커넥티드 엔터프라이즈가 통합적인 에너지 관리를 가능하게 한다!

로크웰 오토메이션 이호중 차장(왼쪽)·김상수 이사(오른쪽)

지난해 말, IoT(Internet of Things)를 기반으로 한 공장의 제조단과 IT단의 통합을 추구하는 커넥티드 엔터프라이즈(Connected Enterprise)라는 자동화 비전을 전격적으로 발표한 로크웰 오토메이션의 에너지 관련 비즈니스가 탄력을 받고 있다.
커넥티드 엔터프라이즈 발표 이전부터 10년 이상 통합 아키텍처(Integrated Architecture)가 제공하는 포괄적인 가치를 주창해온 로크웰 오토메이션은, 지난해 자사의 FactoryTalk 제품군을 에너지 인텔리전스(Energy Intelligence)로 본격적으로 확대하면서, 생산 데이터와 에너지 데이터의 통합을 통해, 설비 및 플랜트 전반의 에너지 소비를 가시화하고 레포팅하는 것은 물론, 이를 통해 에너지 소비추적 및 에너지 규정 준수에 필요한 시간과 운영비용을 절감하고 이익을 극대화할 수 있도록 역량을 강화했다.
또 컴포넌트 측면에서는 전력 미터링을 위한 PowerMonitor 제품군과 과부하 릴레이, 전압 모니터, 전압강하 보호기 등을 대거 쏟아내면서, 에너지와 관련해 솔루션 비즈니스뿐만 아니라, 단품 비즈니스까지 가능한 영역을 확보했다.
통합 아키텍처와 EtherNet/IP를 축으로, 새로운 자동화 비전 ‘커넥티드 엔터프라이즈’를 체계적으로 구현해 나가고 있는 로크웰 오토메이션의 전력 및 에너지 비즈니스 전략을 들어봤다.

취재 최교식 기자 cks@engnews.co.kr

-지난 『Automation Fair 2013』을 통해 발표된 커넥티드 엔터프라이즈(Connected Enterprise)라는 새로운 자동화 비전과 함께 로크웰 오토메이션의 에너지 비즈니스가 구체성을 띠고 가시화되는 느낌이다.
▲ 우리 로크웰에서는 과거부터 지속적으로 정보와 제어의 융합인 통합 아키텍처(Integrated Architecture)의 혁신을 통해 에너지 효율 개선에 통합 아키텍처의 기능을 활용함으로써, 전사적인 통합 에너지 관리를 가능하게 하는 비즈니스를 전개해왔다.
로크웰 오토메이션의 통합 에너지 관리는 단순히 전기만을 대상으로 하는 것이 아니라, WAGES 모두를 대상으로 하며, 로크웰이 가진 에너지 관리에 대한 관점은 ‘Industrial GreenPrint’ 즉, 에너지 정보의 인식-효율화-최적화-수집이라는 일련의 로드맵으로 구성되어 있다.
현재 에너지 정보의 인식(Awareness) 및 효율(Efficiency) 단계를 위한 다양한 전력 모니터링(하드웨어) 및 소프트웨어 제품군이 대거 출시되었으며, 최적화 및 전사적인 수집을 위한 제품 로드맵도 준비 중이다.
이런 GreenPrint 방식을 기반으로 한 로크웰의 에너지 관리 솔루션이 중요한 이유는 공장의 더욱 상세한 에너지 정보 솔루션을 저렴한 비용으로 구축할 수 있게 해주며, 저렴한 시스템 통합 비용과 운영비용의 절감, 단일의 네트워크, 계측되지 않은 공정에 대해서도 에너지 소비에 대한 예측 가능이라는 이점을 제공하기 때문이다. 공장뿐만 아니라, 공급망 전체를 아우르는 Connected Enterprise의 비전은 GreenPrint와 긴밀히 연결되어 있으며, 스마트 그리드와 그 맥을 같이 한다.

-통합 아키텍처에서 지원하는 통합 에너지 관리가 왜 중요한가.
▲ 우리 로크웰의 통합 아키텍처는 기존에 설치된 제어 및 정보 솔루션을 통해 에너지 사용을 모니터링하고 선도적으로 에너지 사용을 관리할 수 있게 하는데, 이것을 가능하게 하는 백본이 안전하고 표준화된 네트워크인 EtherNet/IP다. 현재 제조업에서의 화두가 되고 있는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)를 통한 능동적 에너지 관리는 CIP(Common Industrial Protocol)가 지원되는 EtherNet/IP와 통합 아키텍처에 의해 가능하다.
로크웰은 EtherNet/IP 기술을 개발하고 있는 ODVA의 신규 CIP 사양인 CIP Energy를 통해 EtherNet/IP로 연결된 자동화기기의 에너지 인식 역량을 향상시킴으로써, 궁극적으로 전사적인 통합 에너지 관리가 가능하도록 지원하고 있다. 로크웰은 이 새로운 기술인 CIP Energy를 통합 아키텍처에 Object로 적용, CIP Energy 기능을 갖춘 컨트롤러, 모터제어의 등의 디바이스 레벨로부터 관련 에너지 사용 데이터를 수집하고, 이 데이터를 FactoryTalk Energy Bundle 중 하나인  FactoryTalk EnergyMetrix와 VantagePoint Energy로 올려 보내 경영자/운영자 레벨에서 관리할 수 있게 지원한다.
즉, CIP Energy가 기존의 제어 솔루션에 적용되게 되면, 공장 안 각각의 장비별 에너지 사용량 및 라인별 에너지 사용량, 공장 전체에서 사용되는 에너지에 대한 인식과 모니터링이 가능하게 된다.

PowerMonitor 5000. 사이클 당 6,000여 가지 파라미터를 계산하며, 최대 20개 이벤트에 대해 경보 구성이 가능하다.

-최근 전 세계적으로 화두가 되고 있는 에너지 효율 및 에너지 관리와 관련해 로크웰이 초점을 맞추고 있는 내용은 무엇인가.
▲ 에너지와 관련해서 가장 중요한 내용은 바로 Sustainability, 즉 지속가능성이다. 지속 가능한 생산은 에너지 효율과 배출 제어와 같은 ‘Green’ 이슈를 설명하고 있는 광범위한 의미의 용어로서, 원자재 사용 감소, 작업장 안전, 제품 안전성, 신뢰성 그리고 ‘역 공급 사슬’에서의 산업 쓰레기 재사용과 같은 사항을 포함하고 있다.
로크웰에서는 생산 데이터와 에너지 데이터를 연결해서 분석하는 에너지 지능(Energy Intelligence)을 통해 전력 및 에너지 장비를 데이터 소스로 활용하여 얻은 데이터를 정보로 가공하고, 이를 통해 정확하고 신속한 비즈니스 의사결정이 가능하도록 지원하고 있다. 정확하고 신속한 의사결정은 비용을 절감시켜주고 이를 통해 기업의 경쟁력을 강화시켜주며, 지속적인 성장을 가능하게 한다. 
지속 가능한 생산의 기본은 지능형 모터 제어 등을 사용한 에너지 제어로부터 시작되며, 에너지의 효과적인 관리와 생산 효율 개선은 제조업체가 운영을 더 깨끗하고, 더 안전하며, 더욱 에너지 효율적이고 경쟁력 있게 할 수 있게 해준다.

-지금 얘기한 에너지 인텔리전스, 즉 에너지 지능을 통해 로크웰의 에너지와 관련된 FactoryTalk 소프트웨어의 완성도가 높아지고, 관련 산업계에 로크웰이 제공하고자 하는 가치가 선명해진 것으로 생각된다.
▲ 에너지 모니터링은 반드시 에너지 절감을 의미하지는 않는다. 에너지를 절감하기 위해서는 기업에서 에너지 효율을 개선할 수 있는 여지를 찾는 것이 중요하고, 이를 위해서는 설비 전체의 에너지 소비 정보가 필요하다. 그 정보로 공장 전체 운영에 대한 에너지 소비 기준을 설정하고, 소비에 영향을 끼치는 다양한 변수를 추적할 수 있다. 이는 공장 내 다수의 글로벌 생산 네트워크에도 적용될 수 있다.
FactoryTalk 소프트웨어를 활용한 에너지 인텔리전스 전략을 통해 설비 및 플랜트 전반의 에너지 소비를 가시화하고 레포팅할 수 있으며, 이를 통해 에너지 소비 추적 및 에너지 규정 준수에 필요한 시간 및 운영비용을 절감하고 이익을 극대화 할 수 있다.
로크웰의 FactoryTalk VantagePoint Energy 제품과  FactoryTalk EnergyMetrix 소프트웨어 및 Allen-Bradley IntelliCENTER Energy 소프트웨어는 특정 유닛, 라인 및 장비의 자원 소모 모니터링에 유용한 정보를 제공해 공장 및 운영 관리자가 더 나은 에너지 관련 의사 결정을 할 수 있게 하는데, 이를 ‘에너지 인텔리전스(Energy Intelligence)’라고 하며, 우리 로크웰에서는 전력 및 에너지 장비를 데이터 소스로 활용하여 얻은 데이터를 정보로 가공하고, 이를 통해 더 많은 의사 결정의 토대가 될 수 있도록 하는 생산 인텔리전스 기능을 에너지 영역으로 확장했다.
FactoryTalk EnergyMetrix는 에너지 소비량을 측정하여 데이터화하는 소프트웨어로서, 이 소프트웨어를 사용하면 본사 서버의 전기 이용량과 전력의 수급 현황 등을 실시간으로 볼 수 있다. 또한  FactoryTalk Energy Bundle은 이 FactoryTalk EnergyMetrix와 상위 레포팅 소프트웨어인 FactoryTalk VantagePoint EMI(Enterprise Manufacturing Intelligence)와 통합시켜서, 상위에서 에너지 소비량에 대해 레포팅받고 모니터링할 수 있는 환경을 제공한다.
또한 생산데이터와 에너지데이터를 연결해서 통합적으로 관리하는 것이 중요한데, 에너지 효율 개선에 통합 아키텍처의 기능을 활용함으로써, 통합 에너지 관리가 가능해진다.
로크웰의 에너지 소프트웨어를 통해 공장 레벨 또는 기업 전체 레벨에서 기계, 공정, 또는 부서별 에너지 사용을 시각화하고 추적할 수 있으며, 전력품질 표시와 저장 및 분석도 가능하다.
또 다양한 요금보고서 양식이 있어서 대안이 될 수 있는 요금구조 분석을 통해 비용을 최소화할 수 있는 가장 경제적인 옵션을 찾아준다.

-에너지 관리를 가능하게 하는 제품군으로는 어떤 것들이 있나.
▲ 크게 하드웨어와 소프트웨어를 다 포괄한다.
에너지 관리에서 중요한 것은 먼저, 공장의 여러 다른 섹션, 전체 공정 라인 및 모터와 같은 개별 부품 등 공장에서 에너지가 사용되는 지점이 어디인지를 파악하는 것이다. 정확성을 위해 발전소의 미터기를 추적하는 PowerMonitor(전력 모니터)를 설치하는 것이 에너지 관리의 첫 번째 단계로서, 우리 로크웰은 에너지가 사용되는 지점을 파악할 수 있게 하는 다섯 가지의 툴을 모두 제공하고 있다.
첫 번째 툴은 전압과 전류를 측정하는 PowerMonitor다. 전압과 전류를 측정하는 PowerMonitor는 소비 전력을 kW, kVAR, 또는 kVA로 표시하거나 전력 사용량을 kWh 또는 kW 수요량으로 표시한다. 일반적으로 전력 모니터는 공장의 주요 전력 공급 라인과 각 공정에 위치한다.
두 번째, 각 모터에 설치되는 과부하 계전기(Overload relay)는 공정의 각 단계에서 세밀하게 분산된 데이터(Fine-grained Data)를 제공한다.
세 번째, 가변주파수 인버터(VFD)로 모터가 가동되는 속도를 조절할 수 있다.
네 번째, PLC는 다른 기기의 데이터를 분석하고 공정을 변경할 수 있다.
다섯 번째, 분석 소프트웨어(Analytic Software)는 예정된 보고서 및 실시간 보고서 등 필요한 보고서를 작성하기 위해 데이터를 수신하고 처리한다.

-로크웰의 전력 및 에너지 관리 솔루션의 제품 포트폴리오는 어떻게 구성이 되어 있나.
▲ 우리 로크웰에서는 에너지와 관련해 에너지 사용 모니터링부터 분석, 제어, 최적화를 가능하게 하는 하드웨어와 소프트웨어를 포함한 일관된 제품과 솔루션을 제공하고 있다. 기본적인 측정 및 부하추이(Load Profiling) 어플리케이션에서 복잡한 비용계산, 전력품질의 진단에 이르기까지 제조기업의 에너지 요구를 충족시키는 효율적이고 가치 있는 제품과 솔루션들이다.
에너지 비용을 관리하고 제어하는 첫 번째 작업은 바로 에너지 사용 현황을 파악하는 것으로, PowerMonitor 시리즈가 바로 모니터링 기능을 제공하는 대표적인 제품 가운데 하나다.
이 PowerMonitor 시리즈는 기업의 전력 시스템 관련 정보를 한눈에 파악하는데 도움이 되도록 설계되어 있다. 이 제품은 기존 에너지 시스템과의 완벽한 통합이 가능하며, 로크웰 및 타사 컨트롤러와 I/O, MCC, 드라이브, HMI 소프트웨어와도 통합이 가능해 정확한 정보를 적재적소에 제공한다.  
PowerMonitor 외에도, 전력 품질 모니터링 제품군에는 CGCM(Combination Generator Control Module)과 Current Transformer, Power Portable PowerMonitor, Capacitor Bank Controller, i-Sense 전압 모니터 및 FactoryTalk EnergyMetrix 등의 제품이 있고, 전력 품질 안정화 제품군으로서 DySC, 에너지 관리 제품군으로서 FactoryTalk VantagePoint Energy 제품이 있다.

E300 과부하 릴레이는 센싱과 컨트롤, 통신모듈 이 3가지가 하나의 제품에 모듈화되어 있는 신제품이다.

-새롭게 출시된 PowerMonitor 5000과 E300 과부하 릴레이는 각각 어떤 이점을 제공하는 제품들인가.
▲ 로크웰의 PowerMonitor 제품군에는 PowerMonitor W250과 PowerMonitor 500, PowerMonitor 3000, PowerMonitor 5000이 있다.
이 가운데 무선 PowerMonitor W250은 에너지 소비 측정 기능과 자가 생성 무선 네트워크를 통한 데이터 전송 기능을 제공하는 제품으로, 내장된 CT(Current Transformer 변류기)를 통해 역률계 데이터를 무선 전송하며, 자가 생성 무선 네트워크로 간단하게 설치할 수 있다. 이 PowerMonitor W250은 설치와 운영에 필요한 네트워크 구성이 제한적이어서 설치비용과 시간을 줄일 수 있으며, 비용 효율성과 확장성을 광범위한 산업에 적용할 수 있다. 무선 기술을 통해 네트워크 구성비용을 절감할 수 있다는 것이 이 제품의 특징으로, EnergyMetrix 소프트웨어를 통해 일일/주간/월간별로 전기사용 성향에 대한 리포트를 제공한다. 또한 정밀한 하위 프로세스 계량을 통한 데이터 분석 기능을 지니고 있으며, 전기 소비 모니터링 기능을 통해 장비의 기계적 마모를 분석하고 오작동 발생 전에 수리할 수 있게 해줌으로써 결과적으로 고객의 메인터넌스 비용절감과 연결이 된다.
또 PowerMonitor 500은 차지하는 공간이 적고, LCD 디스플레이를 갖추고 있어서 에너지 사용량을 즉시 확인할 수 있으며, 새롭게 출시된 PowerMonitor 5000은 토탈 하모닉 디스토션이나 피상전력과 같은 고급 기능을 갖춘 모델로서, 전압 4개 및 전류 4개 채널의 모든 전기 주기를 모니터링하며, 60/1초의 한 사이클 안에서 1024번 샘플링을 하는 정확성이 특징이다. 사이클 당 6,000여 가지 파라미터를 계산하며, 최대 20개 이벤트에 대해 경보 구성이 가능하고, EtherNet/IP로 통신하는 차세대 전력 품질 측정기다. 또 쉐도우 미터링 기능이라고 해서 자체 고지서 발급기능도 갖추고 있다.
또 E300 과부하 릴레이는 센싱과 컨트롤, 통신모듈 이 3가지가 하나의 제품에 모듈화되어 있는 신제품으로서, EtherNet/IP를 지원한다. 원격 모니터링과 예측 가능한 트립 경고 기능, 간단한 프로그래밍, 네트워크 노드 보호, 배선 시간 단축, 간편한 유지보수, 간소화된 모델 종류가 뒷받침 되는 디자인을 원하는 고객들의 요구를 수렴해 개발된 과부하 릴레이로서, 기본 이중 포트 EtherNet/IP 옵션을 사용해 데이지 체인 방식의 연결이 가능하고, 이더넷 스위치가 필요 없어 네트워크 배선이 간편하다. 또한, 웹 서버 기능을 지원하기 때문에, 유지보수 인력은 특별한 소프트웨어 없이도 웹 브라우저를 이용해 인터넷 사용 장치에서 간단히 제품을 통합할 수 있다. 이 제품은 네트워크 노드중단 시에도 업타임을 유지하기 위해 DLR(device level ring) 네트워크 토폴로지를 지원한다.
특히 로컬 및 원격 모터 작동용으로 미리 프로그래밍된 모터 제어 로직과 함께 DeviceLogix 로직 엔진이 내장되어 있어, 자동화 시스템 통합이 간편한 것도 이 신제품의 중요한 이점 가운데 하나이며, 이 E300은 기존의 E3Plus를 대체하는 제품으로 출시가 됐다.

DySC. 제조기업에서 가동 중단 시간 및 장비 손상의 원인 중 상당 부분을 차지하는 전압 강하 및 일시적인 정전 사태를 방지해주는 전압 강하 보호기다.

-지금 얘기한 제품들 외에 전압모니터인 i-Sense와   전압 강하 보호기인 DySC가 최근 새롭게 소개가 됐는데, 간단한 설명을 부탁한다.
▲ i-Sense 전압 모니터는 전력 품질 이벤트 데이터를 받아 Ethernet 또는 모뎀 연결을 통해 i-Grid 서버로 전송하는 제품이다. 이벤트 데이터는 수집 및 분석 과정을 거쳐 이벤트 통지 형태로 가입자에게 전송되며, 휴대폰 또는 인터넷에 연결된 컴퓨터를 통해 언제 어디서나 이벤트 데이터 및 보고서를 볼 수 있다. i-Grid 이벤트 통지와 i-Grid 인텔리전트 네트워크를 이용하여 증거를 파악하고, 이벤트를 추적하고, 문제를 진단할 수 있는 것도 특징이다.
또 DySC는 제조 기업에서 가동 중단 시간 및 장비 손상의 원인 중 상당 부분을 차지하는 전압 강하 및 일시적인 정전 사태를 방지해주는 전압 강하 보호기다. 이 DySC 보호기는 최대 5초간 라이드 스루를 제공함으로써, 단시간의 완전한 전압 상실과 민감한 전자 장비의 손상을 방지하며, 장비 차원은 물론 공장 전반에 걸친 보호를 제공하는 것이 특징이다.

-타 경쟁사 대비, 에너지 효율 및 에너지 관리와 관련해 로크웰 고객에게 제공할 수 있는 차별화된 이점은 무엇인가.
▲ 앞서 설명한 대로 제품의 Full Range Line Up이다. 우리 로크웰에서는 에너지 사용 모니터링부터 분석, 제어, 최적화를 가능하게 하는 하드웨어와 소프트웨어를 포함한 일관된 제품과 솔루션을 제공하고 있다.
또 통합 아키텍처는 기존에 설치된 솔루션을 통해 에너지 사용을 모니터링하고 선도적으로 에너지 사용을 관리할 수 있게 해주며, Add on Profile로 손쉽게 통합이 가능하다.

-향후 전력 컴포넌트 제품 포트폴리오 계획은 어떠한가.
▲ 지난해를 기점으로 E300이나 PowerMonitor 5000, i-Sense, DySC 등 신제품이 대거 출시되고, 로크웰의 전 제품이 EterNet/IP로 통신할 수 있도록 기술 업그레이드가 완성이 됐기 때문에, 당분간은 신제품 출시보다는, 현재 제공하고 있는 제품군의 라인업 강화에 초점이 맞춰질 것이다.

-향후 에너지 관리와 관련된 기술 트렌드가 어떻게 전개되어 나갈 것으로 예상하나.
▲ 이미 IoT를 기반으로 제조와 정보의 통합 및 제조단과 IT단의 통합이 구현하는 커넥티드 엔터프라이즈가 빅 데이터를 통해 에너지를 통합적으로 관리할 수 있게 해주고, 운전정보를 통해 빠른 의사결정을 하게 되면, 같은 생산량을 생산하더라도 에너지를 절감할 수 있다.
향후 IoT(Internet of Things)를 기반으로 한 제어와 정보의 통합, 제조와 공장 IT단의 통합이라는 트렌드가 심화되어 나갈 것으로 예상되며, 이러한 트렌드를 주도하는 것이 바로 우리 로크웰의 커넥티드 엔터프라이즈가 될 것이다. 또한 자동화기기의 에너지 관리 역량을 향상시켜주는 CIP Energy 채택이 확대될 것으로 예상이 된다.

Factory Energy Metrix를 이용한 에너지 사용량 시각화.

-커넥티드 엔터프라이즈와 관련한 로크웰의 에너지 비즈니스 전략은 무엇인가.
▲ 현재 시스코의 IoT가 산업과 커머셜 전 영역에 걸쳐 커다란 변혁을 가져오고 있다. 제조분야에서는 이 IoT를 기반으로 한 제어와 정보단의 통합, 제조와 공장 IT단의 통합이 거스를 수 없는 트렌드로 자리 잡아 가고 있으며, 이 중심에 우리 로크웰의 커넥티드 엔터프라이즈가 있다.  
우리 로크웰에서는 과거와 마찬가지로, 에너지 효율 개선에 통합 아키텍처의 기능을 활용함으로써, 통합 에너지 관리를 가능하게 하는 비즈니스를 전개해 나갈 예정이며, 제조와 정보의 통합 및 제조단과 공장의 IT단의 통합이 구현하는 커넥티드 엔터프라이즈가 빅 데이터를 통해 에너지를 통합적으로 관리할 수 있게 해주고, 운전정보를 통해 빠른 의사결정을 하게 되면, 같은 생산량을 생산하더라도 에너지를 절감할 수 있게 해준다는 콘셉트를 알리는데 역량을 집중할 예정이다.
이러한 트렌드에 맞춰 FactoryTalk 소프트웨어를 활용한 에너지 인텔리전스 전략이 더욱 중요해지고 있으며, PowerMonitor와 같은 PEMS(전력 및 에너지 관리) 제품 역시 이 커넥티드 엔터프라이즈를 효과적으로 구축할 수 있는 방향으로 제품개발과 비즈니스가 전개되어 나갈 것이다.