초판발행 2022.06.20

OPC UA(Open Platform Communications Unified Architecture)는 필요하면서도 어려운 기술입니다. 스마트 공장의 핵심 자산인 데이터를 수집하고 교환하기 위해서는 반드시 필요한 첨단 기술입니다. 그러나 통합 아키텍처(용어 자체도 어렵습니다)를 지향함에 따라 다양한 기술들을 포함하다보니 어려운 기술이기도 합니다. 이처럼 필요하면서도 어려운 OPC UA 기술을 국내에 소개하고자 이 책을 집필하였습니다.
이 책을 구상하기 시작한 때는 2019년 11월이었습니다. 2년 반이 훌쩍 지난 지금에서야 책을 출판하게 되었습니다. 많은 OPC UA 문건, 서적과 자료들을 독학으로 탐독하고 홀로 집필하다보니 많은 시간이 흘렀습니다. 사실, 집필 기간 동안 다른 OPC UA 서적이 먼저 출판되었기를 바랐었습니다. 참고할 만한 서적이 필요하였고, 그 서적에서 다루지 않는 부분에 나의 지식을 덧붙임으로써 보다 높은 완성도를 기하고자 하였습니다. 그러나 국내에서 출판된 OPC UA 서적을 찾기 어려웠습니다. 필요가 없기보다는 그만큼 집필하기가 쉽지 않았기 때문이라고 짐작해 봅니다. 대신에 그나마 몇 개 있는 해외 OPC UA 서적들을 참고하였습니다.
OPC UA는 스마트 공장의 데이터 상호운용성을 위한 산업 표준입니다. OPC UA는 독일에서 주도하는 Industry 4.0의 핵심으로 다루어지고 있는 표준 기술이기도 합니다. 이처럼 중요한 기술임에도 불구하고, 국내에서는 OPC UA를 제대로 이해하고 활용할 수 있는 전문가가 부족한 실정입니다. 이러한 현실에서 OPC UA의 개념과 요소기술을 소개하고 구현하는 방법을 이 책에 담았습니다. 독자들이 OPC UA 정보 모델, 시스템과 서비스의 이해 및 개발에 대한 실무적 기술 수준을 높이고자 하는 것이 집필 의도이기도 합니다. 이 책이 대학·대학원 교재 또는 기업·학교·기관의 기술 지침서 역할이 될 수 있기를 희망합니다. 책의 구성은 다음과 같습니다.

?Part 1 소개: OPC UA의 전반적인 개념을 소개하였습니다. 1장에서는 개념, 2장에서는 OPC Foundation, 3장에서는 클래식 OPC, 4장에서는 필요성, 5장에서는 OPC UA에 대하여 알아야 할 것, 6장에서는 문헌사례를 다루었습니다.
?Part 2 정보 모델링: OPC UA의 데이터 영역인 정보 모델과 정보 모델링을 소개하였습니다. 1장에서는 개념, 2장에서는 그래픽 표기법, 3장에서는 어드레스 스페이스 모델, 4장에서는 표준 정보 모델, 5장에서는 도메인 특화 정보 모델을 다루었습니다.
?Part 3 시스템 및 서비스: OPC UA의 데이터 교환 영역인 시스템과 서비스를 소개하였습니다. 1장에서는 개념, 2장에서는 시스템, 3장에서는 서비스, 4장에서는 서비스 운영, 5장에서는 매핑을 다루었습니다.
?Part 4 구현: OPC UA 시스템의 구현 방법을 소개하였습니다. 1장에서는 접근법, 2장에서는 구현 도구, 3장에서는 구현 사례를 다루었습니다.
?Part 5 전망: 저자가 생각하는 OPC UA 전망을 소개하였습니다. 1장에서는 자산관리쉘 통합, 2장에서는 상호운용적 산업 지능화, 3장에서는 맺음말을 다루었습니다.

이 책의 출판은 저 혼자만의 노력도 영광도 아닙니다. 먼저, 박영사 관계자 분들께 깊은 감사를 보냅니다. 인생의 첫 번째 책이다 보니 출판 과정이 이렇게 어렵고 힘든 과정인지 몰랐습니다. 정말 많이 고생하셨습니다. 연구실에서 함께 공부와 연구에 정진하는 첨단제조 연구실 재학생과 졸업생에게 감사를 드립니다. 그리고 함께 일하고 있는 한양대학교 산업융합학부 및 기술경영전문대학원 교원들과 직원들께 깊은 감사를 드립니다. 항상 든든한 지원자이면서 함께 삶을 살아가는 사랑하는 어머니, 형과 형수, 동생과 제수, 장인어른과 장모님, 처남과 처남댁, 귀여운 조카들 유찬, 예찬, 성현, 서윤 그리고 하늘에 계신 아버지께 깊은 감사를 드립니다. 너무나도 예쁘고 사랑스런 아영이와 아인이가 이 책의 집필에 큰 힘이 되었습니다. 마지막으로 묵묵히 저를 뒤받쳐 주고 함께 동고동락을 함께 하는 사랑하는 배우자 박미령에게 이 책을 바치고 싶습니다.

2022년 6월
저자 신승준

신승준

고려대학교 기계공학과 학사
POSTECH 산업공학과 석사
POSTECH 산업경영공학과 박사
전 삼성전자 생산기술연구소 책임연구원
전 삼성SDS MES개발팀 책임컨설턴트
전 미국 National Institute of Standards and Technology 객원연구원
전 부경대학교 시스템경영공학부/기술경영전문대학원 조교수
현 한양대학교 산업융합학부/기술경영전문대학원 부교수

PART 01 소개

CHAPTER 01 개념∙4
SECTION 01 정의 및 범위 5
SECTION 02 접근법과 프레임워크 7
SECTION 03 특징 13
SECTION 04 규격과 협력 규격 15
SECTION 05 시스템  22
SECTION 06 적용 예시 27

CHAPTER 02 OPC Foundation∙35
SECTION 01 목적 35
SECTION 02 역사 36
SECTION 03 조직 38
SECTION 04 회원제 40
SECTION 05 인증 41

CHAPTER 03 클래식 OPC∙46
SECTION 01 개념 46
SECTION 02 데이터 접근 47
SECTION 03 알람과 이벤트 49
SECTION 04 과거 데이터 접근 50

CHAPTER 04 필요성∙52
SECTION 01 클래식 OPC의 진화  53
SECTION 02 일관형·표준형 데이터 교환 54
SECTION 03 산업 지능화용 정보·지식 표현 57
CHAPTER 05 OPC UA에 대하여  알아야 할 것∙62
CHAPTER 06 문헌 사례∙67

PART 02 정보 모델링

CHAPTER 01 개념∙76
SECTION 01 특징 77
SECTION 02 구조 81

CHAPTER 02 그래픽 표기법∙84

CHAPTER 03 어드레스 스페이스 모델∙89
SECTION 01 개념 89
SECTION 02 노드와 참조 93
SECTION 03 참조 타입  96
SECTION 04 객체, 변수와 객체 타입, 변수 타입 101
SECTION 05 데이터 타입 115
SECTION 06 메소드  121
SECTION 07 뷰 124
SECTION 08 모델링  129
SECTION 09 정리 150

CHAPTER 04 표준 정보 모델∙159
SECTION 01 기본 정보 모델 161
SECTION 02 데이터 접근 173
SECTION 03 알람과 컨디션 176
SECTION 04 프로그램 181
SECTION 05 과거 데이터 접근 183
SECTION 06 집계 187

CHAPTER 05 도메인 특화 정보 모델∙190
SECTION 01 개념 190
SECTION 02 ISA95-OPC UA 모델 191
SECTION 03 PLC-OPC UA 모델 203

PART 03 시스템 및 서비스

CHAPTER 01 개념∙222

CHAPTER 02 시스템∙227
SECTION 01 시스템 구조 227
SECTION 02 Pub-Sub 구조 231
SECTION 03 어플리케이션 구조 234

CHAPTER 03 서비스∙242
SECTION 01 개념 242
SECTION 02 서비스 셋 248
SECTION 03 Discovery 250
SECTION 04 SecureChannel 256
SECTION 05 Session 259
SECTION 06 NodeManagement 262
SECTION 07 View 265
SECTION 08 Query 269
SECTION 09 Attribute 272
SECTION 10 Method  276
SECTION 11 MonitoredItem  277
SECTION 12 Subscription  283

CHAPTER 04 서비스 운영∙292
SECTION 01 서버 탐색 292
SECTION 02 리던던시 296
SECTION 03 감사 301
SECTION 04 보안 305

CHAPTER 05 매핑∙318
SECTION 01 개념 318
SECTION 02 데이터 인코딩 321
SECTION 03 보안 프로토콜 326
SECTION 04 전송 프로토콜 330

PART 04 구현

CHAPTER 01 접근법∙338
SECTION 01 데이터 소스 기준 339
SECTION 02 정보 모델 기준 347
SECTION 03 OPC UA 통합  350

CHAPTER 02 구현 도구∙355
SECTION 01 UaModeler 356
SECTION 02 Simulation Server 363
SECTION 03 UaExpert 370
SECTION 04 SDK for Java 374

CHAPTER 03 구현 사례∙389

PART 05 전망

CHAPTER 01 자산관리쉘 통합∙412
SECTION 01 자산관리쉘 413
SECTION 02 OPC UA와 자산관리쉘 통합 420

CHAPTER 02 상호운용적 산업 지능화∙425

CHAPTER 03 맺음말∙429

색인∙432