산업 자동화 기술(PLC편)/PLC기초

[PLC 기초편 2편] PLC의 역사와 발전 과정 | 릴레이에서 스마트팩토리까지PLC는 어떻게 탄생했을까?

eins-solutionlab 2026. 7. 22. 08:48

오늘날 공장의 자동화 설비에서 PLC(Programmable Logic Controller)는 없어서는 안 될 핵심 장치입니다. 하지만 PLC가 처음부터 존재했던 것은 아닙니다.

PLC가 등장하기 전에는 모든 자동화 설비를 릴레이(Relay)라는 전기 스위치를 이용하여 제어했습니다.

당시에는 자동차 공장, 조립라인, 생산설비 등에서 수천 개의 릴레이를 사용하여 제어 회로를 구성했습니다. 설비가 단순할 때는 큰 문제가 없었지만, 생산 공정이 복잡해질수록 다양한 문제가 발생하기 시작했습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 탄생한 것이 바로 PLC입니다.

PLC가 등장하기 전의 릴레이 제어

1960년대 이전 대부분의 자동화 설비는 릴레이 제어 방식이었습니다.

릴레이는 전기를 이용하여 접점을 ON/OFF하는 장치로, 오늘날 PLC의 기본 논리와 비슷한 역할을 수행했습니다.

예를 들어 버튼을 누르면 모터가 동작하고, 센서가 감지되면 실린더가 움직이는 동작을 모두 릴레이 배선으로 구현했습니다.

하지만 설비가 커질수록 다음과 같은 문제가 발생했습니다.

배선이 매우 복잡하다.
제어반 내부가 거미줄처럼 얽힌다.
회로 수정 시 배선을 다시 해야 한다.
유지보수 시간이 오래 걸린다.
릴레이 접점 마모로 고장이 자주 발생한다.

자동차 공장에서는 제어반 하나에 수천 개의 릴레이가 들어가는 경우도 있었습니다.

PLC는 왜 개발되었을까?

1968년 미국 자동차 산업에서는 생산라인 변경이 매우 빈번하게 이루어졌습니다.

특히 자동차 모델이 변경될 때마다 릴레이 배선을 모두 수정해야 했고, 이 작업에는 수일에서 수주까지 걸리기도 했습니다.

이 문제를 해결하기 위해 프로그램만 변경하면 설비를 제어할 수 있는 장치가 필요했고, 그 결과 PLC가 개발되었습니다.

PLC는 배선을 변경하지 않고 프로그램만 수정하면 되므로 생산라인 변경 시간이 크게 단축되었습니다.

최초의 PLC

최초의 PLC는 미국에서 개발되었습니다.

대표적인 초기 PLC는 Modicon 084로 알려져 있으며, 세계 최초의 상용 PLC로 평가받습니다.

Modicon 084는 릴레이 회로를 프로그램으로 대체하면서 산업자동화의 새로운 시대를 열었습니다.

이후 PLC 기술은 빠르게 발전하여 전 세계 제조업에서 표준 제어장치로 자리 잡았습니다.

PLC의 발전 과정

1세대 : 릴레이 대체

초기 PLC는 릴레이 회로를 대신하는 것이 목적이었습니다.

주요 기능은 다음과 같습니다.

ON/OFF 제어
타이머
카운터
간단한 논리 연산

2세대 : 데이터 처리 기능 추가

1980년대 이후 PLC는 단순 제어를 넘어 데이터 처리 기능을 갖추기 시작했습니다.

추가된 기능

산술 연산
비교 연산
데이터 레지스터
아날로그 입력
아날로그 출력

이 시기부터 공정 자동화 수준이 크게 향상되었습니다.

3세대 : 네트워크 통신

1990년대에는 다양한 통신 기능이 추가되었습니다.

대표적인 통신 방식

RS-232
RS-485
Ethernet
Modbus
CC-Link
DeviceNet

PLC는 다른 PLC, HMI, 인버터, 서보 드라이브와 데이터를 주고받을 수 있게 되었습니다.

4세대 : 스마트팩토리

현재 PLC는 단순 제어장치를 넘어 스마트 제조 시스템의 중심 역할을 하고 있습니다.

대표적인 연동 대상

HMI
SCADA
MES
ERP
산업용 로봇
AI 비전검사
IIoT
클라우드

공장의 모든 설비가 하나의 네트워크로 연결되는 시대가 열린 것입니다.

PLC 발전과 함께 바뀐 자동화 기술

PLC의 발전은 다양한 자동화 기술의 발전을 이끌었습니다.

과거에는 단순한 스위치 제어가 중심이었다면, 현재는 다음과 같은 기술이 함께 사용됩니다.

산업용 로봇
비전검사 시스템
AI 검사
바코드 리더
RFID
AGV
AMR
스마트 센서
클라우드 모니터링

PLC는 이러한 장비를 하나의 시스템으로 통합하는 핵심 컨트롤러 역할을 수행합니다.

현재 가장 많이 사용하는 PLC 제조사

현재 산업 현장에서 많이 사용하는 PLC 제조사는 다음과 같습니다.

Mitsubishi Electric
LS ELECTRIC
Siemens
Omron
Schneider Electric
Rockwell Automation
KEYENCE
Panasonic

각 제조사는 자체 프로그래밍 소프트웨어와 통신 프로토콜을 제공하지만, 기본적인 PLC 동작 원리는 거의 동일합니다.

PLC가 앞으로도 필요한 이유

최근에는 산업용 PC와 AI가 발전하면서 PLC의 역할이 줄어들 것이라는 의견도 있습니다.

하지만 실제 산업 현장에서는 오히려 PLC의 중요성이 더욱 커지고 있습니다.

그 이유는 다음과 같습니다.

높은 신뢰성
빠른 실시간 제어
긴 제품 수명
안정적인 운영
다양한 산업용 통신 지원
유지보수의 용이성

AI가 검사 결과를 판단하더라도, 최종적으로 모터와 실린더를 제어하는 역할은 여전히 PLC가 담당하는 경우가 대부분입니다.

실패 사례

사례 1. 릴레이 제어만 고집한 공장

한 공장은 기존 릴레이 제어 방식을 계속 유지했습니다.

생산라인 변경이 발생할 때마다 수백 개의 배선을 수정해야 했고, 작업 기간 동안 설비를 멈출 수밖에 없었습니다.

결국 PLC로 전환한 이후 프로그램만 수정하면 되어 생산 중단 시간이 크게 줄었고 유지보수 비용도 절감되었습니다.

교훈: 초기 비용보다 장기적인 유지보수 비용을 고려해야 합니다.

사례 2. 오래된 PLC를 교체하지 않은 경우

20년 이상 사용한 PLC를 계속 운용하던 공장에서 CPU 고장이 발생했습니다.

동일 모델이 단종되어 예비 부품을 구할 수 없었고, 생산라인이 장기간 중단되었습니다.

교훈: PLC도 주기적인 업그레이드와 예비 부품 확보가 중요합니다.

사례 3. 통신 확장을 고려하지 않은 설계

새로운 비전검사 장비를 도입했지만 기존 PLC가 Ethernet 통신을 지원하지 않아 별도의 통신 변환 장치를 추가해야 했습니다.

설비 비용과 개발 기간이 크게 증가했습니다.

교훈: 초기 설계 단계에서 향후 확장성을 반드시 고려해야 합니다.

자주 묻는 질문 (Q&A)

Q1. PLC는 언제부터 사용되었나요?

1960년대 후반 자동차 산업의 자동화 요구에 맞춰 개발되었으며, 이후 전 세계 제조업으로 빠르게 확산되었습니다.

Q2. 릴레이는 지금도 사용되나요?

네. 현재도 전원 차단, 안전회로, 고전력 제어 등에서는 릴레이가 함께 사용됩니다. 다만 복잡한 제어 로직은 대부분 PLC가 담당합니다.

Q3. PLC가 산업 현장에서 오래 사용되는 이유는 무엇인가요?

높은 신뢰성과 실시간 제어 성능, 그리고 열악한 산업 환경에서도 안정적으로 동작하도록 설계되었기 때문입니다.

Q4. 스마트팩토리에서도 PLC가 필요한가요?

물론입니다. 스마트팩토리에서는 PLC가 설비를 제어하고, HMI·MES·SCADA·AI 시스템과 데이터를 주고받는 중심 역할을 수행합니다.

Q5. PLC를 처음 배우려면 어떤 제조사 제품이 좋을까요?

국내에서는 LS ELECTRIC과 Mitsubishi Electric 제품을 많이 사용하므로 입문용으로 학습하기에 적합합니다. 이후 Siemens나 Omron 등 다른 제조사의 PLC를 배우면 응용 범위를 넓힐 수 있습니다.

마무리

PLC는 릴레이 제어의 한계를 극복하기 위해 개발되었으며, 현재는 산업자동화와 스마트팩토리의 핵심 제어장치로 자리 잡았습니다. 단순한 ON/OFF 제어를 넘어 통신, 데이터 처리, 로봇 제어, AI 비전검사 연동까지 담당하는 중요한 역할을 수행하고 있습니다.

PLC의 발전 과정을 이해하면 왜 오늘날 대부분의 자동화 설비가 PLC를 중심으로 설계되는지 자연스럽게 이해할 수 있습니다.

다음 글에서는 'PLC와 PC의 차이점 | 산업용 PLC가 일반 컴퓨터와 다른 이유'를 자세히 알아보겠습니다.