Opinion

공정 계기 및 자동화 분야의 사물인터넷

Jim Cahill

에머슨 프로세스 매니지먼트 Chief Bloger        

공정 계기 및 자동화에 대해다룬 서적이나 웹사이트, 소셜 채널을 보다 보면 사물인터넷(IoT) 또는 산업용 사물인터넷(IIoT)이 최근 화제의 중심에 있음을 알게 됩니다.

마이크로프로세서 내장형 센서와 조작부는 이미 우리 업계에 자리 잡은 지 오래이며, 인터넷은 수집되고 처리된 데이터를 활용할 수 있는 훨씬 더 큰 가능성을 열어 보였습니다. 에머슨의 퍼베이시브 센싱(Pervasive Sensing) 전략은 전문지식과 더불어 인간 중심 설계(HCD)에 기반한 분석 소프트웨어를, 혁신적인 센서에 접목하여 사물인터넷에 생명을 불어넣습니다.

저는 사물인터넷과 퍼베이시브 센싱 전략에서의 사물인터넷 활용을 주제로 에머슨의 Bob Karschnia가 쓴 글을 우연히 접했습니다. 이런 선진 기술이 제조자와 생산자에게 의미하는 바를 설명한 글이었습니다. Bob은 이 퍼베이시브 센싱 장치가 제공하는 추가 정보가 생산시설의 성능, 안전성, 신뢰성 및 에너지 효율을 자동으로 향상시키는 방법을 제시한다는 사실에 주목했습니다.

이러한 향상을 이끄는 요인은 다음과 같습니다.

- 배터리로 움직이는 무선 장치이므로 전보다 훨씬 비용 효율적으로 센서(사물)에서 데이터 수집

- 근거리나 원거리 데이터의 효율적 분석을 도모하는 해당 분야 전문지식을 활용한 전략적인 데이터 해석

- 업무 지향적 HCD를 기반으로 한 실행 가능한 정보를 공장 직원이나 공급업체에서 파견한 전문가 등 적임자에게 적시에 제공

- 직원이 시정 조치를 취한 부분이 있다면 반영하여 성능 향상으로 연결

사물인터넷은 압력, 수준, 유량, 온도, 진동, 음향, 위치, 분석 및 기타 센서가 데이터를 수집하고, 수집된 정보를 유/무선 네트워크를 통해 제어 및 모니터링 시스템에 전송하는, 센서 레벨부터 시작됩니다.

지난 몇 년에 걸쳐 등장한 무선, 자가발전, 비해체, 무보정, 무보수형 센서 덕분에 생산 공정은 수천 개의 센서에 담긴 정보를 비용 효율적으로 제어하고 모니터링 시스템에 전송할 수 있게 되었습니다. 이 센서는 시설 내에서의 사물인터넷 생성을 지원하고 사물인터넷 운용 및 유지보수 인력의 전체 공장 운용에 대한 이해를 돕습니다.

이 제어 및 모니터링 시스템에는 분산 제어 시스템(DCS),자산 관리 시스템, 전사적 자원관리(ERP)시스템 및 진동 감시 솔루션 같은 특수 소프트웨어가 포함됩니다. 제어 및 모니터링 시스템에 내장된 전략 알고리즘과 전문지식을 통해 적임자의 판단을 위한 이해 및 실행 가능한 데이터가 생성되며, 그 방식은 기본적으로 다음 두 가지로 나누어집니다.

- 수집된 정보가 공장 직원에게 전달되면 직원이 어떤 조치를 취할 것인지 결정

- 사전적 조치 실행

첫 번째 사례는 열교환기의 입구 및 출구 온도와 더불어 유량 정보를 DCS 조작 화면에 표시하는 경우입니다. 플랜트 내부 인력들은 열교환기가 설계대로 작동하고 있는지 확인하는 데 이 정보를 활용할 수 있습니다.

두 번째 사례에서는 특수 소프트웨어가 입구/출구 온도차를 계산하고 유량을 결정하고, 정보를 계속 분석하여 분석된 정보를 목표치와 비교할 수 있습니다. 이 분석은 예측 유지보수의 형태로, 심각한 성능 저하가 발생하기 전에 열교환기 오염을 밝혀내 이 상태를 공장 직원에게 알릴 수 있습니다.

원격 전문가는 이 상태를 모니터링하며 시설과 상의 하에 유지보수 서비스를 수행할 수 있습니다. 퍼베이시브 센싱은 전 세계 생산시설의 에머슨 무선 센서에서 제어 및 모니터링 시스템에 연결되어 43억 시간 이상 활발하게 사용되며 향상된 플랜트 성능을 전달합니다.