계장기술(PROCON)

기획특집 Web 기반 HMI 시스템을 통한 '스마트’ 제어

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작성자 최고관리자 댓글 0건 조회 54회 작성일 20-07-15 15:16

본문

서 론

스마트공장 보급 및 확산을 위한 정부의 노력이 눈에 띄게 증가할 뿐만 아니라, 전 세계적인 전염병 창궐로 인한 비대면 서비스가 화두에 오르면서 IoT, 원격 제어 등의 기술은 지속적으로 강조될 수밖에 없을 것으로 보인다. 발전시설, 석유화학 플랜트, 제조업 공장, 수처리 시설, 재생에너지 등 다양한 분야에서 ‘SCADA’라고 하는 원방감시제어시스템(Supervisory Control And Data Acquisition)을 통해 노동력을 최소화하고, 보다 높은 효율성과 빠르고 간편한 처리를 도모하는 노력 역시 끊이지 않을 것이다.

스마트 센서 등 하드웨어의 발전과 더불어 HMI 소프트웨어에 대한 발전이 병행되어야 ‘스마트(Smart)’라는 키워드에 걸맞는 시스템 구축이 가능하다. 자동제어 및 수배전반 제조업 분야로 출발했던 ㈜성창은 이러한 소프트웨어 기술 발전을 위해 Web 기반 SCADA/HMI 솔루션인 ‘SCAIRO(스카이로)’를 개발, 세계시장에서 보편화되고 있는 순수 Web 기반 SCADA 시스템 구축을 위해 노력하고 있다.


본 론

1) Web 기반 SCADA 시스템의 특징
일반적으로 ‘SCADA’ 솔루션은 별도의 응용프로그램을 통해 관리하는 시스템이었으나, 최근에는 웹 표준화 및 모바일 기반의 발달로 ‘Web 기반’의 솔루션이 주목을 받고 있다. ‘Web 기반’의 가장 큰 특징은 HTML5, SVG, Javascript와 같은 웹 표준 기술을 적용하여 광범위한 확장성과 접근성을 갖출 수 있다는 점이다. Web을 통한 솔루션 사용은 추가적인 플러그인 설치 없이 PC의 인터넷망을 통해 원격 감시·제어 기능을 제공할 뿐만 아니라 초고속 인터넷망을 갖춘 우리나라에서 활용되기에 더욱용이하다. 세계적으로는 모바일 기반까지 고려한 SCADA 솔루션이 등장했다. Bachmann Visutec에서 개발한 atviseⓇ나 ECAVA의 ECAVA IGX는 SVG 포맷 기반의 유려한 동적효과를 자랑하며, 모바일 단말기에서도 얼마든지 원격 감시 제어를 수행할 수 있다는 것을 보여준다.
별도 프로그램 설치 없이도 Web에서 시스템 사용이 가능해짐에 따라 모바일 단말기까지 그 범위를 확장시켜 실시간 관리/통제가 가능하다. 스마트폰이 대중화된 오늘날 모바일 기반을 지원하는 것은 필수적인 요구사항이 되어버렸다. 웹/모바일 기반을 지원함으로써 네트워크에 연결만 되어 있다면 언제 어디서나 현장을 모니터링하고 제어할 수 있으며, 사용자에게 더 높은 편의성과 확장성을 제공한다.

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2) Web 기반 솔루션의 단점이라 불리는 ‘보안 문제’에 대한 해결책
이처럼 편리한 Web 기반 시스템의 가장 큰 문제점으로 꼽히는 것은 ‘보안’이다. 데이터 통신을 통해 정보를 가져오는 과정에서 해킹에 대한 위협이나 관리자의 PC 사용 간 안일한 실수(악성코드가 있는 USB 연결, 스마트폰 연결 등), 기업 네트워크 내부 또는 인터넷 연결을 통한 바이러스 감염 등 보안 시스템의 허점을 파고들어 시스템이 장악되면, 회사 입장에서는 큰 손실을 볼 수 있기 때문이다. 하지만 다행스럽게도 현대의 기술은 보안상의 문제를 상당히 해결할 수 있는 수준에 이르렀다. VPN 방화벽 사용은 너무나도 당연하며, 내부 네트워크에 대한 보안화 프로그램을 통해 보안 시스템에 외부로부터의 접근 자체를 거부하고 보호할 수 있는 기반이 마련되었다. 또한 클라우드 기반의 분산 처리 시스템을 통해 데이터 저장 영역과 웹 서비스 영역을 분리하고, 가상화 시스템을 구축하여 비정상적인 서비스 종료 등을 최소화할 수 있다.

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3) Web 기반 HMI 시스템 ‘SCAIRO’ 
가. SVG 포맷 지원 

SVG(Scalable Vector Graphics)는 W3C(World Wide Web Consortium)가 웹 표준으로 지정한 포맷으로 2차원 벡터 그래픽의 표현을 위한 XML 마크업 언어이며, 웹 등에서 스크립트가 가능한 다목적 벡터 포맷의 필요를 위해 제작되었다. CSS, DOM, SMIL과 호환되며, 확대나 축소를 해도 픽셀이 깨지지 않고 화질이 유지됨은 물론 용량이 PNG, GIF보다 작고 중첩된 경로, 알파 마스크, 애니메이션, 다양한 그래픽 명령어, 하이퍼링크 등의 기능도 지원한다. SVG 포맷의 가장 큰 특징은 벡터 방식을 이용하여 확대하였을 때 픽셀이 깨지거나 계단식 현상이 일어나지 않고 선명함을 유지하는 것이다. ‘SCAI RO’는 이미지 심볼에 대해 SVG 포맷을 지원함으로써 사용자에게 선명한 이미지와 유려한 동적효과를 제공해 줄 수 있다.

나. 자유로운 Symbol 편집
‘SCAIRO’의 별도 심볼 편집기는 제어 대상을 표현하는 심볼에 대한 자유로운 편집 기능을 제공한다. 사용자가 원하는 심볼이 편집기 내에 없을 경우 사용자는 희망하는 심볼을 직접 제작할 수도 있다. 가령 <자전거>라는 심볼을 추가하고 싶다고 한다면, 사용자는 <자전거> 사진을 편집기에 추가한 후 바퀴와 체인에 회전효과를 부여하고, 전체 자전거에 이동효과를 부여하는 등 심볼을 각각 편집해 원하는 동적효과를 구현하는 것이 가능하다.

다. 권역 단위의 감시·제어
감시·제어를 희망하는 영역이 다수이거나 광범위할 경우 영역별 권한을 설정하여 권역 단위의 감시·제어를 수행할 수 있다. 각 영역은 권한별로 구분되어 해당 영역의 권한이 있는 사용자에게 실시간 정보를 제공하고, 사용자는 정해진 권한 내의 설비들을 선택하여 제어가 가능하다. 수많은 영역 내에 존재하는 다수의 설비들의 상태 감시로 인한 성능 저하 및 네트워크 과부하를 염려할 수 있으나, ‘SCAIRO’는 사용자 세션별로 활성화된 화면 (현재 감시 제어를 수행하는 페이지 화면) 내의 정보들만 실시간으로 서버와 통신하여 처리하기 때문에 작화 화면의 수에 제약을 받지 않는다. 또한, 태그 상태값이 변경될 경우에만 서버-클라이언트 간의 통신을 수행하기 때문에 데이터 사용량을 최소화할 수 있다. 이 때문에 시설 단위의 감시·제어가 아닌 시·도·군별 권역 범주의 감시 제어가 가능하다.

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라. 모바일 기반 지원
모바일 기반을 지원하는 SCADA 솔루션은 국내에도 다수의 제품이 존재한다. 그러나 이들 제품 대부분은 모바일 환경을 위한 별도의 HMI 화면을 작화하고, 모바일 App을 개발 및 배포하여 감시 제어를 수행하는 것으로 국한된다. SVG 포맷의 심볼로 작화된 HMI 화면은 브라우저 크기가 변경되어도 그래픽 품질을 유지하면서, 1회 작화로 PC 브라우저와 모바일 브라우저에서 동일한 감시 제어 화면을 실현 가능하다. PC 브라우저 기반으로 작화할 경우 다수의 심볼이 그려지는 것이 일반적이기 때문에 모바일 기반에서 동일 화면을 보여주는 것은 사용자 측면에서 불편하다는 견해가 있을 수 있으나 작화 비용을 절감할 수 있고, 적어도 원격 감시만이라도 수행가능하다는 장점이 있다면 사용자 측면에서도 충분히 채택할 만한 요소이다. 최근 국내 HMI 솔루션 업체들도 이러한 경향을 반영하여 스마트폰, 태블릿 등의 모바일 브라우저에서도 PC 브라우저와 동일한 작화 화면을 표시할 수 있는 솔루션이 개발되고 있다.
 마. 이중화 기능                              
시스템의 고가용성을 보장하기 위해서 웹 서버나 데이터베이스에서 이중 기능을 지원하는 것은 더 이상 최신 기술이 아닌, 당연한 기능으로 자리잡았다. Web 기반의 SCADA 솔루션은 웹 서비스를 위해 웹 서버 위에서 구동될 수밖에 없으며, 웹 서버 자체적으로 지원하는 이중화 기능을 통해 웹 서비스 이중화가 가능하다.
데이터베이스는 클러스터링 기능으로 DB 서버 이중화가 가능하며, HMI와 통신하는 RTU 장비(PLC, DD C 등)는 자체 이중화 기능을 지원한다. 여기에 HMI 솔루션 모듈 중 RTU 장비와 통신하는 모듈까지 이중화 기능을 지원한다면, SCADA 시스템 전체 이중화가 가능하다. 각 기능별로 모듈화되어 있어 웹 서비스가 중지되어도 스케쥴링, 보고서 출력 기능 등은 정상 동작하며, RTU 장비의 프로그램 또한 당연히 정상 동작된다. 이중화 서버 중 한 쪽이 서비스가 불가능한 경우는 시스템에 어떠한 영향도 미치지 않는다.

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결 론

현대 산업에서 생산성 증대와 효율적인 시설·자원 관리는 기업 경영의 이윤추구를 위해서 매우 중요한 사항이다. 산업 전반에 걸쳐 다양한 분야에서 SCADA 시스템 활용으로 시간과 노력을 절약하고, 절약된 자원을 바탕으로 한 지속적인 투자와 개발을 통해 경영 성과를 극대화하는 방향으로 빠르게 바뀌어 나가고 있다.
 ‘SCAIRO’는 사용자 편의를 우선시하고, 언제 어디서든 접근 및 감시·제어가 가능한 솔루션으로 효율적인 시설·자원 관리를 보장한다. Web 기반 솔루션의 또 다른 장점은, 응용프로그램 기반의 서비스에 비해 서비스 통합이 유연하다는 것이다. 기업 및 조직에서 사용하는 E RP, MES 솔루션 등이 웹 서비스로 제공된다면, 통합 연동하여 스마트 팩토리를 위한 시스템 구축에 기여할 수도 있다. 실질적 제어 대상인 계측기기, 센서 등의 하드웨어로서의 발전과 상위 제어시스템, 솔루션 등의 소프트웨어로서의 발전이 병행된다면, 진정한 ‘스마트’ 제어시스템 구축이 실현 가능해질 것이다.


biggi@sc2560.com