에너지 저감을 위한 시스템적인 접근방법이 많은 논의를 통해 그 모습을 하나씩 드러내고 있다. 이제 제조라인에서의 저에너지 방안도 많은 요구를 보여주고 있다. 이에 지속적인 제조의 개념하에서 네트워크 기반의 저 에너지 방안들이 획기적으로 논의되고 있다. PROFIenergy에 이어 ODVA가 CIP 에너지 개념을 제안하고 나섰다. 로크웰 오토메이션은 ODVA의 CIP 에너지를 기술을 수용한 각종 솔루션들을 준비하고 있다고 밝혔다. < 편집자 주>
왜 CIP 에너지일까요? 또, 왜 지금 필요할까요?
제조업은 연간 세계 에너지 소모량의 3분의 1 이상을 소모합니다. 게다가 에너지는 제조업체의 간접비용에서 가장 큰 부분을 차지합니다. 모두 문제점을 알고 있는데도 왜 제조업체들은 에너지 소모량을 줄여 보려는데 더 많은 노력을 기울이지 않을까요?
문제는 소모량을 측정, 보고하고, 통제할 일관된 방법이 없어 에너지 비용은 관리하기 가장 힘든 비용 중 하나라는 데 있습니다. 또한 에너지 관리 시스템을 구현하려면 보통 적지 않은 애플리케이션 코드 개발이 필요하고, 기존의 컨트롤 구조와 중복되는 경우가 있습니다. 결과적으로 제조업체들은 에너지 개선 프로젝트는 비용과 시간이 너무 많이 드는 것으로 인식하고 있습니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 로크웰 오토메이션은 현재 ODVA와 함께 CIP™(Common Industrial Protocol) 아키텍처에 기반을 둔 국제 에너지 규격인 CIP 에너지를 개발하는 혁신적인 사업에 참여하고 있습니다.
CIP 에너지란?
CIP 에너지는 공통 명령(common-command) 인터페이스와 네트워크 상에 표시되는 데이터 구조를 통하여 제조업체들의 에너지 사용량을 모니터하고 제어하는 방법을 전환하고자 고안되었습니다. 이는 EtherNet/IP™의 핵심인 대중적인 프로토콜의 확장입니다. CIP 에너지 기준은 시스템 디자이너들이 에너지 개선 프로젝트를 실행하는 비용과 시간을 절감할 수 있도록 해주는 기능과 서비스가 포함됩니다.
예를 들어 네트워크 상에 기존의 기술을 이용하여 자동화 제품 내부에 고립된 에너지 데이터를 투명한 고유의 방법을 이용해 정보와 자동화 시스템에 사용 할 수 있습니다. 그러면 제조업체는 자산에서 생산라인, 기업 시스템으로, 궁극적으로는 전력망까지 모든 운영 네트워크에서 에너지 데이터를 공유 할 수 있게 됩니다.
로크웰 오토메이션은 제조업체가 CIP 에너지를 이용하여 얻는 4가지 주요 혜택을 다음과 같이 보고 있습니다.
(1) 구현 비용 절감
오늘날 많은 에너지 관리 프로젝트들은 에너지 이용량을 가시화하기 위해 별도의 시스템과 측정 설비를 필요로 합니다. 그러나 이 시스템들은 보통 2년 미만의 회수기간 요건을 충족시키지 못하는 관계로 에너지 절약 프로젝트는 우선 순위에서 밀려나게 됩니다.
로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처 시스템들에 임베드된 CIP 에너지를 이용하면, 제조업체들은 프로젝트 실행 비용 감소와 현실성 있는 ROI 기간을 위해 별도로 에너지 관리 시스템을 설치 할 필요가 없게 됩니다.
(2) 구현 업무 단축
일부 제조업체들이 에너지 관리 솔루션을 꺼려하는 또 다른 이유는 시스템 설치 시 설치 환경을 설정하고 시스템을 프로그램하는 외부 전문가를 포함해서 상당한 리소스와 업무가 필요하기 때문입니다.
로크웰 오토메이션의 고객들은 CIP 에너지로 에너지 데이터를 네트워크 상에서 투명하게 전달 할 수 있어 에너지 측정과 절약 솔루션의 설치나 개발 위탁에 필요한 시간을 현저하게 줄일 수 있습니다.
CIP 에너지는 컨트롤러에서 에너지 데이터를 추출하여 포맷하기 위해 특정 코드를 고안, 문서화, 테스트 및 디버그 하지 않아도 됩니다. 예를 들면, 솔루션의 시가동시 CIP 에너지 사용함으로써 시스템 환경 설정에 필요한 시간이 80시간에서 단 2시간으로 줄어 들었습니다.
(3) 소모량 가시화 증대
기기나 생산 공정 단계의 측정이 이루어진다 해도, 이는 보통 별도의 시스템으로 제어가 되어 수집된 데이터를 실시간으로 조회 할 수 있는 경우는 극히 드뭅니다. 결과적으로 업체들은 에너지 사용량을 시기 적절하고 심도 있게 이해할 기회를 놓치거나 그 시기가 상당히 지연되기 마련입니다.
CIP 에너지는 데이터를 네트워크 상에서 사용 할 수 있도록 하여 에너지 정보에 쉽게 접근할 수 있고, 운영 단계에서 에너지 사용량의 가시화 증대로 보다 쉬운 기준 자료를 만들어 냅니다.
이로 인해 제조업체들은 생산 작업 시의 에너지 사용량을 최적화 할 수 있고 특정 기계나 공정에서 발생 가능한 잠재적인 문제를 진단 할 수 있게 됩니다.
예를 들어 특정 설비의 에너지 사용량을 알게 되면 불필요한 에너지 소모를 줄이기 위해 사용 중이 아닐 때는 그 설비를 자동으로 종료하도록 할 수도 있습니다.
(4) 스마트 그리드 가능
CIP 에너지는 스마트 그리드를 사용하고자 하는 업체를 위해 이를 활성화시켜주는 기술의 역할을 합니다. 제조업체들은 기계, 공정, 공장 단계에서 에너지 사용을 관리하고, 최적화 할 수 있는데, 이는 에너지 회사들과 협상 할 수 있는 기반을 제공합니다.
예를 들면, 에너지 정보와 공장 운영의 보다 긴밀한 통합으로 에너지 회사들과 요금 합의를 하거나 수요 반응제를 최적화 할 수 있습니다. 또한 제조 공정상의 에너지 감소의 효과에 대해 더 많은 지식을 얻게 되어 보다 빠른 의사 결정을 내릴 수 있습니다. 결과적으로 업체들은 더 많은 비용 절감은 물론 서비스 단계에서 더 높은 성과를 기대 할 수 있습니다.
CIP 에너지 로드맵
로크웰 오토메이션은 현재 ODVA와 협력하여 CIP 에너지 채택과 실행을 위해 단계적인 접근을 하고 있습니다. 현재 사용 가능한 첫 번째 규격 확장은 기기 단계에서 에너지를 인식하고, 그 소모량에 대한 세세한 사항을 시각화하여 제공하는 것을 목표로 합니다. 로크웰 오토메이션은 이 첫 단계를 지원하기 위해 CIP 에너지 기술을 2012년 측정 기기 제품에 통합해 제공하고 있으며 그 중 하나인 PowerMonitor™ 5000 시리즈가 곧 출시됩니다.
2012년 선보일 그 다음 단계는 파워 제어 컨트롤 애플리케이션을 목표로 하고 있습니다. 로크웰 오토메이션은 또한 CIP 에너지로 향상된 기능을 지원하기 위해 파트너 에코시스템과 제품 포트폴리오를 지속적으로 늘려가고 있습니다.
에너지 관리의 혁신
에너지 관리 전략이 향후 수 년간 지속적으로 기업의 비즈니스 전략의 핵심이 되리라는 데는 의심의 여지가 없습니다. 그러나 이상적인 에너지 관리 프로그램은 끊임없이 새로운 요인이 나타나 작용하는 움직이는 목표물입니다.
이를테면, 2012년에는 ISO 50001과 같은 새로운 에너지 관리 시스템 표준으로 인해 제조 및 생산업체가 에너지 관리 시 최선의 사례를 찾아 내어 실행하는 방법이 바뀔 것 입니다.
ISO 50001은 산업 플랜트, 상업 시설, 전 조직이 사업장에서 에너지를 관리하고 성과를 벤치마크하는 데 필요한 프레임워크를 구축하여 세계 에너지 이용량의 최대 60퍼센트까지 영향을 미치리라 예상됩니다.
지속적인 개선 프레임워크에 기반을 둔 ISO 50001은, 정해진 목적과 목표, 실행 계획을 확보하고 에너지 정책을 개발, 실행하려는 기업들의 노력을 지원합니다.
효과적으로 실행되면 ISO 50001은 기업들은 에너지 효율성 향상과 예상되는 온실 가스 배출량의 감소 효과를 벤치마킹, 측정, 기록 및 보고할 수 있게 되어 에너지 집약적인 자산들을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 될 것입니다.
로크웰 오토메이션은 기업들이 현재 직면하는 측정과 보고에 관련된 어려움을 해결하기 위해 현재 ODVA와 함께 CIP™(Common Industrial Protocol) 구조에 기반을 둔 산업 에너지 규격인 CIP Energy를 개발하는 획기적인 프로젝트에 참여하고 있습니다.
이 산업용 프로토콜은 제조 및 생산업체가 에너지 소모량을 측정, 보고, 제어할 통합된 방법을 제공할 것 입니다.
로크웰 오토메이션의 에너지 관리 솔루션
산업용 에너지 관리 솔루션은 생산업체의 에너지 관리 단계와 관계 없이 새로운 도전과 향후 기회를 준비할 수 있도록 도와 드립니다. 산업용 자동화 프로세스, 전원, 컨트롤, 최적화 및 정보 솔루션을 제공하는 선도적인 회사인 로크웰 오토메이션은 기업들의 물, 공기, 가스, 전기, 증기 (통칭 WAGES) 리소스 관리를 향상시켜 의미 있는 가치를 제공하고자 광범위한 분야의 제조/생산업체와 협력하고 있습니다.
특히 고객이 에너지를 책임감있게 사용하는데 도움을 줄 수 있는 지속가능성(Sustainability)에 집중하고 있는데, 그 구현 방식을 “로크웰 오토메이션의 산업 그린프린트(Industrial GreenPrint)라고 부릅니다. Industrial GreenPrint™ 을 통해 7개의 프로토콜로 제조사의 에너지를 분석 및 대응할 수 있게 해 주며, 이는 아래 4가지 단계에 속한 로크웰의 다양한 솔루션으로 실행이 가능합니다.
인식(Awareness), 효율화(Efficiency), 최적화( Optimization) 및 수집(Aggregation)으로 이루어져 있습니다.
a. 인식(Awareness): 기존 자동화 기기를 활용해 필요한 WAGES 데이터를 수집.
b. 효율화(Efficiency): 점진적 제어가 가능하고 데이터 분석을 통해 장비의 효율 향상.
c. 최적화(Optimization): 제조사의 최적화 에너지 프로파일에 부합하도록 생산량을 자동으로 조절.
d. 수집(Aggregation : WAGES 소비와 관련된 생산 데이터를 수집해서 에너지 및 온실 가스 보고에 사용. 에너지를 원자재로 취급하고 궁극적으로 BOM(Bill of Materials)에 포함.
아래와 같이 각 부분별 각 기능을 가능케 하는 솔루션들을 소개합니다.
(1)인식
로크웰 오토메이션의 고객들은 생산 비용과 온실가스 배출을 줄인다는 각도에서 에너지 소모를 이해하는데 필요한 WAGES 데이터를 기존 자동화 기기와 시스템을 이용하여 관련 데이터를 인식 및 얻을 수 있습니다.
CIP Energy 산업용 프로토콜 – 자동화 시스템 전반에 걸쳐 사용 가능한 모든 에너지 데이터의 포맷을 규격화.
Allen-Bradley® PowerMonitor™ 전원 품질 미터- Power and Energy Management Products & Solutions(PEMS) 중 하나로 기업의 WAGES 사용량 추적 능력 향상.
EtherNet/IP로 연결 가능
Allen-Bradley CENTERLINE® 스마트 모터 컨트롤러 – 순환자산의 효율성 증가.
Allen-Bradley Bulletin E3™ 과부하 릴레이 – 전원 모니터링 및 진단 능력과 에너지 효율성 향상에 도움.
Flowmeters from Endress+Hauser – 생산 작업 전반을 통해 유동연료, 증기, 가스 소모량에 대한 정확한 데이터 수집.
Factory Talk® EnergyMetrix와 FactoryTalk VantagePoint 소프트웨어 – WAGES 소모량 데이터를 추적하여 측정, 확인, 시각화하는 솔루션.
로크웰 오토메이션 에너지 평가 및 컨설턴트 – 포괄적인 평가 서비스를 제공함으로써 WAGES 데이터의 이해와 공장 전반에 걸쳐 개선 기회를 파악하는데 도움. (고객 지원 및 서비스)
로크웰 오토메이션 온라인 에너지 calculator : 팬과 펌프의 에너지 소비량을 온라인 , 스마트 폰 환경에서 측정 (http://www.rockwellenergycalc.com/)
(2)효율화
기업들은 또한 앞서 언급한 자원 소모량 데이터를 활용하여 점진적이고 주도적으로 가동, 컨트롤 및 설비를 개선 할 수 있습니다. 개선되는 사항에는 예측, 부하 통합 및 분석 활동이 포함됩니다. 이러한 운영상의 변화는 수익성 증대, 브랜드 이미지 개선과 경쟁력 향상을 가져옵니다.
FactoryTalk VantagePoint 소프트웨어 – 제조업체의 모니터링을 돕고 에너지 사용 효율성을 증가 시키기 위한 웹 기반의 보고, 추이, 정보 및 현황판 기능 제공. 제조업체가 WAGES 사용량을 실시간으로 모니터하고 관리할 수 있는 리소스 효율성 솔루션을 생성하도록 하여 상당한 연간 에너지 비용 감소 효과를 볼 수 있습니다.
FactoryTalk Historian 소프트웨어 – 제조업체가 개선의 기회를 파악하는데 사용 할 핵심 정보 저장소 제공.
Rockwell Software Enterprise 에너지 관리 솔루션 – FactoryTalk Energy Manager를 통해 여러 시설의 비교를 위한 세계적인 핵심성과지표 (KPI), 현황판, 보고서는 물론, 파빌리온(Pavillion) 을 통한 APC, MPC 기능, 기상정규화 예측 모델링 같은 실시간 에너지 모니터링과 관리 능력 제공.
로크웰 오토메이션 에너지 관리 컨설턴트 – WAGES 사용량과 온실가스 배출면에서 설비를 최적화하고 공정 효율성 향상할 수 있도록 제조 및 생산업체와 협력.
(3)최적화
추가적으로, 기업들은 에너지를 하나의 경제 변수로 생산에 모델링하여 플랜트 현장의 자산을 최적화 할 수 있습니다. 기업 전반의 생산 지표, 규제 보고서, 가동, 기상 예측과 같은 WAGES 데이터를 통합하여 생산작업에 내재한 여러 가지 공정 변수의 균형을 유지 할 수 있습니다.
결과적으로 기업의 수익성이 증대되고 운영자산에 대한 총소유비용이 향상되는 결과를 가져 올 수 있습니다.
Rockwell Software 경제적 에너지 최적화 솔루션 – 최적화 에너지 프로파일과 맞추어 자동으로 생산 작업 조정. 모델 예측 제어와 최적화 솔루션은 생산성을 최적화하는 동시에 건조기, 증발기, 발효기, 증류기, 그라인더, 분쇄기, 습식야금 적용, 재료 융합 적용, 원자로, 압출기, 용광로, 오븐 등의 에너지 사용량은 최소화 합니다.
수요 관리 응답 솔루션 (Demand-management and response solutions) – 제조 및 생산업체가 피크시간 동안의 에너지 소모량을 줄여 전략적으로 가장 수익성 있는 시간에 생산 작업을 계획하도록 도움.
린 6시그마 기법의 효율성 평가 (Lean Six-sigma and efficiency assessments) – 최첨단 기술을 활용하여 지속적인 개선기회와 전반적인 생산 최적화를 위한 혁신적인 방법을 파악하는데 도움.
IMC(인텔리전트 모터 컨트롤) – 가변 주파수 인버터, 고압 인터버, 모터 컨트롤 센터(MCC) 등 지능형 전력 및 모터 컨트롤을 통해 전력의 효율성 제고
로크웰 오토메이션 에너지 관리 컨설턴트 – 제조 및 생산업체와 협력하여 최대 투자수익률 (ROI) 창출을 위해 최적화에 필요한 적절한 자산을 파악하는 로드맵 구성.
(4)집계
WAGES 리소스 비용 대비, 높은 수익률을 창출하기 위해 소모 정보를 생산량 데이터나 다른 기업의 리소스 계획 단계 정보와 비교할 수 있습니다. 기업은 이로 인해 궁극적으로 에너지를 생산 BOM에 문서화하고, 공급 체인에 하나의 요소로 포함시켜 공급망을 개선시킬 수 있습니다.
로크웰 에너지 공급체인 관리 솔루션 (Rockwell Automation Energy Supply Chain Management solution) – 에너지와 GHG 보고를 위해 생산 정보와 WAGES 소모량 정보를 통합. 이 솔루션은 에너지를 하나의 원자재로 관리하며, 기업으로 하여금 에너지를 관리와 문서화가 가능한 생산 요소로 인식하게 하여 궁극적으로 생산 BOM에 에너지를 포함시키도록 합니다.
로크웰 오토메이션 에너지 관리 컨설턴트 – 제조 및 생산업체에게 개개의 자산뿐 아니라 전체 생산 인프라에 린 6 시그마 원칙을 적용하는 방법에 관한 컨설팅 제공.
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[BOX]
로크웰 오토메이션 GreenPrint의 7 프로토콜
1. 시설 단위의 에너지 소모를 파악해 최적의 장비 가동 시간을 결정하기 위한 시설 모니터링
2. 현장의 설비 단위 에너지 소모를 실시간으로 파악하기 위한 생산 모니터링
3. 생산 BOM상의 에너지 캡쳐 작업 및 에너지를 관리 가능한 인풋으로 간주
4. 에너지를 수익성 최적화를 위한 변수로 감안하는 시뮬레이션 솔루션을 사용한 모델링
5. 생산 에너지를 변수로 하는 최적의 설정 가능한 자동화 생산을 위한 제어
6. 실시간 공급에 따라 생산을 최적화하기 위해 외부 시장 변수에 대응
7. 에너지를 감안한 공급망 최적화를 위해 공장에서 더 확장된 인프라를 대상으로 에너지 “스코어카드”를 만드는 스코어카드 기능
아이씨엔 매거진 2012년 02월호
