 폐쇄회로(CC)TV나 과속카메라, 그리고 교통량 통제 시스템과 지능형 교통 시스템 등에서 머신비전을 볼 수 있다.
연구 쪽에서는 초고속 카메라, 적외선 및 자외선 카메라, 현미경용 카메라 등 다양한 머신비전 장비들이 활약하고 있으며 3차원측정기 역시 널리 쓰인다. 생물 및 의학 연구 분야에서는 각종 질병과 치료조건을 이해하기 위한 미생물적 검사 분야나 DNA검사를 좀 더 수월하게 수행하는 등 다양한 활용사례가 있다.
의료 진단 분야에서는 각종 진단기기를 통해 시술이나 검사 없이도 질병을 진단할 수 있는 환경을 만들었다. 생체인식 분야에서 머신비전은 사람의 지문이나 눈·손·얼굴·귀·입술·걸음걸이 등 그 사람만의 고유한 특징을 촬영하는 데에 쓰인다. 이후 이미지프로세싱 작업을 통해 기존 데이터베이스와 비교하여 일치 작업을 수행한다.
환경 및 농업 분야에서는 풍력발전과 같은 신재생 에너지 분야에서 멀티스펙트럴 시스템이 쓰이거나 농작물 생산 및 분석, 캐노피 매핑 및 녹색 응용프로그램, 작물 성장환경 조성 등에 쓰인다.
이러한 활용사례는 머신비전 기술이 발전하고 사람들의 인식이 늘어남에 따라 점점 증가할 것으로 보인다. 특히 대학 연구기관 등에서는 현재에도 비전시스템을 일상에 접목시키려는 노력을 진행하고 있다. 따라서 2013년에도 각종 연구가 성과를 거두게 된다면 그에 맞추어 활용사례 또한 증가할 수 있다.
7. 머신비전 전시회 성황 | 세계적 관심 증가
어떤 산업이 얼마나 성장했는지 가늠할 수 있는 방법은 많다. 그 중 하나가 전시회 혹은 박람회 존재 여부이다. 행사가 얼마나 많이 열렸는지, 다양한 사람이 참여했는지, 몇 개의 업체들이 출품했는지 등 행사가 열린 횟수와 규모를 보면 해당 산업이 얼마나 자리매김했는지를 알 수 있다. 그 점에서 2012년 한 해 동안 열렸던 머신비전 관련 전시회는 머신비전 산업의 성장을 추측할 수 있는 중요한 척도이다.
머신비전과 관련한 주요 박람회 및 전시회를 보면, 머신비전의 위상을 드높이기에 충분한 행사들이 많다. 예를 들어 Vision Show는 북미 지역에서 가장 큰 머신비전·이미지 컴포넌트·비전 시스템 관련 전시회다. 다양한 업체의 새 기술과 제품, 응용프로그램을 선보이는 것은 물론이고 교육 과정에 참석하거나 인적 네트워크를 구축할 수 있는 장이다.
특히 이 행사는 현재 머신비전 시장을 선도하는 협회인 자동영상협회(AIA: Automated Imaging Association)가 주도한다. AIA는 GigE 비전을 시장에 도입하고 이 인터페이스와 산업용 카메라 표준을 정의한 것으로 유명하다. AIA는 2012년 현재 50여개의 회원사가 가입되어있으며, 그만큼 공신력 있는 업체들로 미국 및 세계의 머신비전 업계를 이끌고 있다.
독일에서 매해 열리는 VISION은 명실상부한 유럽 최고의 비전 행사다. 매해 방문 국가나 참가자 등 전시 기록을 갈아치움은 물론이다. 2012년에는 32개국 372업체가 자사 제품을 출품했으며 7000여 명 이상의 방문자가 이 행사에 다녀갔다. VISION은 새로운 비전 표준을 세우고, 시장동향을 분석 및 예측하는 등 머신비전과 관련된 다양한 담론이 오가는 장이기도 하다. 각국의 머신비전 협회와 업계를 대표하는 회사들이 모여 토론을 진행한다. 또한 VISION은 한해를 빛낸 상품을 선정하거나 머신비전 관련 교육 등 다채로운 자리를 마련해 머신비전 축제로 거듭났다.
일본에서도 VISION Japan 행사를 매해 개최한다. 산업현장의 머신비전 기술을 비롯해 환경 및 보안 자동 감시 시스템·원격 의료 및 의료 영상 처리 기술·컴퓨터 비전 기술 등을 소개한다.
머신비전과 관련한 행사는 세계 각국에서 이어진다. 중국에서는 China International Machine Vision Exhibition을 열어 세계인을 모은다. 인도 역시 ICVGIP라는 이름의 행사로 유명하다. 행사 명칭은 인도 컴퓨터 비전·그래픽·이미지 프로세싱 컨퍼런스라는 뜻을 가졌다. 이스라엘에서도 Israel Machine Vision Conference&Exhibition을 매해 진행하며, 러시아는 VISION&IMAGING이라는 전시회로 유명하다.
그밖에 비전시스템과 관련한 전시회는 다양하다. 머신비전과 직접적 연관은 없지만, 머신비전 기술이 활약하고 있는 분야의 전시회가 세계 각국에서 열린다. 광전자 기기 박람회(SPIE Photonics West Exhibition)는 광자 및 레이저 관련 행사로 레이저 센서 업체 등이 참여한다. LED 국제 엑스포에서는 머신비전 조명 업체가 활약한다. 이는 독일에서 열리는 LASER World of PHOTONICS 전시회도 마찬가지다.
미국 플로리다에서 열리는 SPIE Medical Imaging은 이름에서 알 수 있듯 의료 분야와 관련된 이미지 기술을 다룬다. 그런가하면 터키의 Intertraffic Istanbul과 중국의 Intertraffic China는 교통 분야에 쓰이는 머신비전 기술 업체가 참여한다. 영국의 Image Sensors라는 전시회는 카메라가 영상을 촬영하고 전송하는 데에 반드시 필요한 이미지센서를 주로 다루는 전시회다.
한국에서도 머신비전 관련 전시회가 열렸다. 오토메이트2012의 일환으로 한국머신비전산업전(Korea Vision Show)이라는 행사가 개최된 것. 이로 인해 한국 역시 머신비전 강국으로 일어설 수 있는 초석을 닦았다.
이와 같은 전시회들이 세계 각국에서 열리고, 이 전시회들이 모두 성료하면서 머신비전 업계에 대한 관심이 점점 뜨거워짐을 알 수 있다. 이들 행사는 2013년 초부터 꾸준히 열리며 머신비전 업계를 알릴 전망이다.
마치며
2012년 한해에도 머신비전은 끊임없이 달려왔다. 개발자와 생산자가 협업하여 만들어낸 결과물들은 언제나 화제가 되었다. 하지만 유명한 말 중에 ‘필요는 발명의 어머니’라는 말이 있다. 이 기술들을 개발하는 데에 착수하고, 설계하고, 만들고, 실험한 끝에 상용화에 들어가기까지는 수많은 사용자들이 번득이는 아이디어와 문제점을 제기했기에 가능한 결과였다. 비전시스템은 사용자와 생산자가 상호협업 하에 발전한 기술인 것.
특히 머신비전 관련 전시회가 점점 증가하는 추세에 들어선 것을 통해 사람들의 머신비전에 대한 관심이 높아진 것을 알 수 있다. 이런 동향은 앞으로도 계속 이어질 것으로 전망된다. 선진국뿐 아니라 개발도상국의 생산현장에서도 머신비전을 활용하게 되면서 시장은 점점 더 크게 형성될 공산이 커졌다.
머신비전은 이제 다른 공장자동화 분야들과 마찬가지로 일상 깊숙이까지 들어왔다. 남은 것은 더 편리한 기술, 더 발전한 기술로 거듭나는 것뿐. 그리고 2012년은 여러 문제점이 제기되고 새로운 활용사례와 인터페이스들이 부각되는 등 개발의 시발점이 되었다고 보기에 충분하다. 오는 2013년이 더 기대되는 이유다.
