네트워크 구조 설계 12강

공장 네트워크는 사무 네트워크와 목표가 다르다. 사무망은 정보 보호가 우선이지만, 공장의 생산망(OT)은 무엇보다 가동 중단이 없어야 한다. 이 차이를 체계화한 것이 Purdue 모델이다.

이 강의 목표는 다음과 같다.

• Purdue 모델의 계층(Level 0~5)을 이해한다.
• IDMZ로 IT와 OT를 분리한다.
• 셀/영역 존과 링 이중화로 무중단 라인을 설계한다.

1. 요구사항

• 생산설비(PLC/DCS)·HMI·SCADA/MES·센서, 그리고 전사 IT(ERP·사무).
• 24시간 무중단, 실시간 제어(지연 민감), OT 보안.

2. Purdue 모델 계층

• Level 4·5(전사 IT): ERP·사무망·인터넷.
• IDMZ(산업 DMZ): IT와 OT 사이의 완충. 방화벽·패치 서버·데이터 브로커가 위치.
• Level 3(운영 OT): MES·SCADA 서버·이력 DB.
• Level 2(감시): HMI·라인 감시/제어.
• Level 1(제어): PLC·DCS 컨트롤러.
• Level 0(현장): 센서·액추에이터·모터.

3. 토폴로지·설계 원칙

• OT/IT 분리: IT와 OT는 직접 통신하지 않고 IDMZ를 반드시 경유한다.
• 셀/영역 존: 생산 라인을 존으로 세그먼트해 문제를 국소화.
• 링 이중화: 라인 스위치를 링으로 묶고 REP/링 프로토콜로 케이블 하나가 끊겨도 무중단.

4. 장비·프로토콜

• 견고형(산업용) 스위치·방화벽(DIN 레일·광역 온도).
• 산업 프로토콜: PROFINET·EtherCAT·EtherNet/IP(실시간).

5. 보안

• IDMZ에서 IT→OT 유입을 차단, 데이터는 브로커를 통해서만.
• 가능하면 현장→상위 단방향 전송, 패치는 IDMZ 경유.

예제 1) MES 서버(Level 3)가 ERP(Level 4) 데이터를 받아야 한다. 직접 연결해도 되나?

해설) 안 된다. IDMZ를 경유해야 한다. IT와 OT를 직접 연결하면 사무망의 위협이 곧장 생산망으로 넘어온다. IDMZ의 데이터 브로커/복제 서버를 두고 그곳을 통해서만 데이터를 주고받는다.

예제 2) 라인 스위치를 일렬(데이지 체인)로 연결했더니 중간 케이블 하나가 끊기자 그 뒤 설비가 전부 멈췄다. 어떻게 설계했어야 하나?

해설) 링 토폴로지 + 링 프로토콜(REP/MRP 등)이다. 스위치를 고리로 연결하면 한 구간이 끊겨도 반대 경로로 트래픽이 흘러 무중단이 된다. 산업망에서 일자 연결은 단일 장애점을 만든다.

예제 3) 사무용 방화벽을 생산 현장 캐비닛에 그냥 설치하면 무엇이 문제인가?

해설) 현장은 분진·진동·온도 변화가 심해 일반 장비는 고장률이 높다. 견고형(산업용) 장비(DIN 레일·팬리스·광역 온도)를 써야 하고, 실시간성을 위해 산업 프로토콜을 지원해야 한다.

정리

• 공장망은 Purdue 모델로 Level 0~5를 계층화, IT/OT는 IDMZ로 분리.
• 라인은 셀/영역 존 + 링 이중화로 무중단.
• 산업용 장비·프로토콜, 단방향/브로커로 OT 보안.

여기까지가 네트워크 구조 설계 시리즈다. 요구사항 5단계에서 출발해 SOHO부터 다지점·다층 빌딩·공장까지, 현장마다 같은 사고 틀을 적용해 왔다. 이제 어떤 현장을 만나도 "누가·무엇을·얼마나"에서 설계를 시작할 수 있다.