배경

1970년대 후반, 세계적으로 인정받는 한 다국적 브랜드가 한국 계열사를 설립하고 비즈니스 운영을 위한 굳건한 기반을 다지기 위해 현지 공장과 지점을 통해 전국적인 영업망을 구축하기 시작 했다.

그리고 채 20년도 지나지 않아, 추가적인 공장들과 연구센터가 문을 열었고, 이 기업은 연구, 제조 및 영업으로 구성된 완전한 비즈니스 운영 체제를 갖추게 되었다. 현지 팀들은 모기업의 광범 위한 브랜드들을 현지에 성공적으로 안착시켰다.

1999년, 이 기업은 제조 역량을 통합했다. 각 공장들은 효과적 으로 운영되고 있었지만, 이 통합과 환경 규제 강화로 인해 보다 효율적인 에너지 모니터링 솔루션이 절실히 필요해졌다.

도전 과제

에너지 리소스 데이터에 대한 인식과 가시성 향상은 전략적 에너지 관리를 위한 기반이 된다. 이 글로벌 제조업체는 에너지가 언제, 어떻게, 어디에 사용되는지를 이해하는 것이 중요하다는 사실을 깨닫고 다음 목표를 세웠다.

•에너지 절감 노력의 범위 지정
•핵심 지표 정의
•적절한 측정 방법 구현

에너지 정보와 생산 정보를 통합함으로써, 이 기업은 어떻게 에너지가 수익성에 영향을 미치는지, 그리고 에너지 관리를 개선 하면 어떻게 생산을 향상시킬 수 있을지에 대해 보다 나은 통찰을 확보하고자 했다.

이 제조업체는 전기, 천연 가스, 증기 등 모든 에너지 소스로부 터 데이터를 수집하여, 분당 또는 수요 기간당 관리가 가능하도록 데이터베이스로 전송해주는 모니터링 시스템을 원했다. 또한 작업자들이 데이터를 이용 및 처리하고, 선별된 트렌드에서 자동 경보를 활용할 수 있도록 해주는 시스템이 필요했다.

에너지 모니터링을 통한 공장 성능 향상(사진. 로크웰 오토메이션)

고객은 로크웰 오토메이션에 세 가지 우선순위를 제시했다.
• 시스템이 ISO50001 에너지 관리 표준에 기반하여, 수치로 문맥화될 수 있는 체계적인 에너지 데이터를 제공할 것 - 작업자가 에너지 소비를 사전 대응적으로 관리하고 정해진 기준을 벗어 나는 경우 즉각적으로 대응할 수 있도록 지원
• 실시간 모니터링에 기반해 에너지 소비를 관리하고 계량기 검침이 아니라 자동 데이터 수집을 통해 실제 절감 혜택을 실현할 것
• 에너지 소비 보고와 이산화탄소 배출 감소를 통해 정부의 에너지 정책에 손쉽게 부응할 수 있도록 하고 기업의 친환경 경영 이미지 를 강화해줄 것

이외에도, 고객은 전국 모든 시설에 새로 설치된 이 솔루션이 위치와 시간에 상관없이 실시간 운영 데이터를 공유할 수 있길 기대했다.

솔루션

고객은 FactoryTalk 소프트웨어 스위트에 기반한 에너지 모니 터링 시스템을 선택했다. 이 소프트웨어는 로크웰 오토메이션의 Logix 컨트롤 플랫폼과 직접 통합되어 실시간 에너지 데이터에 대한 액세스를 제공한다.

공장 현장의 그래픽 디스플레이를 위해서는 FactoryTalk View Site Edition과 FactoryTalk ViewPoint가 사용됐다. 이중화 서버 를 갖춘 이 HMI(휴먼 머신 인터페이스) 소프트웨어는 전기 및 에너지 소비 데이터에 대한 포괄적이며 정확한 조망을 제공하여 보다 효율적인 공장 운영과 웹 클라이 언트 관리를 가능하게 해준다.

컨트롤러에서 얻어진 정보는 로크웰 오토메이션의 FactoryTalk VantagePoint Energy 포털로 전송된다. 이 포털은 데이터에 대한 고급 보고 및 분석 기능을 통해, 기초 데이터를 실행 가능한 정보로 전환하여 공유 가능한 대시보드에 표시해준다.

이러한 정보를 통해 생성된 트렌드 보고서에 기반해, 작업자들은 시스템이 자동으로 대응하도록 설정할 수 있다. 그뿐만 아니라, 작업자는 공장 전체의 생산 자산과 측정된 에너지/소비 데이터를 집계하여 에너지 소비를 모니터링할 수 있다. 에너지와 생산 정보가 연결되면 작업자가 정확한 정보에 기반하여 장비와 생산에 대한 결정을 내릴 수 있게 되어, 에너지 비용이 절감되고 생산이 향상된다.

FactoryTalk VantagePoint Energy는 주요 작업장이나 부수 작업장 수준에서 에너지 소비를 측정하고, 이를 전사적인 에너지 소비로까지 확장하는데 중점을 둔다. 에너지 소비에 급작스러운 변동이 생기거나 예측하지 못했던 상황이 발생하는 경우, 작업자 들은 통제실이나 작업장에서 수동으로 모든 시스템을 조정할 수 있다.

가시성을 향상시키고 제어 시스템으로부터 실행 가능한 에너지 정보를 도출하기 위해, 라인 당 컨트롤러(PLC)로부터 최대 10,000개의 데이터 태그를 수집하는 FactoryTalk Historian 소프트웨어가 사용됐다. 이 소프트웨어는 작업 스테이션 온도, 습도, 이산화탄소 농도 및 기타 환경 데이터를 수집한다.

이 시스템은 일정 기간 동안 공장에서 사용되는 전기, 가스 및 증기 데이터를 가시화해준다(사진. 로크웰 오토메이션).

시설들에는 여러 스테이션에 걸쳐 약 100,000개의 I/O점을 갖춘 Allen-Bradley ControlLogix L71이 사용됐다. 보통 스테 이션 한 곳에는 컨트롤러 2쌍이 통신 컨트롤러로 사용되어, 공장 내 다양한 장치들로부터 데이터를 수집 및 종합한다.

이 시설들에는 또한 여러 대의 Allen-Bradley 스위치가 사용됐다. Stratix 5400 산업용 매니지드 스위치는 계층 2 스위칭과 계층 3 라우팅을 지원하여 확장성을 강화해주며, 다수의 네트워크 설정을 지원할 수 있는 다재다능한 역량을 보유하고 있다.

Stratix 5700은 확장 가능한 소형의 계층 2 매니지드 스위치로, Cisco 기술이 적용되어 작업자들이 FactoryTalk View 페이스플레이트와 애드온 프로파일을 활용해 설정과 모니터링을 간소화할 수 있도록 해준다.

Stratix 2000 언매니지드 스위치 제품군은 100MB 또는 1Gb 속도의 구리 및 광섬유 포트(SFP)를 사용해 네트워크의 유연성과 성능을 향상시켜 준다. 이 스위치는 확장된 온도 작동 범위를 제공하는 환경 보호 등급 IP30의 산업용 외함을 제공한다. 이는 플러그 앤 플레이 형식의 간단하고 손쉬운 통합을 가능하게 해준다.

PowerMonitor500의 에너지 계량 데이터를 활용하여 이 기업 은 공장과 기업 전반에서 에너지 소비에 대한 보다 큰 가시성을 확보했다. PowerMonitor 500은 작업자들이 추가적인 HMI 컴포넌트 없이 현장에서 에너지 데이터를 직접 조회할 수 있도록 해준다. 즉각적이고 정확한 하위 계량 데이터가 표시되는 이 공간 절약형 디스플레이를 통해 작업자들은 전력 소비량, 주요 부하, 전력 피크 시간대를 간단하게 파악할 수 있다.

결과

시스템 아키텍처에 FactoryTalk 소프트웨어 스위트를 구현한 후, 작업자들은 전체 시스템의 운영에 대한 가시성을 향상시켰다. 다양한 트렌드에 기반해 시스템 성능을 조절할 수 있게 되어, 고객은 에너지 사용량을 연간 약 10% 이상 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이외에도, 작업자들은 로크웰 오토메이션의 솔루션이 제공 하는 유용한 보고서, 대시보드 및 KPI를 효과적으로 활용해 공장 전반에서 에너지 정보를 공유하고, 비용을 절감할 수 있게 됐다.