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[특별기고] 프로세스 플랜트 최적화를 위한 산업용사물인터넷(IIoT) 어플리케이션

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아시아의 산업용 사물인터넷(IIoT) 어플리케이션 트렌드

글. Bob Gill, ARC 동남아시아 책임자

 

세계에서 가장 큰 시설 중 하나이자 투명 폴리머의 주요 공급자인 일본의 Denka 화학 회사의 자회사인 Denka Singapore Pte Ltd는 백년의 역사를 지닌 기업으로, 싱가포르 주롱섬 석유화학 단지에 스티렌 레진 플랜트(Styrenic Resins Plant)를 운영하고 있습니다.

최근 에머슨 프로세스 매니지먼트가 싱가포르에서 개최한 “Performance Without Compromise” 세미나에서 Denka Singapore의 H C Ng는 플랜트에서의 성공적인 산업용 사물인터넷(IIoT) 프로젝트에 관한 메시지로 세미나의 문을 열었습니다.

다양한 기술에서부터 기준, (또는 부족한) 생태계 파트너 관계, 새로운 비즈니스 모델의 잠재력까지 몇 가지 측면에서 살펴보듯이, 산업용 사물인터넷(IIoT)에 관한 이야깃거리는 끊이지 않고 있습니다. 다양한 문제들에 대한 분석과 치열한 견해들 또한 다양하기 때문입니다.

그런데 여기서 성공적인 어플리케이션에 관한 주제를 다루는 곳은 찾기 힘듭니다. 제가 아시아 사물인터넷 컨퍼런스의 자문 위원회 의원으로써 살펴보아도 아시아에서 실제로 산업용 사물인터넷(IIoT) 프로젝트를 수행했으며 이에 대해 논의할 수 있는 제조 회사들을 찾는 것은 굉장히 어렵습니다.

그런데 에머슨의 세미나에서 IIoT에 대한 제조 회사로서의 사용자 경험을 공유할 수 있어서 정말 반가웠습니다.

소개한 프로젝트에는 원격 자산 모니터링 어플리케이션을 구현하는 센서, 3G 셀룰러 네트워크, 분석 및 클라우드 호스팅과 같은 전체적인 기술과 함께, 서비스 공급자로서의 에머슨이 제시하는 새로운 비즈니스 모델, 그리고 실질적이고 정량화 가능한 혜택 을 얻은 최종 사용자인 Denka등 성공적 성과라고 할 수 있는 모든 요소를 다 갖추었습니다.

증기 트랩: 듣고 배우기

WAGES (물, 공기, 가스, 전기, 증기)에서 ‘S’ 를 뜻하는 증기는 플랜트에서 가장 많이 찾을 수 있는 , 그리고 비용이 투자되는 주요 에너지원 다섯 가지 중 하나로, 프로세스 열에너지원으로 주로 사용됩니다. 증기 트랩은 비응결 가스와 함께 응축 증기를 빠르게 제거하기 위한 밸브와 유사한 필수 장비라고 할 수 있습니다. 제대로 운영되지 않는 증기 트랩은 열 효율성의 저하와 증기의 손실로 이어질 수 있습니다. 산업 연구에 따르면 증기 트랩 고장률은 연간 20%에 이르며 일반적인 시설 내 수백 또는 수천 개에 이르는 증기 트랩을 고려하면 고장에 따른 비용적인 결과는 매우 큽니다.

대부분의 프로세스 시설과 같이, Denka의 스티렌 레진 플랜트의 증기 트랩을 모니터링하는 방식은 계약자에 의한 연례 검사와 같은 수동적인 방법이었습니다. 이 전통적인 방법으로는 고장 증기 트랩을 발견하지 못하고 수리하지 못한 상태로 수개월간 지속되어, 결국 증기와 비용을 낭비할 수 밖에 없게 됩니다. 실제로, Denka의 지난 2015년 초반 수동 검사에서 210개의 증기 트랩 중 35개(17%)가 고장 난 것으로 밝혀졌습니다.

Denka 플랜트 내 증기 트랩 모니터링 프로세스를 자동화하고 증기 트랩의 상태를 주기적으로 업데이트하기 위해서 에머슨 프로세스 매니지먼트는 싱가포르 내 위치한 아시아 태평양 본부를 통해 현지 IIoT 솔루션을 설계하고 적용했습니다.

장비의 경우, 증기 누출을 감지하기 위해서 에머슨은 WirelessHART 그물형 네트워크에서 에머슨의 Rosemount 708 무선 어쿠스틱 트랜스미터를 시설 내 가장 중요한 고압 및 고용량 증기 트랩 148개에 부착했습니다. 증기 트랩으로부터 WirelessHART 게이트웨이에 수집된 데이터는 현지의Singtel 3G 셀룰러 네트워크를 통해 분석 소프트웨어인Microsoft Azure 클라우드 플랫폼에 호스팅되어 증기 트랩 성능 보고서를 작성합니다.

산업용 사물인터넷(IIoT) 솔루션의 주요 측면

이 솔루션에는 흥미로운 측면이 많이 있습니다.

첫째로, 플랜트 제어 시스템(DCS)에 연결될 필요가 없다는 것입니다. 이는 공정 산업의 라이브 DCS의 간섭 문제와 DCS 데이터가 플랜트를 벗어날 수 있는 잠재적인 보안 문제를 해결할 수 있습니다. 또한, 기존의 DCS I/O나 소프트웨어에 간섭하지 않아 구현 과정을 간소화 합니다. ARC는 프로세스 산업의 일부 IIoT에 이런 독립적이고 DCS 외부 아키텍처와 같은 유형을 권장해왔습니다.

둘째로, Denka는 솔루션을 포함한 그 어느 제품도 구매할 필요가 없었습니다. 에머슨은 트랜스미터, 네트워크 인프라, 분석 소프트웨어 등을 모두 무료로 제공하는 대신에 클라이언트로부터 월 서비스 금액으로 책정했습니다. 따라서 Denka 플랜트 내 시스템이 설치되고 운영되는 동안에는, 미리 지불해야 하는 자본 지출이 운영 지출로 대체되었습니다.

Denka 싱가폴 플랜트

셋째로, 증기 트랩 데이터는 Denka 플랜트 자체 내에서 분석되지 않고 몇 마일 떨어진 에머슨 프로세스 매니지먼트의 퍼베이시브 센싱 지역 센터(Pervasive Sensing Regional Center of Excellence)에서 진행됩니다. 2014년에 개설된 전 세계 최초의 시설로, 천만 달러의 투자를 통해 에머슨 아시아 태평양 고객들을 위한 데이터 수집, 분석 및 컨설팅 서비스를 제공하며 회사가 내부 자원에 필요한 비용 지출 없이 운영 및 유지 관리 목표를 이룰 수 있도록 돕고 있습니다.

더 빠른 정보, 더 적은 증기

퍼베이시브 센싱 센터에서는 에머슨 프로세스 매니지먼트의 직원들이 Denka를 위해 고장 나고 교체가 필요한 증기 트랩을 확인하고 주간 예외 보고서(Exception Report)를 작성합니다. 또한, 월간 절약 보고서(Savings Report)를 통해 증기 트랩 고장률, 증기 누출 및 그에 상당하는 재정 손실에 대한 누적정보를 제공합니다.

증기 트랩 성능에 대해 예전에는 52주마다 관리하던 것을 매 주 관리할 수 있게 되어 Denka는 이전에는 가능하지 못했던 빠른 속도로 고장 난 증기 트랩을 교체할 수 있고, 더 많은 증기 트랩의 정상적인 기능을 보장할 수 있게 되었습니다.

수치로 보면, 2015년 9월 시스템이 가동된 후 모니터링 된 148개의 트랩 중 33개의 고장난 트랩을 검출하였고 이전에는 업계 평균과 가까운 22% 의 고장률을 보였으나, 3개월 간의 모니터링 및 교체 작업 이후에는 10% 이하로 떨어졌습니다.

이로써 Denka는 스티렌 레진 플랜트 내 총 증기 소비를 7%나 감소시켰으며 직접적인 비용 절감 효과를 경험하게 되었습니다.

에머슨 프로세스 매니지먼트 아시아 태평양의 응용 기술 디렉터이자 산업용 사물인터넷(IIoT) 지지자인 Jonas Berge는 Denka와 다른 제조 회사들을 위한 후속 프로젝트에 대해 논의 중이라고 밝혔습니다.

에머슨은 싱가포르에서 Denka 화학 회사와 성공적으로 프로젝트를 수행하며 IIoT 를 바탕으로 한 새로운 서버 기반 비즈니스 모텔을 광범위한 수준으로 발전 시키게 되었고, 아시아 내 더 많은 지역에 제공할 것을 기대하고 있습니다.

 

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한국에머슨, 프로세스 플랜트를 위한 솔루션 센터 오픈

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한국에머슨 신사옥 및 솔루션 센터 그랜드 오픈 기념식

경기도 용인에 신사옥 설립 및 솔루션 센터 구축.. 시스템 스테이징 및 교육, 서비스 설비 완비

프로세스 플랜트 솔루션 글로벌 선두기업 한국 에머슨은 11월 14일 한국과 일본의 에머슨 자동화 솔루션 사업을 수행할 최첨단 시설을 가진 신사옥과 솔루션 센터를 공식 개소했다. 개소식에는 충 첸 화이(Chung Chen Fai) 한국에머슨 대표이사를 비롯해, 에머슨 글로벌 본사 데이비드 파(David N Farr) 회장 겸 최고경영자(CEO), 제이미 프로지(Jamie Froedge) 에머슨 오토메이션 솔루션즈 아태지부 사장 등이 참석했다. 이밖에도 백군기 용인시장, 이승현 한국외국기업협회장(인팩코리아 대표이사), 해리 해리스(Harry Binkley Harris, Jr.) 주한 미국대사 등도 외부인사로 참석해 축사를 했다.

신설된 센터는 에머슨이 한국에 처음으로 설립한 산업 솔루션 센터로, 이곳에서 고객들은 가장 효과적인 디지털 기술 활용법을 배우고 새롭게 탈바꿈하는 디지털 플랜트의 새로운 운영 방식을 체험해 볼 수 있다.

에머슨 솔루션 센터

한국에머슨 솔루션 센터 오픈(사진. 아이씨엔)

데이비드 파(David N. Farr) 에머슨 회장 겸 최고경영자 (Chairman & CEO)는 개소식에서 “에머슨은 30년 넘게 한국에 투자하며 화학 및 정제, 해양, 발전, 석유, 가스, 상업, 주거 분야의 눈부신 성장을 직접 목격해왔다”며, “에머슨의 신사옥과 솔루션 센터는 세계 각국의 복잡하고 어려운 문제를 해결하며 글로벌 고객들과 더욱 긴밀히 협업할 것”이라고 말했다.

그 동안 흩어져 있던 한국 자동화 솔루션 사업부는 신사옥으로 모두 통합되어 사업부간 협업과 사업성이 강화됐으며, 여러 대규모 사업을 수행하는 유연성을 갖춰 전 세계 고객의 니즈에 즉각적으로 대응할 수 있게 됐다. 한국 에머슨 신사옥은 솔루션 센터 이외에도 스테이징 및 유지보수 서비스 센터, 캘리브레이션 연구소가 두 층으로 구성되어 있다.

한국에머슨 신사옥 및 솔루션 센터 그랜드 오픈 기념식

한국에머슨 신사옥 및 솔루션 센터 그랜드 오픈 기념식(사진. 아이씨엔)

솔루션 센터에는 플랜트와 똑같은 환경으로 만든 중앙 통제 시스템을 갖췄다. 위치감지 및 증강현실, 가상현실과 같은 산업 선도 기술로 에머슨 전문가들은 디지털 트윈 기술(digital twin technology)을 사용해 플랜트 과정을 시뮬레이션해 볼 수 있으며, 고객들은 이를 통해 중요한 제조 과정을 최적화할 수 있다. 이러한 방식으로 원격 운영관리 및 해외 전문가와의 협업도 가능하다.

충 첸 화이(Chung Chen Fai) 한국에머슨 대표이사 겸 북아시아 지부 부사장은 “이곳에서 고객들은 에머슨의 혁신 기술을 체험해 볼 수 있다. 또한 용인 디지털밸리의 지속적인 발전과 이 지역에 디지털 전환 방안을 전파하는 역할을 수행해 나갈 것”이라고 밝혔다.

에머슨은 이번 신사옥 및 솔루션 센터 건립에 총 2,500만 달러(USD)를 투입했다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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효성인포메이션시스템, 통합영상관제 솔루션 통해 체리부로의 스마트팜 구축 지원

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체리브로 영상관제 시스템

통합 ICT 인프라 솔루션 전문 기업 효성인포메이션시스템(대표 정태수)은 그간 데이터 및 인프라에 대한 전문성과 영상 빅데이터 관련 ‘㈜양계인’, ‘㈜리얼허브’ 등 다양한 업계 선도 기업들과 협력을 통해, 국내 최초로 체리부로에 스마트팜 구축을 지원했다고 밝혔다.

효성인포메이션시스템은 농림부의 ‘농가 대상 방역 인프라 설치’ 지원 대상 기업인 ‘체리부로’가 ‘㈜양계인’과 함께 위탁 양계 농가의 조류인플루엔자(AI) 방역 및 전반적인 사육환경 관리를 위해 구축 진행한 스마트팜 영상관제 및 분석 플랫폼 구축 작업을 성공적으로 완료했다.

체리부로는 해마다 발생하는 조류인플루엔자(AI)를 예방하고 확산을 방지하기 위해 중앙의 통합지원센터에서 250여 협력 양계 농가를 통합 관리 및 지원할 수 있는 높은 성능과 안정성을 갖춘 인프라 도입 필요성을 느끼고, 단일 시스템 내에서 영상 저장, 표출, 인식 및 감시 등 다양한 기능 수행 여부를 평가한 결과 통합영상관제 시스템 부문에서 성공적 구축 경험이 풍부한 효성인포메이션시스템을 선정했다.

이번 통합 스마트 관제시스템의 기반이 되는 효성인포메이션시스템의 HVMP(Hitachi Video Management Platform)는 서버, 스토리지, 네트워크 및 가상화 솔루션을 통합한 업계 최고성능의 영상 플랫폼으로, CCTV 채널 수천개의 영상을 동시 처리할 수 있는 높은 성능을 비롯해 자동 페일오버 기능을 통한 무중단 운영을 보장하는 장점을 지니고 있다.

효성인포메이션시스템은 HVMP를 기반으로 스마트 인더스트리 분야 육계관리 시장 선도 기업 ‘㈜양계인’ 및 네트워크 영상 통합 운영 시스템 기업 ‘㈜리얼허브’ 등 다양한 파트너들과의 긴밀한 협력을 통해 각 사의 장점이 집약된 지능형 영상분석 플랫폼 구축 노하우로 차별화된 가치를 인정받고 있다. 특히 ‘㈜양계인’이 보유하고 있는 실질적인 축산 경험과 축적된 전문성, 스마트 팜 구현에 대한 아이디어와 육계통합관리시스템(BTMS: Broiler Total Management System) 관련 긴밀한 논의를 통해 플랫폼 개발에 반영함으로써, 양계 농가의 통합 관리에 대한 요구사항을 충족시킬 수 있었다.

본 사업을 통해 스마트 영상관제 및 분석 인프라를 구축한 체리부로는 통합관제센터에서 양계 농가의 전반적인 사육환경을 실시간으로 확인하고 유사시 즉각적인 차량 출입 통제가 가능해져 보다 효율적으로 AI를 예방하고 확산을 차단할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

체리부로 전략기획실 김강흥 전무는 “기존 IT 시스템은 확장성 및 안정성 측면에서 많은 제약이 있었는데, 효성인포메이션시스템의 HVMP는 가상화된 자원을 기반으로 유연한 컴퓨팅 활용이 가능해 높은 성능, 가용성 및 확장성 등의 장점을 지녔다. 특히 장치 항목 및 개발에 대한 효성인포메이션시스템의 빠른 의사결정과 영상 플랫폼 구축 부문 전반에 걸친 전문성 및 단일한 기술지원 덕분에 스마트 영상관제 및 분석 인프라를 원활하게 구축할 수 있었다”며, “연말까지 약 70개 농가를 대상으로 이러한 스마트 방역 및 양계 인프라에 대한 테스트 및 구동을 완료할 수 있을 것으로 예상한다”라고 말했다.

평상시 해당 시스템은 위탁 양계 농가에서 모바일을 기반으로 편리하게 최적 온습도 유지, 재난 감지 및 닭의 출하 등 전반적인 사육환경을 관리할 수 있도록 지원함으로써, 양계공정 관리의 효율성을 꾀하는 동시에 생산되는 닭의 품질 향상도 기대할 수 있게 됐다. 뿐만 아니라, 양계 과정에서 발생하는 이러한 IoT 및 영상 데이터의 수집, 분석을 통해 양계 농가 운영의 효율성 및 생산성 향상에 도움이 될 수 있는 빅데이터 기반 인사이트 도출도 가능해졌다.

특히 이번에 구축된 통합 스마트 관제 시스템의 핵심인 HVMP를 통해 양계 농가의 모든 IoT 및 영상 데이터를 통합 분석, AI 발생 시 빠른 현황 파악을 통해 즉각적인 위험지역 반경을 설정하고, 모든 입출입 차량의 이동 경로를 분석해 추가적인 AI 확산 차단에 적극 나설 수 있게 됐다.

아울러 이를 통해 AI 발생 시, 위탁 양계 농가의 직원들에게 발생 지역과 농가와의 거리, 발생 지역에 방문한 적이 있는 등록 차량, 위험 지역으로 가는 차량에 대한 경고 등 실시간 알람을 제공해 실질적인 AI 방역 혜택을 누릴 수 있도록 도울 계획이다.

㈜양계인 박성용 대표이사는 “‘스마트 팜’이라는 용어는 있지만 이제껏 국내에 제대로 활용된 사례를 찾기는 쉽지 않았다.”면서 서로 다른 분야인 ‘팜(farm)’과 ’IT’의 조합을 통해 기존 대형통신사도 풀지 못했던 부분을 ㈜양계인의 아이디어로 각 농가의 상황 및 계열화 사업자의 입장에서 구현해 낼 수 있었다.”면서, ㈜양계인은 앞으로도 국내 계열화 사업자에 방역관리 영상플랫폼 및 육계통합관리시스템(BTMS) 확산을 통해 AI예방에 기여하고, 더 나아가 양계 스마트 팜 모델이 국내에 잘 정착될 수 있도록, IoT를 접목하고 생성되는 데이터 간 연계성을 분석해 양계농가 및 생산성 향상에도 기여하고자 한다”고 말했다.

효성인포메이션시스템 정태수 대표이사는 “효성인포메이션시스템이 이번 스마트팜 인프라 사업에 지원한 통합영상관제 플랫폼은 업계 노하우와 다양한 경험을 보유한 육계관리 솔루션 전문 기업 ㈜양계인과 ㈜리얼허브 등 영상관제 시스템 관련 국내 솔루션 기업과 협업을 통해 완성됐다. 프로젝트 초기부터 고객 및 파트너와 공동 가치 창출(Co-creation) 과정을 통해 통합영상관제 플랫폼 파트너 에코시스템을 조성하고, 써드파티 HW 및 SW와 완벽히 호환되는 HVMP를 기반으로 고객의 다양한 비즈니스 요구사항에 최적화된 솔루션을 구축할 수 있었다. 이는 당사의 빅데이터 분석 및 IoT 플랫폼 부문 전문성 및 기술지원 역량을 입증하는 것이며, 앞으로도 파트너 에코시스템 안의 협업을 통해 영상 인텔리전스 및 IoT 기반의 통합영상관제 플랫폼을 지속적으로 정교화 및 고도화시켜 관련 업계를 선도할 것”이라고 말했다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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ABB, 발전 및 배전 부문 자산 관리에 최적화된 일체형 보호 계전기 출시

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ABB Fusion Studio

ABB (ABB코리아 대표: 시셍 리)는 독보적인 Relion®시리즈인 디지털 스위치기어의 보호 및 제어 계전기 계열의 신제품 REX640을 새롭게 국내 시장에 선보였다.

지난 11월 8일부터 이틀간 진행한 ‘DA On the Road’ 행사에서 국내 고객들에게 선보인 REX640은 자유로운 구성이 가능한 다기능 계전기로서 사용자 맞춤 설계 및 유연성을 제공한다.

REX640은 동일한 장치로 다양한 유틸리티 및 산업용 애플리케이션을 보호하고 여러 애플리케이션을 동시에 관리할 수 있다. 이를 통해 유연하고 다양한 경제적인 보호 솔루션을 보장한다. 요컨대, REX640은 보호 및 제어 장치의 새로운 표준을 제시한다.

ABB Fusion Studio

ABB Fusion Studio

소프트웨어와 하드웨어의 모듈성과 확장성을 통해 완벽한 사용자 맞춤설계가 가능하고, 제품 수명 주기 동안 타의 추종을 불허하는 유연성을 제공한다. REX640은 변화하는 보호 관련 요구 사항에 대해 항시 적용가능하다. 또한 새로운 소프트웨어와 하드웨어에 대해 지속적으로 손쉽게 접근할 수 있고, REX640은 최상의 자산 관리를 제공한다.

REX640은 증가하고 있는 디지털 변전소에 초점을 두고 다양한 디지털 스위치기어 솔루션을 지원하도록 설계되었다. 기존 계기용 변압기와 센서를 모두 지원하는 수 천 개의 로컬 측정 채널을 갖춘 REX640은 또한 IEC 61850-9-2-LE 기반 프로세스 버스 통신을 통해 표본 추출된 측정값의 여러 스트림을 수신할 수 있다.

ABB의 배전 솔루션 사업부 총괄 알레산드로 페일린 (Alessandro Palin)은 “REX640은 고객의 요구에 맞는 새로운 솔루션 도입을 위해 수 많은 사람들의 땀과 열정이 만들어낸 배전 부문의 보호 및 제어 세계에 혁명을 가져올 혁신적인 결과물이 될 것”이라고 말했다.

REX640은 완전히 새로운 애플리케이션을 지원하도록 LHMI(Local Human-Machine Interface)에 대한 새로운 애플리케이션 프로그램 기반 접근 방식을 도입했다. 직관적인 LHMI에는 특별한 방식으로 배전 프로세스 정보를 시각화하는 컬러 터치 스크린를 탑재하여, 상황 인식이 향상되고 가용성을 극대화했다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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