설탕, 에탄올 그리고 이더넷

최근 수년간 브라질의 설탕 및 에탄올 산업은 급성장 추세를 기록하며 세계시장에서 중요한 요소로 자리매김하고 있다. 지금 이러한 시장지위를 더욱 확장하는 데 강력한 성능이 요구되는 이유도 바로 이 때문이다. HARTING 이더넷 스위치 제품군이 브라질 최대 제조업체에 속하는 기업의 시스템 현대화에 도움을 주고 있다.

브라질 설탕-에탄올 산업의 성공은 결코 우연이 아니다. 사탕수수 바이오매스(bagasse) 연소를 비롯, 현대적이고 효율적인 전력-열 병합 발전소에서 생성된 전력을 비롯하여, 대체 연료 또는 새로운 “친환경 소재”로 에탄올을 사용하는 등의 비교 우위가 이러한 성공에 기여하였다.

신재생 원료가 향후 미래 에너지 자원공급을 위한 핵심 위치를 차지하는 까닭에, 이제 해당 산업은 임박한 시장발전에 대비해야 한다. 세계적 대기업들이 갈수록 이 산업부문에 뛰어드는 브라질 기업들에 관심을 기울이는 이유도 여기서 설명된다.

현대화의 미션

우선, 기업을 인수한 신규 소유자들은 공정 데이터를 온라인으로 종합하고 생산공정에 대한 직접적인 제어를 가능케하는 투자를 단행하였다. 산업용 이더넷을 구현함으로써 기술확장이 보다 진척되었다.

이제까지, 독립 스테이션이 일반화되어왔다. 분산 제어시스템은 복합 발전소를 이용한 설탕 및 에탄올 공장에 이미 확립되었다. 개별 생산구역은 자체 SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템으로 구축되어 컴퓨터 제어식 모니터링 시스템을 비롯, 산업용 PLC 컨트롤러, 필드 장치 및 해당 인프라구조 등을 포함하고 있다.

하지만, 이러한 기존의 아키텍처로는 생산공정에서 온라인 데이터를 수집할 수 없었다. 확실한 근거를 가지고 공정 결정을 내릴 수 없었기에, 결정을 실행하기도 힘들었다.

따라서, 결국 신규 공정자동화 기술에 투자를 단행하여, 제어 아키텍처가 중앙 집중화되었다. SCADA 시스템들은 이른바 IOC(Integrated Operational Center)들에 통합되었다.

HARTING의 솔루션

HARTING 브라질 지사는 브라질 최대의 설탕 및 에탄올 생산업체이자 판매 및 수출업체에 개별 맞춤형 스위치 솔루션들을 공급하고 있다. 또한 해당 고객사는 사탕수수 바이오 가스로 세계에서 가장 많은 전력을 생산하는 기업에 해당한다.

HARTING은 프로젝트 하나를 대상으로 Ha-VIS mCon 3000 이더넷 스위치 제품들을 시범 공급했다. 첫 번째 프로젝트의 성공 이후, 앞으로 해당 그룹의 나머지 25개 사업장도 향후 수년간 동일한 방식의 시설 개장(改裝)을 실시할 예정이다.

해당 프로젝트는 2단계로 수행되었다. 제 1 단계에서, HARTING 브라질 지사는 Ha-VIS mCon 3063-ADV 스위치 6대를 공급하였다. 제 2 단계에는 동종 이더넷 스위치 2대를 해당 IOC에 추가로 설치하였다.

각 이더넷 스위치는 데이터 처리 및 평가를 수행하고 해당 시스템에 대한 제어를 담당하는 이중화 데이터 서버와 연결된다. 소형화된 HARTING 스위치의 공간절약형 설계 덕분에, 기존 제어 캐비닛에 손쉽게 통합되었다.

설탕-에탄올 생산이 힘든 환경조건에서 이루어지는 까닭에, 강한 부하를 처리하는 능력은 HARTING 솔루션의 핵심 요건들 중의 하나였다. 주파수 변환기에서 오는 전자기파 간섭, 보일러에서 발생되는 고온, 그리고 인근 사탕수수 농장에서 유입되는 먼지 등이 모두 스위치에 영향을 미친다.

여기서 IP30 보호등급을 적용한 제품들이 신뢰성 있는 기능 역량을 보장하는 반면, (원격) 관리 기능들은 시스템이 개방적이고 안정적으로 제어될 수 있도록 한다. 해당 시설의 규모와 연결할 제어장치들의 수를 감안하여, 네트워크 트래픽 분할을 위해 VLAN(가상 랜)이 투입된다.

이더넷 네트워크는 광통신 장애나 오작동 발생 시 신속한 네트워크 복구를 위해 고도의 가용성과 아울러 RSTP (Rapid Spanning Tree Protocol) 기능성을 구비하고 있다.

각 스위치는 양방향(full-duplex) 유리 광섬유 터미널 3개를 갖추고 있어, 다음 구역에서 나온 이더넷 스위치를 수반한 양측 광통신 슬롯 간의 통신이 가능하다. 세 번째 광통신 포트는 원격 구역과의 통신에 사용 가능하다.

향후, 생산구역 모니터링을 위해 수많은 IP 카메라들이 스위치들과 연결될 것으로 예상된다. QoS (서비스 품질) 기능은 제어 및 영상 데이터를 우선적으로 처리할 수 있다.

협력 파트너: HARTING Brazi l 및 Hexans Datacom

생산 시스템 현대화 프로젝트를 위한 HARTING의 협력 파트너는 브라질 기업 Hexans Datacom으로, 이 회사는 설탕-에탄올 공장 내부의 이더넷 네트워크 구축계획, 설치 및 유지보수를 담당하는 전문업체다. HARTING 브라질 지사와 Hexans Datacom은 지난 2년간 성공적인 협력 작업을 이어왔다.

Hexans Datacom은 이더넷 스위치를 비롯한 광섬유 및 금속 케이블 등 HARTING 제품을 고객에게 공급할 뿐만 아니라, HARTING이 개발을 주도한 일체의 솔루션을 제공하고 있다.

글 Gustavo Yokoyama / Field Sales Engineer, Brazil, HARTING Technology Group

www.HARTING.com

아이씨엔 매거진 2012년 02월호