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[IIoT 성공사례] 통합 아키텍처로 에너지를 절감한 병원

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York Teaching Hospital

York Teaching Hospital (사진. 로크웰오토메이션)

배경
York Teaching Hospital NHS Foundation Trust는 1960년대에 설계되어 1970년대에 건설되었기 때문에 에너지 인프라의 대부분이 현재 수명 종료 단계에 들어섰습니다. 이는 이 병원이 열과 전력을 생산하고 소비하는 방식을 대폭 개선할 계기가 되었습니다.

이 병원은 8,000여 명을 직원을 두고 연간 70만 명 이상의 환자를 치료하므로 작은 도시와 비슷한 수준의 에너지를 필요로 합니다. 실제로 2012/13년에 이 병원은 가스와 전기 요금을 합쳐 245만 파운드를 지불했고, 1만 3,586톤의 CO2를 배출했습니다.

경쟁 조달을 거친 후 Vital Energi Group이 선정되었는데, 이 회사는 다음과 같은 운영 회사를 통해 탄소 및 비용 저감을 보장하는 저탄소 에너지 솔루션을 제공했습니다.

* Vital Energi Utilities – 열, 전력 및 냉방을 현지에서 생산, 공급, 배분하기 위한 저탄소 기반의 에너지 솔루션을 설계, 구축 및 운영
* Vital Solutions – 병원, 대학, 대형 상업시설, 산업 현장을 위한 장기적인 에너지 성과 계약을 개발 및 구성
* Vital Efficienci – 에너지 소비를 줄이기 위한 솔루션을 측정, 관리, 제어, 구현하여 에너지 및 탄소 저감 솔루션을 설계 및 제공

Vital Efficienci는 병원의 에너지 수요를 줄이는 업무를 담당했습니다. 조달 단계에서 실제 운영을 시작하기까지의 기간이 20개월에 불과했기 때문에 프로젝트의 어려움이 가중되었습니다. 새로운 인프라로 절감된 비용은 현장의 임상 치료에 투자되어 서비스의 질을 높이고 요크셔 주민들에게 실질적인 혜택을 제공할 수 있게 될 것이었습니다.

Vital Efficienci는 로크웰 오토메이션과 협력하여 맞춤형 에너지 관리 및 제어 솔루션을 개발했습니다. 이 솔루션을 통해 Trust 병원은 에너지 소비를 측정 및 관리할 수 있으며, Vital Energi Group은 지속적인 관리, 균형 조정 및 모니터링을 위해 현장에 실시간으로 원격 액세스할 수 있게 될 것이었습니다.

Vital Energi Utilities는 전체 프로젝트를 담당했고, Vital Efficienci는 전체 SCADA 솔루션을 제공했습니다.
[사진: Vital Energi Utilities는 전체 프로젝트를 담당했고, Vital Efficienci는 전체 SCADA 솔루션을 제공했습니다.]

 

과제

York의 프로젝트는 NHS 및 광범위한 공공 부문의 복잡한 에너지 인프라 업그레이드를 촉진하고 관리하기 위해 만들어진 조달 프레임워크인 Carbon and Energy Fund의 지원으로 조달 및 제공되었습니다. CO2 저감 솔루션에 투자하는 비용은 절감된 비용으로 충당되었습니다. Vital Group은 매년 에너지 절감을 달성하기로 하는 15년의 운영 및 유지보수 계약을 맺었습니다. 보장된 절감치를 초과하게 되면 Trust와 Vital Energi Group이 초과 이익을 공유합니다.

Vital Energi Utilities는 전체 프로젝트를 담당했고, Vital Efficienci는 전체 SCADA 솔루션과 함께 운영 원칙 및 철학, 공장을 위해 개발된 최적화 방법론을 제공했습니다. 제어 솔루션은 다음과 같은 두 가지로 나뉩니다.

* BMS – 전문 공급 파트너가 공급하는 솔루션으로, 다운스트림 에너지 자산을 관리하고 최적화
* SCADA 시스템 – Vital Efficienci에서 공급하는 솔루션으로, 두 개의 메인 공장실이 있는 메인 에너지 센터(보일러실)를 관리하고 최적화하며, Allen-Bradley 아키텍처를 사용

Vital Efficienci의 기술 책임자인 Kenneth Kunz는 말합니다. ”15년 계약이기 때문에 수요가 많은 환경에서 안정적으로 작동할 수 있는 강력한 산업 시스템이 필요했습니다. 그래서 우리는 자체 SCADA 시스템을 활용하되 입증된 개방형 산업 시스템을 기반으로 하고, 로크웰 오토메이션 CompactLogix PAC를 핵심으로 삼기로 결정했습니다.”

Vital Energi Group은 Trust의 시스템에 원격으로 액세스할 수 있는 고유한 솔루션을 제공합니다. 즉, 백 액세스 또는 스마트폰 앱을 통해서입니다.
[사진. Vital Energi Group은 Trust의 시스템에 원격으로 액세스할 수 있는 고유한 솔루션을 제공합니다. 즉, 백 액세스 또는 스마트폰 앱을 통해서입니다.]

 

솔루션

기존 에너지 시스템은 가스 연료형 증기 보일러로 구성되어 있었는데, 이는 현재는 지원되지 않는 오래된 아키텍처로 제어되었습니다. Trust는 Allen-Bradley 통합 아키텍처 제품을 토대 삼아 흔히 SCADA라고 하는 Vital Efficienci의 ECS(Energy Control Solution)를 채택하기로 결정했습니다.

Trust는 사실상 이 새로운 시스템의 첫 번째 고객이었고, 새로운 제어 인프라를 완벽하게 업그레이드하고 설치해야 했습니다. ”우리는 ECS 시스템에 여러 모듈을 개발해 넣었습니다.” Kenneth의 설명입니다. ”Vital Energi Group만의 독특한 모듈이죠. 우리 솔루션은 평범한 다른 BMS 시스템과 달리 매우 개방적입니다. ‘블랙박스’ 같기도 하고 닫혀 있죠. 경보와 모니터링에는 만족스러운 수준이지만, 에너지 센터에는 최적화되지 않았습니다. 시장에서 차별화되는 독특한 제품으로 만들기 위해서 새로운 모듈을 개발했습니다.”

Vital Efficienci는 사내에서 코딩을 했고, 로크웰 오토메이션과 협력하여 MBus 프로토콜(통신)을 위한 소프트웨어를 설계 및 작성했습니다. 표준 산업 전력 측정기는 MBus 통신을 사용하는데, 이때 이러한 측정기를 CompactLogix PAC에 통합할 수 없었습니다. 따라서 로크웰 오토메이션의 글로벌 장비제조업체 기술 컨설턴트(GOTC)와 Kenneth는 전체 제어 시스템에서 특정 전력 측정기의 구현을 지원하는 새로운 소프트웨어를 만들었습니다.”

MBus는 표준이 아닙니다.” Kenneth의 설명입니다. ”그러나 ProSoft Technology(로크웰 오토메이션 Encompass 파트너)에서 Logix 제품군에 속하는 직렬 통신 모듈을 찾았기 때문에 MBus 프로토콜과 통신할 ASCII 드라이버를 개발할 수 있었습니다. MBus는 열 측정기에만 사용되지만, 요즘에는 점점 더 많은 열 측정기가 Modbus를 지원합니다. York에서는 지금까지 MBus를 사용했지만 앞으로는 Modbus RTU/TCP-IP를 사용할 예정입니다.”

Vital Efficienci ECS 시스템은 Allen-Bradley® CompactLogix™ L33ER & L24ER 컨트롤러에서 실행됩니다. 이 컨트롤러는 여러 I/O 지점과 Stratix 5700™ 매니지드 이더넷 스위치로 지원되는 섬유 EtherNet/IP™ 네트워크에서 실행됩니다.

30분마다 수집되는 성능 데이터가 전문 소프트웨어에 입력되므로 운전자는 절감되는 지점을 확인하고 수치를 원하는 설정점과 비교할 수 있습니다.
[사진. 30분마다 수집되는 성능 데이터가 전문 소프트웨어에 입력되므로 운전자는 절감되는 지점을 확인하고 수치를 원하는 설정점과 비교할 수 있습니다.]

”에너지 센터 주변에 설정점을 측정하는 가스, 증기, 전기 및 열 측정기가 많기 때문에 이렇게 다양한 인터페이스가 필요하다”고 Kenneth가 덧붙입니다. ”이러한 데이터 지점을 통해 매일 CSV 파일을 원 데이터로 채울 수 있습니다. 이 파일은 자정에 블랙번의 본사로 전송된 후 클라우드에 저장됩니다. 30분마다 데이터를 수집해서 전문 소프트웨어에 입력함으로써 절감되는 지점을 확인하고 수치를 원하는 설정점과 비교할 수 있습니다.”

작년에 Kenneth는 더 나은 품질의 더 균일한 데이터를 수집하기 위해 Vital의 측정기 표준을 변경했습니다. ”이제 모든 것이 동일하고 일상적인 작업이 훨씬 더 쉬워졌습니다. 수많은 다른 시스템과 연결되는 유연한 솔루션인 SQL을 기반으로 데이터를 수집합니다. 이것은 앞으로 오랫동안 시장에서 판매될 제품을 사용하여 우수한 표준에 따라 구축한 시스템입니다.

”CompactLogix PAC는 우리가 설계하고 제공하는 전체 시스템이 견고하고 안정적이며 미래에도 경쟁력 있도록 보장하는 전체 서버 세트”라고 Kenneth가 이야기합니다. ”ECS 감독자 서버는 그래픽과 SQL 솔루션을 처리하고, ECS 보고서 서버는 데이터를 생성합니다. 모두 한 화면에서 키보드 하나와 마우스 하나로 제어할 수 있습니다. 또한 이러한 서버는 유지보수를 위해 서버 하나를 종료해야 하거나 서버 작동이 중지될 경우에도 안전합니다.”

 

또한 Kenneth는 Vital Energi Group이 일반적인 접근 방식에 비해 고유한 솔루션을 제공한다고 생각합니다. ”Trust의 시스템에는 백 액세스나 스마트폰 앱, 두 가지 방법으로 원격 액세스할 수 있습니다. 백 액세스에는 고정 IP를 사용하는 브라우저를 이용하는데요, 이를 통해 Trust의 ECS 감독자에 연결할 수 있죠. 모두 암호화되어 있으며 다양한 수준의 액세스를 제공합니다. 또한 우리 엔지니어가 설정점이나 알람과 같은 사항을 변경할 수 있는 운영자 인터페이스도 있습니다. 앱 액세스는 우리 엔지니어들을 위한 것이지만, 다른 사람들에게도 개방할 수 있습니다. 매우 인기가 좋은 우리의 오픈소스 앱은 Apple이나 Android에서 무료로 다운로드할 수 있습니다.”

또한 Vital Efficienci는 알람 관리 및 기록 시스템도 개발했습니다. 이 시스템은 Vital의 직원이 모니터링하고, 엔지니어가 비상진료시스템을 관리하기 위해 사용합니다. 이 시스템은 산업 모바일 모뎀과 SIM 카드(안테나 있음)를 사용합니다. Allen-Bradley PAC에서 알람이 생성될 때마다 패널에 깜박이고, ECS 감독자 서버에 표시되며, SMS, 전화, 이메일을 통해 당번인 엔지니어에게 전송됩니다. 그러면 Vital Energi 또는 Trust는 그들이 원하는 행동 유형을 결정하고, 문제의 심각도에 따라 우선 순위를 정할 수 있습니다.

”ECS 솔루션을 도입해서 설치하고 테스트도 완료했으니 이제 훨씬 더 다양한 프로젝트와 애플리케이션을 처리할 준비를 완벽히 갖추게 되었다”고 Kenneth가 들뜬 말투로 말합니다. ”병원뿐 아니라 모든 대형 시설도 혜택을 볼 수 있습니다. 우리는 곧 산업 단지를 살펴볼 예정입니다. 이 유연한 시스템으로 다양한 프로젝트를 처리할 수 있습니다.”

 

결과

Trust의 에너지 관리자인 Brian Golding은 이렇게 설명합니다. ”Vital이 우리의 근본적인 목표에 집중해 줄 것을 바랐습니다. 즉 탄소 발자국(배출량)을 줄이고, 에너지 소비를 절감하고, 전기 복원력을 강화하고, 앞으로 15년을 내다보고 프로젝트를 추진하는 것 말이죠.”

”Brian은 우리 솔루션에 깊은 인상을 받았다”고 Kenneth가 덧붙입니다. ”합의된 기간 안에 납품 및 설치를 마쳤고, 운영한 지 1년이 지난 현재까지 아무런 문제도 발생하지 않았습니다. 또한 원래 설계에서 예상했던 수준의 제어와 에너지 절감 효과를 달성하고 있습니다. 이 시스템은 계속 개발될 것이며, Allen-Bradley 통합 아키텍처의 유연성과 확장성 덕분에 York의 사례와 마찬가지로 기존 시스템에 손쉽게 배포할 수 있습니다.

”품질이 핵심입니다. 그리고 우리가 배포하는 장비를 신뢰할 수 있어야 합니다.” Kenneth의 설명입니다. ”우리는 고급 재료에 기반한 강력한 솔루션이 필요합니다. 우리가 맡는 모든 프로젝트의 품질을 보장해야 하고, 우수한 재료를 사용해서 우수한 결과를 내야 합니다.

”영국에서 로크웰 오토메이션의 지원은 탁월했다”고 Kenneth가 마지막으로 평가합니다. ”적절한 팀과 공급업체의 적절한 지원이 없다면 목표를 달성하거나 성공할 수 없습니다. 로크웰 오토메이션은 우리 팀에서 정말 큰 역할을 해 주었습니다.”

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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코그넥스 3D-A5000 카메라, 고속 조립 및 인라인 계측 제공

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정밀한 3D 측정 및 검사를 빠르게 수행하는 고성능 3D 카메라 ‘3D-A5000’ 출시

머신 비전 분야의 세계적인 선도기업인 코그넥스(지사장 조재휘)는 빠른 속도로 정밀한 3D 측정 및 검사가 가능한 고성능 3D 카메라인 ‘코그넥스 3D-A5000’을 출시한다고 밝혔다.

코그넥스 3D-A5000 카메라

코그넥스 3D-A5000 카메라

코그넥스의 3D-A5000은 특허출원 중인 3D LightBurst™ 기술을 적용하여 기존의 어떤 3D 스캐너보다 빠른 속도로 3D 이미지 스캔이 가능하다. 이 기술은 대상 물체에 고유한 청색광 패턴을 비추며 0.1초의 짧은 시간 동안 150만개 이상의 3D 포인트 클라우드 이미지를 획득할 수 있다. 따라서 처리 시간이 중요한 인라인 어플리케이션 등의 영역에서 생산성을 향상시킬 수 있다.

3D-A5000와 같이 제공되는 비전프로(VisionPro®) 소프트웨어와 그래픽 유저 인터페이스인 코그넥스 디자이너(Designer™)는 사용자가 손쉽게 3D 애플리케이션을 구성 및 적용할 수 있게 해 준다. 또한 다양한 3D 툴 세트를 통해 조립 검증부터 인라인 계측, 로봇 가이드에 이르기까지 광범위한 애플리케이션 문제들을 해결할 수 있다.

3D-A5000은 IP65등급의 하우징을 갖추고 있어 열악한 작업 환경에서도 사용이 가능하다. 산업환경을 고려한 견고한 디자인으로 극심한 온도차에서도 일관성 있는 측정 결과를 보장할 수 있다. 카메라가 설치과정에서 추가적인 보정작업을 필요로 하지 않으므로 바로 현장에 적용해 사용 가능하며, 실제 작업환경에서 정확하고 일관된 측정 결과를 얻을 수 있다.

조재휘 코그넥스 지사장은 “코그넥스가 이번에 출시한 3D-A5000은 특허출원 중인 고속 3D LightBurst™ 기술이 적용되어 있어 기존에 시판되고 있는 3D 카메라들에 비해 검사 속도가 월등히 빠를 뿐만 아니라, IP65 등급을 갖춘 견고한 디자인으로 열악한 공장 환경에서도 신뢰성 있는 결과를 제공한다. 고객이 원하는 것은 제조 환경의 다양한 어려움을 견뎌낼 수 있고 신뢰성을 갖춘 고품질 솔루션으로, 코그넥스의 3D-A5000은 고객이 3D 카메라 도입으로 얻고자 하는 기대치에 부응하는 최적의 솔루션이다”라고 말했다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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어드밴텍, SAP과 IIoT와 스마트팩토리 함께 한다

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스마트팩토리 및 산업사물인터넷에 대한 시장 발굴 및 사업 진행

어드밴텍케이알(지사장 정준교, www.advantech.co.kr)은 SAP 코리아(대표 이성열, www.sap.com/korea)와 서울 도곡동에 위치한 SAP코리아 사무실에서 스마트팩토리 및 산업사물인터넷(IIoT) 사업을 위한 MOU를 체결했다고 밝혔다.

이번 업무 협약은 어드밴텍의 공장자동화를 위한 산업용 하드웨어 및 소프트웨어와 SAP 디지털 제조 스위트(SAP Digital Manufacturing Suite)를 통하여 스마트팩토리 시장에 대한 구체적인 사업 기회 발굴 방안이 포함되었다. 또한, 양사는 어드밴텍의 사물인터넷용 게이트웨이와 SAP 레오나르도 사물인터넷(SAP Leonardo IoT) 플랫폼을 연계하여 산업용사물인터넷 시장의 확대도 함께 추진한다는 구상이다.

SAP코리아 이성열 대표(좌측)와 어드밴텍 정준교 지사장(오른쪽)

어드밴텍, SAP와 스마트팩토리 및 산업사물인터넷 사업을 위한 MOU 체결 – SAP코리아 이성열 대표(좌측)와 어드밴텍 정준교 지사장(오른쪽)

어드밴텍 정준교 지사장은 “이번 협약은 산업용 컴퓨터 및 기업용 솔루션 대표 글로벌 기업의 한국지사 차원에서 국내 시장 발굴을 위해 공동 협약을 맺은 것에 의의가 크다”면서 “이를 계기로 한층 진화된 스마트팩토리, 산업사물인터넷 솔루션을 고객이 쉽고 빠르게 사용할 수 있도록 할 수 있을 것이다”라고 했다.

이성열 SAP 코리아 대표는 “어드밴텍과 협력해 양상의 혁신 기술력과 전문성을 바탕으로 국내 제조업의 새로운 성장에 기여하게 돼 기쁘다”며, “국내 유수한 제조기업들이 성공적인 디지털 변혁을 통해 세계 무대에서 경쟁력을 확보하고 승승장구할 수 있도록 지원을 아끼지 않을 것”이라고 말했다.

어드밴텍은 대만에 본사를 둔 글로벌 기업으로 하드웨어 중심의 산업용 컴퓨터 서비스 제공회사에서 원천 기술을 바탕으로 센서, 게이트웨이 뿐만 아니라 공장자동화 소프트웨어인 WebAccess SCADA (웹액세스 스카다)를 제공하고 있다. 또한 클라우드 서비스를 통한 데이터의 수집, 저장 뿐만 아니라 분석, 예측 등의 인공지능 서비스까지 범위를 확대하고 있다.

SAP는 기업용 애플리케이션 소프트웨어 분야의 세계적인 선도기업으로, 제조업부터 공공까지 광범위한 산업 분야에서 다양한 규모의 기업들의 경영 성과 개선을 지원하고 있다. 또한, 사물인터넷, 머신러닝, 블록체인, 및 고급분석까지 다양한 최신 기술을 제공하는 디지털 혁신 시스템인 SAP 레오나르도(SAP Leonardo)를 통하여 전 세계 41만 3천여 고객의 디지털 변혁을 뒷받침하고 있다.

오승모 기자 oseam@icnweb.co.kr

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스마트공장

B&R, mapp Temperature 온도제어 솔루션 공급

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온도 제어에 쉽게 접근할 수 있는 새로운 소프트웨어 컴포넌트

비앤드알산업자동화(이하, B&R)은 최대 유용성과 강력한 제어 알고리즘을 결합하여 만들어진 mapp Temperature를 통해 온도 제어 소프트웨어를 제공한다. mapp Temperature가 제공하는 통합 시뮬레이션 기능은 몇 분만에 가상 시운전을 수행할 수 있으며, 히팅 전력 모니터링도 가능하다.

mapp Temperature를 사용하면 온도 제어를 위한 존과 그룹을 정의할 수 있다. 한 존은 액추에이터, 온도 프로세스, 온도 측정 센서로 구성된 하나의 유닛이다. 여러 개의 존들은 물리적인 그룹으로 결합되어 제어되고 최적화될 수 있다. 따라서 사용자에게 최대의 유연성과 확장성을 제공하여 어떠한 온도 제어도 쉽게 할 수 있도록 해준다.

최대 유연성과 확장성을 갖춘 B&R의 온도 제어 컴포넌트는 사용자의 모든 요구사항을 충족할 수 있다.

최대 유연성과 확장성을 갖춘 B&R의 온도 제어 컴포넌트는 사용자의 모든 요구사항을 충족할 수 있다.

오토튜닝 및 통합 시뮬레이션
만약 어플리케이션이 광범위한 온도 범위를 커버해야 한다면, 파라미터를 단순한 튜닝만으로 조정하기에는 충분하지 않은 경우가 많다. 따라서 mapp Temperature에는 오토튜닝 프로세스가 포함되어 있다. 사용자는 몇 가지 작동 지점을 지정하여 개별적으로 최적화할 수 있다. 또한 하드웨어가 없어도 통합 시뮬레이션 기능을 통해 간단한 가상 시운전이 가능하다. 이 옵션은 어플리케이션의 로직, 에러 처리 및 HMI 시스템을 사전에 테스트 할 수 있어서 현장 시운전을 더욱 가속화할 수 있게 한다.

B&R의 온도 제어 시스템은 또한 전력 모니터링을 통해 고장을 조기 감지 할 수 있는 예지 보전 기능이 있다. 이 모니터링으로 전체 공정을 중단하지 않고도 이상 반응을 초기 단계에 발견할 수 있다. 이는 높은 수준의 운영 신뢰성을 보장할 뿐만 아니라 다운타임이 길어지지 않도록 방지할 수 있다.

박은주 기자 news@icnweb.co.kr

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