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자투리 쇳조각에서 탄탄한 강철로

생산의 연속성과 품질을 보장하기 위해, 스위스 에멘브뤼케에 있는 Swiss Steel 플랜트는 지멘스의 자동화 테크놀로지와 산업용 무선랜(IWLAN) 솔루션을 도입하여 빠르고 안전한 데이터 전송 시스템을 구현하였다.

스위스 에멘브뤼케(Emmenbrucke)에 소재하고 있는 Swiss Steel AG는 연간 60만 톤의 쇳조각을 고급 강철로 탈바꿈시킨다. 연속주조 플랜트에서 융해된 금속은 10.8 미터 길이의 빌릿(billet)들로 주조된다. 이렇게 만들어진 강편은 압연기를 통해 막대 또는 와이어 형태의 압연강(rolling steel) 생산에 쓰이는 기본 소재가 된다.

제강 플랜트에서 생산된 제품의 품질을 보장하기 위해, 금속 성분 및 중량을 비롯하여 거대한 컨베이어 장치의 위치를 포함한 데이터가 무선으로 해당 제어시스템으로 전송되며, 여기서 다시 필요한 곳에 전파된다. 해당 데이터는 생성 위치에 저장되는 한편, Scalance W 액세스 포인트(AP)를 경유하여 전송된다. 열악한 산업환경에도 불구하고, 제어 시스템에 도달한 무선 시그널은 신호 품질이 우수하기 때문에, 추가적인 무선데이터 보호조치를 취할 필요가 없다.

최우선 과제: 공정 안전성

용융공정이 시작되면, 수십 톤의 스크랩들이 거대한 용해로 속에서 전극으로부터 발생한 아크를 통해 일차적으로 최대 1,650 C 까지 가열된다. 이때, 제강 플랜트 소속 전문가들은 공급된 쇳조각들의 성분을 파악하게 된다. 용해로에 바스켓을 적재할 때, 해당 중량 및 레서피가 무선으로 생산 제어시스템에 전송된다. 한편, 레일 이동식 스크랩 카트가 육중한 부하를 탑재한 바스켓을 용해로 홀까지 이송해준다. 여기서 해당 바스켓은 홀 크레인으로 올려져 적재물을 용해로에 털어 넣게 된다. 또한 스크랩 카트 세 대의 이동 및 적재상황도 역시 무선으로 모니터링되어, 10가지 종류가 넘는 스크랩들의 소모 정도와 저장 위치를 정확하게 판별하게 된다.

용융공정 진행시, 용해로 감독책임자는 정기적으로 금속 샘플을 채취하여 해당 연구소에 전달하여 성분분석을 의뢰하며, 여기서 원료의 품질과 공정경과에 대한 분석보고서를 받게 된다. 용융상태의 금속이 적정 성분배열과 온도에 도달하면, 슬래그가 빠지게 되고, 40톤이 넘는 용융상태의 뜨거운 쇳물이 파운드리 래들(Ladle)에 주입된다. 이어지는 LF Ladle Furnace 후속처리 공정 또는 경우에 따라 진공 처리공정에서, 용융상태의 쇳물이 계속 가열되는 가운데 첨가물과 함께 합금되고, 불활성 가스로 정화된 이후, 크레인을 탑재한 회전식 타워에 매달리게 된다. 이때, Siemens Net 무선 네트워크가 이 140톤급 컨베이어 시스템의 정확한 위치를 결정한다.

복잡한 공정을 간단히 제어하다

공정 래들이 비워지는 즉시 후속 래들이 진입되도록 하여, 래들을 플로어 드레인을 통해 분배기에 연속적으로 비우게 된다. 이 분배기는 제어 시스템을 써서 액상의 쇳물을 4개의 채널, 즉 칠(chill)로 나눠 배분해준다. 주조공정을 진행하는 동안, 각각의 칠(chill)은 금속이 달라붙는 것을 방지하기 위해 끊임없이 진동해야 한다. 이렇게 형성된 빌릿(billet)들은 컨베이어 롤러가 장착된 배출라인을 따라 이송된다. 해당 롤러들은 지멘스가 개발한 Simovert Masterdrive 시리즈의 인버터 및 모터를 장착하고 있어, 파운드리 래들 회전에서 칠(chill)을 비우기까지 원활한 모션 제어를 보장한다. 사용된 모든 전자 제어장치 및 구성요소들은, 공정에서 단 하나의 실수도 생산성 및 안전에 중대한 결과를 초래 할 수 있기 때문에, 어려운 조건 속에서도 신뢰성을 극대화하는 제품사양을 갖추고 있다.

이러한 솔루션을 구현하기 위해, Swiss Steel사는 우선 스크랩 카트의 무선망을 확장해야 했다. 기존 네트워크에 전파 사각지대가 있었기 때문이다. 이 회사는 Scalance W IWLAN 컴포넌트를 적용한 신규 네트워크 구축방안을 선택했다. 이러한 신규 무선망 설정에 상당한 시스템 테크놀로지와 전문지식이 요구됨은 물론이다. Swiss Steel의 생산시스템 매니저인 드라간 토도로프스키 부장은 당시의 상황을 이렇게 정리했다. “제강업계에서 사용되는 엄청난 규모의 기계들과 열악한 조건들을 고려할 때, 안정적인 무선망 구축에 이상적인 여건이 아니었습니다.”

따라서 그는 작업장 도면을 작성하여, 우선 지멘스 전문가들의 지원으로 트랜스미터 스테이션의 위치를 표시했다. 이렇게 작성된 도면은 무선네트워크 시뮬레이션 프로그램인 Sinema E를 통해 판독하여, 사각지대 및 갭을 식별함으로써 최적의 네트워크 디자인을 할 수 있었고, 그 결과는 인상적이었다. “우리가 무선 시스템 설정 후 신호강도를 측정해보니, 약간의 미세조정만으로 충분했습니다.” 드라간 토도로프스키 부장의 설명이다. “이로써 커미셔닝 소요시간이 대폭 단축되었고, 시스템 운전도 무난하게 시작될 수 있었습니다.”

내구성과 신뢰성을 겸비하다

결국, 연기와 분진, 극도의 고온, 강한 진동 등, 제강 플랜트 내의 열악한 조건들은 Scalance W 컴포넌트에 아무런 영향을 미치지 못했다. “우리는 30대 이상의 Scalance W 액세스포인트와 Scalance 스위치들은 물론, 다양한 지멘스 드라이브 제품들을 사용하고 있지만, 현재까지 단 한 건의 고장사례도 없었습니다.” 드라간 토도로프스키 부장의 설명으로 글을 맺는다. “현재, 네트워크 확장 논의가 진행되고 있습니다. 지난 번과 같은 파트너와 함께 동일한 제품 시리즈를 다시 찾게 될 것이라고 확신합니다.”

하이라이트

* 금속성분, 중량, 이송장치의 위치 및 기타 데이터가 무선통신을 통해 제어센터로 전송된다.

* 제어센터는 해당 정보를 다른 장치들에 배포한다.

* Scalance W 액세스포인트(AP)는 해당 공정에 근접하여 데이터를 수집한다.

* Sinema E를 써서 설계된 무선망 구역은 안정적인 무선통신을 보장한다.

hilscher

아이씨엔 매거진 2009년 07~08월호

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