[첨단 헬로티]
이코스트럭처(EcoStruxure)라는 개방형 플랫폼이다. 중국에서 가장 큰 철강 회사인 바오스틸의 압연 공정에 이 플랫폼을 적용함으로써 인건비, 에너지 비용, 생산과 재고의 불일치로 인한 여러 가지 문제점을 해결하고 약 30%까지 생산성을 향상했다. 스마트 팩토리를 위한 슈나이더의 이코스트럭처에 대해 슈나이더일렉트릭코리아 김경록 대표가 ‘스마트제조 국제컨퍼런스 2017’에서 발표한 강연 내용을 정리했다.[편집자주]
▲ 슈나이더일렉트릭코리아 김경록 대표
현재 약 200억 개의 기계, 공정 데이터, 디바이스들이 인터넷에 연결되어 있다. 이런 추세라면 2025년까지 약 500억 개에 연결된다고 한다. 과거 20년 전의 ‘Internet to People’에서 지금은 ‘Internet to Machine’, ‘Machine to Machine’인 시대에 살고 있는 것이다.
디지털 기술의 주축은 사물인터넷
디지털 기술의 가장 큰 주축은 사물인터넷이다. 사물인터넷에서 모바일 유저 인터페이스를 사용할 수 있게 데이터를 취득하고 그 데이터를 활용할 수 있는 모바일 기술이 지속적으로 진화하고 있다. 또한, 데이터 컴퓨팅에 대한 경제적인 효용성과 편리성이 과거 10년 전보다 6~70배 이상 진전이 됐다. 이것은 우리가 운용하는 공정이나 기계에 디지털화를 가속화하고 있다.
또 하나는 전력 측면에서 맥락을 이해하면 좋을 것 같다. 신재생 에너지의 급속적인 발전에 따라 신재생 에너지 가격이 5년 전보다 절반으로 떨어지고 저장장치도 지난 10년 동안 가격이 3분의 1정도 낮아졌다. 전력망도 중앙 공급식에서 분산형 시스템으로 전환되고 있으며, 운용기술도 디지털 솔루션을 통해 이루어지고 있다.
에너지, 오토메이션, 소프트웨어 & 애널리틱스 등 각각의 레벨 기술과 융합기술을 통해서 과거 현장에서 분리되어 운용됐던 SCM, MES, ERP 등의 정보기술과 운용기술이 융합되는 디지털 시대가 됐다. 이를 통해 에너지율이 공장과 기계에 최적화를 실현할 수 있게 된다.
슈나이더 일렉트로닉스는 각 레벨에 대한 전문기술, 그리고 융합기술을 가지고 전 세계 70%의 에너지 소비에 해당되는 빌딩, 일반 산업 공장, 인프라스트럭처, 데이터센터의 솔루션을 공급하고 있다.
에너지 수요는 앞으로 50% 정도 증가할 것으로 보는데, 그중에서도 전기에너지에 대한 수요 증가는 2배 이상 빠를 것이다. 또한, 사람인터넷보다 사물인터넷에 연결되는 속도가 20배 이상 빠를 것이고, 앞으로 2040년까지 새롭게 설치되는 발전소와 전력 설비의 70%는 신재생 에너지를 기반으로 갈 것이다.
시장 조사 회사인 맥킨지에 따르면, 전 세계 35~40%의 에너지를 사용하고 있는 일반 빌딩에 디지털 기술을 투자했을 때 투자 대비 수익을 회수하는 기간은 종래의 기술을 투자한 것보다 4배 정도 빠를 것이라고 한다. 일반 산업 설비도 운용 기술을 디지털화함으로써 30% 이상 향상할 수 있다.
다음으로 스마트 머신, 스마트 팩토리에 대한 설명이다. 스마트 기술을 통해서 공장을 설계하고 엔지니어링할 때 많이 느끼겠지만 가장 큰 비효율화가 개념 설계, 기본 설계, 상세 설계에서 발생된다. 이러한 것을 스마트 디자인이나 스마트 엔지니어링을 통해서 약 30% 자원을 효율화할 수 있다. 또한, 스마트 시운전 설치도 디지털 기술을 통해서 최대 40%까지 절약이 가능하다.
그동안 여러 가지 기술 발전과 진보가 있었는데, 증강현실에 대한 좋은 예를 소개하겠다. 통계에 따르면, 공장이나 기계에 문제가 발생했을 때 50%는 폴트 로케이션을 찾는 데 시간을 쓴다고 한다. 폴트 로케이션을 찾게 되면 조치는 빠르다. 그러나 그것을 찾아내는 게 어렵다. 그래서 증강현실에 모든 폴트 로케이션이나 정확한 시퀀스를 데이터화해서 가압되어 있는 조작 패널을 열지 않고도 유지보수를 할 수 있다. 또한, 전기 관련 사고에 대해서도 디지털 기술을 활용해 예방할 수 있다.
또 다른 예로, 가상현실을 통해서 오퍼레이터를 교육할 수 있다. 예를 들어, 오일&가스 경우는 숙련된 엔지니어나 경험이 많고 지식이 많은 전문가들이 현장에 투입되는데, 우리 사회가 고령화에 접어들면서 엔지니어들도 고령화가 되고 퇴직이 가속화되면 회사의 지식 자본들이 누수가 발생한다. 그래서 가상현실은 향후에 있을 수 있는 상황을 미리 학습하는 솔루션이 되겠다.
IoT기반 플랫폼 ‘이코스트럭처’
대표적인 솔루션으로 이코스트럭처(EcoStruxure)라는 개방형 플랫폼이 있다. 슈나이더는 지난 10년 동안 이코스트럭처라는 IoT 기반의 플랫폼 아키텍처를 처음 출시하고 많은 보강을 거치면서 2016년에 재 출시했다. 구조를 보면, 이 플랫폼은 최 하부에 커넥티드 프로덕츠가 있으며, 여기에는 전력, 제어기, 전력 계정반, 변압기, 드라이브, 센서, PLC, HMI 등 약 2만여 개의 제품들이 있으며, 이 모든 제품은 개방형 IoT를 기반으로 출시됐다.
이러한 하드웨어에서 발생한 데이터는 클라우드와 같은 상위 서버를 통해서 정보화되고, 벤치마킹 모델링 스케줄링 플레이닝을 통해서 서비스 비즈니스로 이동하게 된다. 중간단에는 엣지 컨트롤이 있으며, 엣지 컨트롤은 대부분 고객이 미션 크리티컬 고객이다. 데이터센터, 오일&가스, 인프라스트럭처, 기타 등등에서는 혹시나 있을지 모르는 통신에 의한 에러나 장애, 서버에 문제가 발생했을 때 로컬 컨트롤에 운용의 지속성이 확보되어야 한다. 그래서 이 레이어에는 로컬 컨트롤할 수 있는 시스템과 장비들이 지원된다.
마지막으로 상위에는 앱 분석과 서비스 레이어가 있다. 슈나이더는 지난 5년 동안 70여 개의 소프트웨어 회사와 빅데이터 분석회사를 인수합병하면서 모든 데이터를 서비스화할 수 있는 플랫폼을 만들었다. 그래서 전체 시스템이 엔드투엔드, 사이버 시큐리티, 클라우드 혹은 On Premise로 고객 데이터센터에 연결되어서 사용할 수 있게 구성됐다.
대표적인 사례를 보겠다. 중국에서 가장 큰 철강 회사인 바오스틸의 압연 공정은 상당히 많은 자동화가 이루어졌으나 여전히 인건비, 에너지 비용, 생산과 재고의 불일치로 인한 여러 가지 문제점이 있었다. 이 회사는 슈나이더의 이코스트럭처 전체 레이어를 통해서 약 30%까지 생산성을 향상했다.
우리는 지금 4차 산업혁명이라는 큰 변화의 중심에 있고, 여기서 무엇을 해야 할지 걱정과 고민을 많이 한다. 그 해답은 2가지인 것 같다. 첫째는 어떤 목적으로 어디서부터 설계해서 스마트화해 나가야 할 것인지에 대한 전문가의 조언을 얻는 것이 중요하다. 둘째는 스마트화가 마치 모든 디바이스나 소프트웨어, 공장 설비를 완전히 바꿔야만 하는 것이 아니란 점이다.
기존 공장에는 PLC, HMI, SCADA, 컨트롤러, 또는 데이터를 만들고 저장하는 기계들이 많이 있다. 그것들이 서로 연결되지 않거나 이종의 통신이 불가능해 데이터가 정보화되지 못한 것 뿐이다. 기존에 있는 데이터를 컨트롤러에서 최대한 정보화시킬 수 있는 방법을 찾고, 그것을 소프트웨어를 통해서 서비스하고 새로운 비즈니스 모델을 만드는 것이 스마트 팩토리라고 본다.
