계장기술(PROCON)

기획특집 스마트공장의 시작, 합리적인 IoT 통합 모니터링 솔루션

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 216회 작성일 19-07-12 12:05

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1. 측정의 중요성과 배경
천연자원이 부족한 우리나라는 석유, 석탄, 천연가스, 우라늄 등 에너지 해외 의존도가 97%에 달한다. 그리고 2020년까지 국가 온실가스 배출 전망치(BAU) 대비 30% 감축을 목표로 두고 있다. 이에 따라 온실가스 및 에너지 절약 목표를 설정, 절감 목표를 효율적으로 달성하기 위 하여 각 산업 현장에서는 에너지관리시스템(Energy Manage ment System) 도입을 준비하고 있다.
독일, 미국 등을 포함한 제조 강국을 중심으로 세계는 지금 4차 산업혁명 시대를 맞아 이에 걸맞은 스마트공장 설립에 박차를 가하고 있다. 국내 총생산에서 제조업의 비중은 30% 육박한다. OECD 국가 중 1위이고, 경쟁 국 가인 일본(18%), 미국(12%) 등에 비교해 높은 수치를 기 록하고 있다. 이에 국가적인 차원에서 제조업 경쟁력 향 상을 위한 방법으로 스마트공장 도입을 추진하고 있으 며, ICT와 결합하여 다방면으로 노력을 기울이고 있다.
에너지관리시스템과 스마트공장의 공통점은 데이터를 측정하여 관리해 문제를 개선한다는 것이다. 그중의 시작 은 측정, 즉 데이터를 계측하는 것이 시작이라 볼 수 있다. 경영학의 아버지라고 불리는 미국의 피터 드러커(Peter Ferdinand Drucker) 경영학자는 “측정할 수 없으면 관 리할 수 없으며, 관리할 수 없으면 개선시킬 수도 없다.” 라고 말했다. 이같이 측정된 수치로 정량화 되지 않으면, 관리 기준을 명확하게 적용할 수 없다. 단순히 측정 가 능해서는 부족하며, 측정값을 시각적인 그래픽으로 제시 하여 직관적이고 정확한 분석을 해야 문제를 개선시킬 수 있다.


2.  스마트공장의 시작과  봄(BOM) 솔루션의 필요성
스마트공장은 데이터를 측정하는 것으로 시작된다. 데 이터를 계측하는 것을 시작으로 공장을 관리할 수 있으 며, 관리를 통해 문제점을 발견하여 개선하는 단계로 진행되어야 스마트한 공장 구축이 가능하다. 하지만 현장 관 계자들은 개선 단계까지 진행하기에는 많은 시간과 비용 이 들어가는 게 현실이다. ‘제어까지 필요 없이 센서 모니 터링만 가능한 솔루션이 없을까?’ ‘간단한 구성으로 기 존의 계측장비와 연결할 수 있는 솔루션이 없을까?’ ‘스 마트폰을 통해 외부에서도 언제든지 모니터링 가능한 솔 루션이 없을까?’라는 현장의 목소리를 듣고 다양한 기능 과 많은 정보를 보여주는 값비싼 솔루션보다 간단하고 필요한 기능을 제공해 고객들이 비용 부담 없이 사용할 수 있는 솔루션의 필요성이 생겼다. 그래서 정말 필요한 데이터를 본다는 의미로 봄(BOM : Basis of Monitoring) 이라는 솔루션을 개발하게 되었다.

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3. 봄(BOM) 솔루션의 정의와 구성
봄(BOM) 솔루션은 고객의 중요한 데이터를 수집 및 관리하고, 설비 상태의 개선 활동에 도움을 주는 솔루션 이다. 고객의 소중한 데이터를 수집하여 시각적인 그래 픽으로 분석정보를 제공해 효율적인 관리가 가능하고, 개선의 문제를 파악하도록 도와주는 솔루션이다.
봄(BOM) 솔루션은 두 가지 구성으로 고객의 공장에 서버 및 계측장비를 설치하여 구축하는 온프레미스(On- premise)와 계측장비에서 IoT 게이트웨이를 통해 클라 우드 서버로 데이터를 저장하여 서비스를 이용할 수 있 는 클라우드(Cloud) 버전이 있다.
온프레미스(On-premise) 버전은 각 현장에 설치되거 나 신규로 설치할 계측장비 및 센서들을 통신할 수 있도 록 어드밴텍 제품을 활용하여 게이트웨이 및 컨버터 등 네 트워크 인프라를 구성해 어드밴텍 WebAccess SCADA 로 데이터를 올린 뒤 봄(BOM) 웹서비스로 접속해서 모 니터링을 하는 구성이다. 서드파티(Third Party) 시스템과 DB(Data Base)를 연동하여 기존에 구축된 ERP(Enterprise Resource Planning), MES(Manufacturing Execution System), HMI(Human Machine Interface) 등과 연동 이 가능하다.
반면, 기존 내부망을 활용하지 않거나 네트워크 인프라 환경이 열악한 경우 클라우드(Cloud) 구성을 제안한 다. 어드밴텍의 IoT 게이트웨이를 통해 데이터 수집을 하 고, LTE-M 무선통신으로 MQTT Clint인 IoT 게이트웨 이에서 MQTT Broker인 WebAccess SCADA로 데이터를 저장한다. WebAccess SCADA는 가상 머신인 MS Azure 에 설치되어 운영하고, 고객들은 해당 가상 서버로 접속 하여 봄(BOM) 솔루션을 이용할 수 있다.

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4. 봄(BOM) 솔루션의 기능과 특장점
봄(BOM) 솔루션은 현장의 목소리를 최대한 듣고, 수 요자 입장에서 가장 중요하면서도 필요한 기능으로 개발 하였다. 현황 관리는 실시간 모니터링, 알람 상태, 사용 현황 비율, 트렌드 분석이 있고, 품질관리는 최대 피크 예 상 및 분석, 장비의 상태와 상세 정보를 확인할 수 있다.

그리고 패턴분석은 용도별로 비교 분석정보를 분석할 수 있으며, 분석관리에서는 시/일/월/연간 그래프와 사용량 을 관리하고 모든 데이터는 엑셀파일로 출력할 수 있다.
봄(BOM) 솔루션은 경영자 및 설비관리자 모두에게 이 상적이고 합리적인 솔루션이다. 중요한 데이터를 최소한 의 기능으로 제공하기 때문에 구축 비용에 대한 경제성 이 높으며, 추가 센서 및 디바이스를 연동하는데 있어서 확장이 유연하다. 그리고 꼭 필요한 정보를 제공하기 때 문에 사용자들은 효율적으로 활용할 수 있고, 웹 기반 솔 루션이라 인터넷이 되는 PC, 스마트폰, 태블릿에서 언제 든지 실시간 데이터 모니터링이 가능하다.

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5. 봄(BOM) 솔루션의 종류와 적용 효과
 
봄 솔루션이 산업 현장에 적용된 종류는 다양하다. 전 력, 가스, 신재생에너지 등 에너지 데이터를 모니터링 및 관리하는 BOM-Energy, 압력 및 유량 정보를 효율적으로 관리해주는 BOM-Flow, 태양광, 배터리, PCS의 데 이터 수집과 제어 및 관리하는 BOM-ESS, 전력수요를 예측하여 피크전력을 자동으로 제어하는 BOM-Peak, 설비 담당자들에게 비상상황 발생 시 단계적인 알람과 빠른 대응할 수 있도록 도와주는 BOM-Alarm, 생산 설 비의 생산량과 설비가동률에 대한 관리가 가능한 BOM- Production 등 베텍은 고객에게 신뢰와 기술력, 전문가 인프라 등 다양한 노하우를 기반하여 솔루션을 제공한다.
다양한 구축 효과 중에 음료제조 공장에 도입한 BOM -Peak는 회사에서 원가절감을 위한 스마트공장 TFT (Task Force Team)을 구성하여 원가절감이 높고 투자 비용은 낮은 솔루션을 찾고 있었다. 음료제조 공장이라 공조, 냉동기의 에너지 소비가 전체 소비의 60~70% 차 지하고 있어서 전력수요에 맞게 공조, 냉동기를 자동제 어하고 수요관리해주는 BOM-Peak를 도입해 계약 전력 을 낮춰 15% 전기 절감률을 나타나는 효과가 나왔다. BO M-Peak 도입으로 경영자는 공장 에너지 비용 지출을 줄일 수 있었으며, 설비관리자는 체계적이고 분석적인 방법으로 관리 운영이 가능해졌다. 이후 유압펌프에 전력 부하를 계측하여 인버터의 전력 변환에 따른 고조파 증 가로 역률이 감소하는 문제를 발견해 자동역률조정장치 를 도입하여 설비를 개선한 사례도 있다.

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6. 회사 및 무료 서비스 소개
베텍은 어드밴텍의 프리미어 채널 파트너로서 자동화와 시험기, 임베디드 시스템 분야에 다양한 하드웨어와 솔 루션을 제공하는 것을 중점사업으로 1995년 설립 후 지 금까지 한길만 걸어왔다. 2012년 연구소를 설립하여 다 양한 분야의 파트너사들과 함께 어드밴텍 제품을 활용 한 솔루션을 제공하고 있으며, 특히 에너지절감사업과 관 련한 프로젝트를 다수 진행한 경험이 있다. 24년간 어드 밴텍 제품을 취급하여 산업용 제품의 풍부한 경험을 가 지고 있으며, 모든 제품을 자체 조립, 생산, 서비스하여 제품의 신뢰성과 수준 높은 기술 지원을 제공한다.
베텍은 어드밴텍의 WebAccess SCADA를 활용하여 40여 개의 솔루션을 구축하였으며, 하드웨어와 소프트웨 어를 통합하여 현장에서 필요한 다양한 웹 기반 HMI/ SCADA, IoT 솔루션 구축과 기술 지원을 제공했다. 고 객에게 봄(BOM) 솔루션을 무료로 체험할 수 있도록 전 력, 온/습도 계측장비를 현장에 설치하여 한 달 동안 실 시간 모니터링 및 수집된 데이터를 제공하는 BOM-Trial 을 운영 중이다. BOM-Trial을 통해 경영자들에게는 데 이터 모니터링 시스템의 필요성과 타당성을 일깨워드리 고, 설비관리자들에게는 시스템 도입과 설비 개선의 근 거 자료로 사용할 수 있는 이점을 제공한다.
스마트공장은 데이터를 봄(BOM)으로 시작된다. 급변하 는 제조 현장에서 4차 산업혁명의 핵심 기술인 빅데이터 분석과 AI(인공지능)로 가기 위해서는 데이터는 가장 기 초적이고 중요하다. 이러한 데이터를 수집하고 관리해주 는 솔루션으로 봄(BOM) 도입을 제안한다.

thkim@vetec.co.kr