스위칭허브 선정시 고려사항

현대 산업 자동화 환경에서 "스위칭 허브"는 일반적으로 **산업용 이더넷 스위치(Industrial Ethernet Switch)**를 의미합니다. 이는 과거의 허브(Hub - 모든 포트로 데이터를 브로드캐스트하는 장치)와 달리, MAC 주소를 기반으로 특정 포트로만 데이터를 전송하는 스위치(Switch)이며, 특히 공장 자동화(FA), 지능형 교통 시스템(ITS), 전력 설비 등 열악한 산업 환경에서도 안정적으로 작동하도록 설계된 제품을 지칭합니다.

일반 사무용(Commercial Grade) 스위치와 비교하여 내환경성, 신뢰성, 특수 기능 등에서 차이가 있으므로, 산업용 환경에는 반드시 산업용 등급의 제품을 선정해야 합니다. 

 

산업용 스위칭 허브(이더넷 스위치) 선정 시 주요 고려사항:

1. 내환경성 및 구조 (Environmental Resistance & Construction):
   • 동작 온도 범위: 설치될 환경의 최고/최저 온도를 만족하는 넓은 동작 온도 범위(예: -40 ~ +75°C)를 지원해야 합니다.
   • 내진동/내충격성: 기계적 진동이나 충격이 발생하는 환경에서도 견딜 수 있는 견고한 설계가 필요합니다.
   • 전자파 적합성(EMC): 산업 현장의 강한 전기적 노이즈 환경에서도 오작동 없이 안정적으로 통신할 수 있는 높은 수준의 EMC 내성이 필수적입니다.
   • 냉각 방식: 일반적으로 고장 가능성을 줄이기 위해 팬리스(Fanless) 자연 대류 냉각 방식을 채택합니다.
   • 외함 재질 및 보호등급: 견고한 금속 외함(Metal Housing)을 사용하며, 제어반 내부에 설치되므로 스위치 자체의 IP 등급보다는 제어반의 보호 등급이 중요할 수 있으나, 필요시 방진/방수 기능이 있는 모델도 고려할 수 있습니다.
2. 포트 사양 (Port Specifications):
   • 포트 수: 연결해야 할 장비(PLC, HMI, PC, IP 카메라, 센서 등)의 수량과 향후 확장성을 고려하여 충분한 포트 수를 확보합니다. (예: 5, 8, 10, 16, 24 포트 등)
   • 포트 속도: Fast Ethernet (10/100 Mbps) 또는 Gigabit Ethernet (10/100/1000 Mbps)를 지원하는지 확인합니다. 최근에는 고해상도 영상 전송, 데이터 집약적 애플리케이션 증가로 기가비트 지원이 보편화되는 추세입니다.
   • 포트 종류: 구리선(Copper)을 사용하는 RJ45 포트 외에, 장거리 전송이나 노이즈 환경에 유리한 광케이블 연결을 위한 SFP(Small Form-factor Pluggable) 슬롯 또는 고정형 광 포트(SC, ST, LC 등) 지원 여부를 확인합니다.
   • PoE (Power over Ethernet) 지원: IP 카메라, 무선 AP 등 전원 공급이 어려운 장치에 이더넷 케이블을 통해 전원을 함께 공급해야 하는 경우, PoE(IEEE 802.3af) 또는 PoE+(IEEE 802.3at) 지원 포트가 필요합니다. 포트당 공급 가능 전력 및 총 PoE 전력 예산(Power Budget)을 확인해야 합니다.
3. 관리 기능 유무 (Managed vs. Unmanaged):
   • 비관리형(Unmanaged): 설정 없이 간편하게 사용 가능하며 저렴합니다. 단순한 소규모 네트워크, 별도의 네트워크 관리(진단, 보안, 성능 최적화)가 필요 없는 경우 적합합니다.
   • 관리형(Managed): 다양한 고급 기능을 제공하여 네트워크의 안정성, 성능, 보안, 진단 능력을 향상시킵니다.
     • 주요 기능: VLAN(네트워크 분할 및 보안 강화), QoS(중요 데이터 우선 처리), IGMP Snooping(멀티캐스트 효율 증대 - EtherNet/IP 환경 등에서 중요), 네트워크 모니터링(SNMP), 포트 미러링(문제 진단), 링 이중화 프로토콜, 보안 설정(포트 보안, ACL 등)
     • 선택 기준: 네트워크 규모가 크거나, 높은 신뢰성(이중화)이 요구되거나, 특정 산업용 프로토콜(PROFINET 등)의 요구사항을 충족해야 하거나, 네트워크 트래픽 관리 및 보안 강화가 필요한 경우 관리형 스위치를 선택해야 합니다.
4. 전원 요구사항 (Power Requirements):
   • 산업 환경에서는 주로 DC 24V (또는 12V, 48V) 전원을 사용합니다.
   • 전원 공급 중단에 대비하여 이중(Redundant) 전원 입력 단자를 제공하는 것이 일반적이며, 이는 시스템 가용성을 높이는 데 중요합니다.
   • 허용되는 입력 전압 범위(예: 18~32VDC)를 확인하고, 전원 장애 발생 시 경보를 울릴 수 있는 릴레이 출력(Alarm Relay Contact) 지원 여부를 확인합니다.
5. 네트워크 이중화 기능 (Network Redundancy):
   • 케이블 단선이나 스위치 고장 시에도 통신 중단을 최소화하기 위한 링(Ring) 또는 메시(Mesh) 토폴로지 지원 여부를 확인합니다. (주로 관리형 스위치에서 지원)
   • 표준 프로토콜(RSTP/STP) 또는 더 빠른 복구 시간을 제공하는 산업 표준 링 프로토콜(MRP - Media Redundancy Protocol for PROFINET, DLR - Device Level Ring for EtherNet/IP)이나 제조사 고유의 링 프로토콜 지원 여부를 확인합니다.
6. 산업용 프로토콜 최적화 및 부가 기능 (Industrial Protocol Optimization & Features):
   • 특정 산업용 이더넷 프로토콜(PROFINET, EtherNet/IP, Modbus TCP 등) 사용 시, 해당 프로토콜의 요구사항(예: PROFINET Conformance Class B/C, EtherNet/IP QoS 설정)을 만족하고 관련 기능을 지원하는지 확인합니다.
   • 실시간 제어를 위한 TSN(Time-Sensitive Networking) 기술 지원 여부도 최신(2025년 기준) 고성능 제어 시스템에서 고려될 수 있습니다.
   • VLAN, QoS, 보안 기능(MAC 기반 포트 보안, RADIUS 인증 등)의 지원 수준을 확인합니다.
7. 성능 (Performance):
   • 스위칭 용량(Switching Capacity/Fabric): 스위치가 처리할 수 있는 총 데이터 대역폭(Gbps 단위).
   • 패킷 전송률(Forwarding Rate): 초당 처리할 수 있는 패킷의 수(Mpps 단위).
   • 스위치가 연결된 모든 포트의 최대 속도를 동시에 처리할 수 있는 논블로킹(Non-blocking) 아키텍처인지 확인합니다. 예상되는 네트워크 트래픽 부하를 충분히 감당할 수 있어야 합니다.
8. 설치 방식 (Mounting):
   • 제어반 내 설치를 위한 DIN 레일(DIN Rail) 장착 방식이 가장 일반적입니다. 대형 스위치의 경우 19인치 랙 마운트(Rack Mount) 방식도 있습니다.
9. 인증 및 규격 (Certifications & Standards):
   • 산업 환경 사용 적합성 및 안전 관련 인증(예: UL 508, CE, FCC), 한국 KC 마크, 방폭 환경이 필요한 경우 관련 인증(Class I Division 2, ATEX Zone 2 등), 특정 산업 분야(선박, 철도 등) 인증 취득 여부를 확인합니다.
   • 이더넷 표준(IEEE 802.3 등) 준수 여부를 확인합니다.
10. 제조사 신뢰성 및 기술 지원 (Vendor Reliability & Support):
    • 제품의 신뢰성, 내구성에 대한 제조사의 평판 및 시장 인지도를 확인합니다.
    • 제품 보증 기간, 펌웨어 업데이트 지원, 매뉴얼 및 기술 자료 제공 수준을 확인합니다.
    • 국내(부천/경기 지역 포함)에서 기술 지원 및 서비스를 원활하게 받을 수 있는지 확인합니다.
11. 비용 (Cost):
    • 초기 구매 비용뿐만 아니라, 관리형 스위치의 경우 설정 및 유지보수에 필요한 노력, 그리고 장비의 신뢰성에 따른 잠재적 다운타임 비용까지 고려한 총 소유 비용(TCO) 관점에서 평가합니다.

 

결론적으로, 산업용 스위칭 허브(이더넷 스위치)는 열악한 환경 조건, 높은 신뢰성 요구, 특정 산업용 프로토콜과의 연동 등 사무용 스위치와는 다른 요구사항을 가집니다. 따라서 반드시 사용 환경, 필요한 성능 및 기능(관리형/비관리형, 이중화, PoE 등), 연결 장비와의 호환성, 신뢰성, 기술 지원 등을 종합적으로 고려하여 용도에 맞는 산업용 등급의 제품을 선정해야 합니다.