감미로운 와인의 맛을 살리다

호주에 있는 와인 업체인 Yalumba사는 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍쳐를 기반으로 구현한 자동화와 제어 시스템을 사용하는 Moppa 처리 공장을 새로 건립했다. 새로운 와인 제조 공장은 3가지 단계의 통신 네트워크를 공통 프로토콜을 통해 공장 전체에 걸친 정보의 원활한 전송을 가능하게 했다.
Yalumba사는 호주에서 가장 오래된 가족 경영 방식의 와인 생산 업체이며, 가장 큰 규모의 와인 수출 업체 중 하나이다. Yalumba사의 Angaston 와인 양조장은 1849 년 호주 남부에 있는 Barossa Valley에 설립되었다. 최근 Yalumba 와인의 수요가 늘어나게 되어 Angaston 와인 양조장의 생산 용량으로는 이 수요를 전부 소화할 수 없게 되었다. 이러한 이유로 Yalumba사는 ‘Moppa’ 와인 처리 공장을 세우게 되었고, 이 공장은 현재 이 회사의 인기 품목인 Oxford Landing과 다양한 종류의 cask 와인을 주력으로 생산하는 공장이 되었다.
2년간의 발빠른 프로젝트 진행을 통해, 2005년 1월 Moppa 와인 양조장은 가동을 시작하게 되었다. 연간 3만톤 가량의 포도를 생산해 낼 수 있는 이 새로운 양조장의 가장 중요한 목표는 정교한 자동화 및 제어 시스템을 통해 연속적인 생산을 이어가는 것이다.
수십년간 Angaston 양조장에서 문제없이 사용해 오던 자동화 관련 기술을 그대로 유지하기 위해 Yalumba사는 Moppa의 완전 통합 제어 시스템 기반으로 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍쳐를 선택하게 되었다. 호주 남부의 산업 관련 엔지니어링 그룹인 Camms는 7개월 내에 턴키 방식의 전기 및 산업 제어 솔루션을 구축하였고 이는 엄청난 업적이라 할 수 있다.
화이트 와인과 레드 와인
Yalumba사의 정비 담당 Peter Graue 과장은 Angaston 와인 양조장과 Moppa 와인 양조장의 자동화 처리 공정 정비를 담당하고 있다. Graue 과장은 “Yalumba사는 와인 제조 기술에 있어서 최신 기술을 사용하면서 환경 친화적인 공장 운영을 하여 일관적인 품질의 제품을 생산할 수 있도록 하고, 새로우면서도 독특한 원활한 생산 방식을 유지할 수 있도록 하는 데 그 목표를 두고 있다”고 말한다.
Moppa 양조장은 이미 이 목표를 달성했다. Moppa 양조장은 성공적으로 화이트 와인을 생산하여 London 시에 출하했고 이 비결은 자동화 공정의 사용을 통해 포도를 최적의 상태에서 발효할 수 있게 되어, 많은 양을 생산할 수 있게 되었기 때문이라 했다. 포도의 발효 속도를 관리하고 포도가 산화되는 것을 최소화하도록 하는 것은 매우 중요하며 이 모두 온도에 많은 영향을 받게 된다.
각 공정의 흐름은 3개의 receive hopper/crusher bay에서 시작하게 되고, 여기서 많은 양의 포도는 포도즙과 포도껍질, 포도씨가 혼합되어 있는 포도액(must)이 된다. 이 포도액은 또한 펌프를 통해 3개의 포도액 냉각 기계 중의 하나로 이동하게 되어, 포도액의 온도는 섭씨 12도 정도로 차가워진다.
화이트 와인은 발효 과정전의 3개의 단계에서 포도 껍질과 포도 씨에서 즙을 추출하게 되고, 레드 와인은 포도 껍질이 포함되어 있는 상태에서 발효를 하게 된다. 레드 와인이든 화이트 와인이든 관계없이 최종 처리 과정과 저장 공정에 도달하기 전 즙을 추출하는 과정의 두 번째 과정과 세 번째 과정 내에서 좋은 품질의 와인을 만들게 되어 따로 관리하게 된다.
Moppa 와인 양조장에 제어 시스템은 매우 중요한 역할을 한다. Camms의 설계를 통해 구축된 이 시스템은 다양한 종류의 공정 흐름에 대해 정교한 제어를 하면서, 동시에 와인 생산회사는 이 시스템을 통해 지금까지의 와인 생산 경험을 살려서 원하는 결과를 얻을 수 있다.
이 시스템에 대한 1차 사용자 interface는 현장에 있는 5개의 클라이언트가 지원하는 완전 중복 방식의 SCADA 서버로, 각 클라이언트는 Rockwell Software RSView Supervisory Edition 소프트웨어를 실행한다. 와인 생산 회사와 작업자는 SCADA를 사용하여 각 공정흐름과 포도를 으깨는 속도, 포도의 발효 관련 스케줄을 지정할 수 있고, 전체 공장의 작동 상황을 감시하고 관리할 수 있다. 또한, 이 SCADA 시스템은 Yalumba가 라벨의 전체 통합을 목적으로 모든 포도주에 대한 데이터베이스인 와인 관리 시스템과 통합되어 있다.
RSView Supervisory Edition을 통해 공장 현장의 관리 시스템을 통합하고 RSView SCADA terminal과 여러 개의 공장 현장상의 PanelView Plus(HMI)를 통해 제어를 할 수 있다.
프로그래밍 관점에서 봤을 때, 통합 아키텍쳐를 통해 다양한 기능을 할 수 있는 로크웰 오토메이션의 FactoryTalk 데이터 공유 모델을 사용하는 모든 애플리케이션에 대해 공통의 시스템 환경을 가질 수 있다. FactoryTalk의 사용을 통해 RSView Studio 또는 RSLogix 5000 개발 소프트웨어 등과 같은 하나의 애플리케이션 내에서 만들어진 데이터 태그를 통합 아키텍쳐 내 전체에 있는 모든 애플리케이션에서 사용할 수 있게 된다.
Camms사의 프로젝트 담당 엔지니어인 Johan Snyman은 데이터 태그를 공유할 수 있는 기능을 통해 소프트웨어 개발 시간을 상당히 줄일 수 있었다고 한다. 또한 “태그를 만들게 되면, SCADA와 PLC 프로그래머 모두가 바로 사용할 수 있는 태그 데이터베이스가 하나 있고, 태그를 만들게 되면, 모두가 이 태그를 사용할 수 있었다. 파일을 들여오거나, export를 하거나, 연결을 하거나, 기다릴 필요가 없었다. 처음부터 시간 지체 없이 바로 동시에 모두가 프로그램 작성을 할 수 있었다.”고 말했다.
EtherNet/IP 공통 프로토콜
10개 이상의 Allen-Bradley ControlLogix 프로그래머블 자동화 컨트롤러(PAC)는 공장에서 필요로 하는 순차 제어 및 공정 제어와 드라이브 제어 등의 다양한 기능을 혼합하여 관리하는 기능을 한다. 이 기능 중에는 screw feeder와 crusher, 펌프, 프레스, agitator 등의 기기를 제어하고 온도와 당분의 양, 이스트 양 관리와 같은 PID 제어 고급 기능을 관리하는 Allen-Bradley PowerFlex VF 드라이브를 감독하는 기능이 포함되어 있다.
또한 ControlLogix는 공정 내의 모든 과정에서 온도제어를 하는 Moppa 와인 양조장의 첨단 냉장 시설을 제어한다. 3개의 암모니아 컴프레서와 펌프 순환 시스템을 통해 포도 액 냉각 기기와 탱크, 발효 탱크로 액체 암모니아를 순환시킨다. 이 제어시스템은 필요로 하는 양의 액체 암모니아 작동을 관리하고, 필요한 발효 속도에 대해 어느 정도의 냉각이 필요한지에 따라 어느 컴프레서가 주 컴프레서가 되는지를 결정하고, 최적의 상태를 위한 다른 부분의 설정을 담당한다.
공장 내의 모든 부분을 자동화 시스템에 연결하기 위해, Moppa 와인 양조장은 통합 아키텍쳐의 3개 단계의 통신 네트워크를 사용한다. 이 네트워크에서, 공통 protocol의 사용을 통해 공장 전체에 걸쳐 정보가 원활하게 전송될 수 있도록 한다. 전체 감독 단계에서, 공장 전체에 갖춰져 있는 EtherNet/IP 네트워크는 SCADA 서버와 클라이언트를 서로 연결하고, ControlLogix PAC를 연결한다. ControlNet 통신 네트워크는 빠른 속도의 P2P(peer to peer) 통신과 I/O 통신을 담당하고, DeviceNet 네트워크를 통해 기기 단계 통신을 관리한다.
현장시스템 구축 작업과 설치작업에서 Camms는 현장에 기기를 운송하기 전, 모든 전기 switchboard와 제어 캐비닛을 Camms사의 작업 공장에서 만들었다. 또한 전체적인 Factory Acceptance Testing(FAT)을 하고, 가동에 대한 시뮬레이션을 실시했다.
“이 프로젝트에서 가장 중요한 것은 시스템의 공동 개발이었고 Yalumba사와 냉장 시설 등과 같은 다른 제품을 관리하는 공급 업체와 항상 공동 작업을 하는 방식을 통해, 이 제어 시스템에 필요한 부분들을 통합할 수 있었다.”고 Snyman씨는 덧붙였다.
특히 Camms사는 로크웰 오토메이션이 권장하는 시스템 통합업체로서 특정 제어기술에 대한 많은 전문지식을 갖추고 있는 회사이다. Graue 과장은 “로크웰 오토메이션 기술을 통해 모든 부분을 하나의 표준으로 통일하여, 다른 OEM 업체들이 다른 회사의 제품을 사용하더라도, 모든 OEM 업체의 기기를 사용할 수 있도록 하였다.”고 말했다. 또한 “Yalumba사의 모든 작업 인원들이 이 방식에 익숙해져 있어서, 쉽게 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 호주 남부에 있는 Camms사와 로크웰 오토메이션에서 원활한 지원을 받을 수 있었다.”고 덧붙였다.
첨단 기술과 장인 정신
Graue 과장은 새로운 Moppa 와인 양조장이 단순히 이 양조장이 새로 개발된 것이라는 점 외에도 환경 친화적인 방식으로 작동하는 시스템이라는 점에 있어서 자부심을 갖고 있다. 이 공장에 있는 냉장시스템은 off-peak loading 방식을 사용할 수 있는 매우 효율이 높은 방식으로 되어 있어서, 컴프레서의 효율을 최대로 하면서도 전기 비용 및 전력 관련 비용을 절감할 수 있다. 또한, 공장 전체에 퍼져 있는 탱크를 씻는 데 사용하는 물을 시스템 순환 후 뜨거워져 있는 암모니아 가스를 통해 가열하여 사용하고 Moppa 양조장의 자체의 하수 재처리 시설을 갖추고 있다.
물론 이 공장의 최종 목표는 공장내에서 생산이 원활하게 유지될 수 있도록 하는데 있다. Graue 과장은 이 목표를 달성하고 이를 계속 유지하는데 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍쳐가 많은 부분에서 기여를 한다고 밝혔다. “SCADA의 사용을 통해, 공장의 가동 흐름을 실시간에 확인할 수 있게 되었고, 필요에 따라 특정 batch에 관한 기록을 언제든지 얻을 수 있다.”
Graue 과장은 또한 현재 Moppa 와인 양조장은 원할 경우 언제든지 완전 자동화 시스템으로 가동될 수 있는 단계에 있다고 말했다. 그러나 현재 Yalumba사는 어느 정도 사람의 손을 거쳐서 와인을 생산하는 지금의 방식에 만족하고 있다. 와인 생산에 있어서, 사람의 손이 가해지는 것은 매우 중요한 요소라 할 수 있다. Yalumba사는 많은 양의 와인을 처리하는 기술과 장인정신으로 무장한 예술 수준의 와인 생산 방식을 골고루 혼합함으로써 많은 성공을 거두고 있다. 이러한 방식을 통해 전세계에 있는 소비자들의 맛과 기호에 맞는 레드 와인과 화이트 와인을 공급한다.
아이씨엔 매거진 2007년 01월호