“실시간 정보 통해 최대 역량 끌어내는 것이 스마트 플랜트”

무선제어, 전기설비 통합관리 등 기술 발전 필요

황선부 부장이 말하는 현재 수준의 스마트 플랜트는 실시간 현장정보를 통해 사전예방진단, 예지인지기능 등을 가능하게 하고 플랜트의 모든 역량을 최고로 끌어올리는 것이다. 그것을 가능케 하는 것은 스마트한 현장계기와 필드버스, 무선 등이다. 이후 한 단계 더 발전한 스마트 플랜트는 세이프티, 전기설비 통합관리, 무선제어 등의 발전을 통해 구현이 가능하다고 그는 설명한다.

스마트한 플랜트란 무엇이라고 생각하나?

스마트하지 않은 것과 스마트한 것의 차이를 생각해보면 어느 정도 해답을 찾을 수 있다. 플랜트는 어떤 제품을 만들어내는 시설로, 그 제조 방법론에서 스마트한 구성과 그렇지 않은 구성은 어떤 차이가 있고, 변화 과정은 어떤 단계를 거쳐 왔는지, 향후에는 어떻게 될 것인지 등을 고민해보면 된다.

예를 들어 패션에 대한 트렌드는 고객이 만드는 경우도 있지만, 디자이너나 의류제조사에서 주로 이끌어간다. 방직기술, 디자인 등 기본적인 요소가 발전해가면서 트렌드가 변화하는 부분이 강하다. 이처럼 스마트한 플랜트도 관련 분야의 메이저 회사들이 사용자의 의견을 토대로 트렌드를 만들어가고 있다고 본다.

결론적으로 말해, 스마트 플랜트라는 것은 다음과 같다. 예전에는 플랜트에 생산목표가 있으면, 그것을 달성하는 데만 모든 포커스들이 맞춰져 있고 그 이상은 생각지 못했다. 단순히 생산에 치중했고 추가적인 것은 생각할 여지가 없었다. 그런데 스마트 플랜트는 실시간 현장정보를 통해 사전예방진단, 예지인지기능 등을 가능하게 하고 플랜트의 모든 역량을 최고 수준으로 끌어올리는데 초점이 맞춰져 있다.

스마트한 플랜트가 가능하게 된 배경은?

돌이켜보면 지금의 스마트한 플랜트는 현장계기에 소프트웨어가 접목되면서 서서히 기반이 형성됐다고 할 수 있다. 트랜지스터, IC 집적회로, 마이크로프로세서 등이 차례대로 만들어지면서 소프트웨어를 제어기기, 현장계기 등에 탑재할 수 있었기 때문이다. PLC, DCS 등 제어기기에 소프트웨어가 적용된 시기는 1980년대부터고, 현장계기들은 1990년대에 소프트웨어가 탑재된 것이 등장하기 시작했다. 이렇게 되면서 기존의 스마트하지 않은 아날로그 타입의 계기들이 가지고 있었던 여러 가지 한계를 극복할 수 있는 방법을 찾을 수 있게 된다. 이것이 스마트한 플랜트의 유아기 정도이고, 보다 실질적인 스마트 플랜트는 사용자와의 인터페이스 기능이 추가되면서 가능하게 됐다고 볼 수 있다. 바로 최적화된 운영에 관한 것이다.

플랜트에 DCS가 도입되면서 본격적인 스마트 플랜트로의 변화는 시작됐다고 할 수 있다. 그때까지 현장계기들은 아날로그 기반에서 벗어날 줄 몰랐다. 고객들이 변화보다는 문제가 발생하는 것에 민감했기 때문이다. 그러다가 개선된 솔루션들이 늘어나기 시작하고 더는 변화를 늦춰서는 안 되겠다는 분위기가 형성되면서 시장에 봇물이 터졌다. 특히 산업용 통신 프로토콜인 HART(Highway Addressable Remote Transducer)가 등장하면서 각 사마다 다른 규격의 제품을 호환시켜 줄 수 있는 표준으로 인기를 더했다.

HART 덕분에 기존의 현장계기들은 아날로그 기능을 그대로 유지하면서, 성능과 기능 향상되는 결과를 가져왔다. 여기에 사용자 커뮤니케이션이 더해지면서 원하는 기능 등을 최대한 활용할 수 있게 했다. 이러한 내용들이 1990년대 초에 만들어져서 1990년대 말부터 본격적으로 적용됐다. 결국 표준화된 스마트 현장 기술의 효시가 HART라 볼 수 있다. 현재 HART는 관련 시장에서 90% 이상을 쓰고 있다고 볼 수 있다.

그러나 사실 HART도 진정한 의미의 커뮤니케이션은 아니다. 더 실질적으로 프로세스를 처리하는 기술을 통신으로 하게 된 것이 파운데이션 필드버스, 프로피버스 등이 적용되면서 부터다. 이러한 것들은 1990년대 후반부터 2000년대까지 도입됐다.

그리고 이러한 필드버스를 적용하는 사례도 급격히 늘어가고 있다. 국내보다는 외국 쪽에서 강한 경향을 보이고 있다. 국내에는 3~4년 전만 해도 소수의 사례밖에 없었으나 최근에는 10여개 이상의 플랜트가 가동 중에 있다. 3~4년 전만 해도 우리가 제품을 알리기 위해 노력했지만, 지금은 사용자들이 플랜트 설계 시작부터 필드버스를 고려하는 수준까지 도달했다.

스마트 플랜트가 줄 수 있는 이점은?

통신을 통해서 현장계기나 설비들이 사용자에게 줄 수 있는 정보는 크게 2가지 측면이 있다. 하나는 실제 프로세스를 제어하고 모니터링하는데 필요한 정보고, 또 하나는 유지보수를 위한 정보로, 오늘 얘기의 주제라고도 할 수 있다.

예전의 플랜트들은 필요한 기능을 구현하는 데만 급급했다고 보면, 지금은 기능을 통해서 플랜트가 가진 모든 역량을 최대한 발휘할 수 있는 것이 중요하다. 예를 들어 이제 플랜트의 생산성을 향상시키려면 생산성에 저하를 가져올 수 있는 요인이 무엇인지를 생각해야 한다. 예상하지 못했던 공장의 가동중지, 적절하지 못한 프로세스, 최대 효율을 내지 못하는 이유 등을 사용자는 정확히 알 수 없는 상황이다.

공장이 정지하지 않고 최대의 성능을 내기위한 원인들을 살펴보니, 현장계기들의 운영이 적절치 못한 부분이 가장 많았다. 그래서 현장계기를 유지보수하기 위한 시간, 인력 등이 필요했다. 이런 부분을 스마트 플랜트 기술이 적용되면서 보다 손쉽게 해결할 수 있게 됐다.

이전에는 현장계기가 정상적인 운영 중인지 판단하기가 매우 어려웠다. 그래서 효율이 떨어질 수밖에 없었다. 이제는 실시간 정보를 파악할 수 있게 되면서 사용자들이 적절한 조치를 취할 수 있게 된 것이다. 예를 들어 매우 중요한 공정에서 파이프에 문제가 생겨서 가스가 누출되는 상황이 있다. 이는 문제가 발생하기 전까지 어떤 조짐을 보이면서 진행된다. 사용자들이 실시간으로 미리 이러한 조짐을 알게 되면서 조치를 취하게 되면 결국 문제는 발생하지 않게 되는 것이다.

이런 세세한 부분들이 하나하나 쌓이면서 현장계기들이 하나씩 개선되다보니, 에머슨의 사례 중에서 3% 이상의 실제 성능 향상을 보이는 경우가 많다. 3%는 굉장한 수치라 할 수 있다.

앞으로의 스마트 플랜트는 어떤 변화가 있을까?

통신에서 무선이 대세로 떠오른 만큼 이것이 적용되는 단계가 진행될 것이다. 무선 도입이 가장 늦은 곳이 프로세스 산업이다. 실질적으로 관련 시장에 무선이 도입되면서 국내에도 2~3년 전부터 이를 알리고 있는데, 실제 사용자들도 유선보다 편리하다는 것을 알고는 있지만 적용에는 신중한 입장을 보이고 있다. 무선 전화의 통화 중에 통신이 끊어진다면 별다른 문제가 없어도, 프로세스 산업에선 큰 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 즉 안정성, 신뢰성, 보안 등의 이유로 도입을 주저했다.

최근 들어 무선기술은 서서히 적용범위를 확장하고 있다. 아직까지 제약은 있지만 무선을 도입해서 얻을 수 있는 효과는 무궁무진하다. 결국 시간이 필요하겠지만, 프로세스 산업에 무선은 결국 대세가 될 것이다.

현재 무선은 주로 어떤 부분에서 적용되고 있나?

무선은 아직은 모니터링 분야에 국한해서 적용되고 있다. 무선 도입의 상황을 2가지로 생각해 보자. 새로 짓는 플랜트에 무선을 도입하는 것은 크게 어려운 일이 아니다. 어느 현장에도 쉽게 도입을 고려할 수 있다. 기존 플랜트 중에서는 스마트한 기능을 가질 수 있는데도 장비 추가를 위한 배선 등에 문제가 있어 하지 못하는 곳에서의 도입도 있다. 여기서는 유선 HART 계기에 무선 어댑터를 장착해 계기를 감시하고 조치하는 것이 가능하다. 그리고 평소 관심은 있었는데 무선이 아니라면 설치에 많은 비용이 필요했던 측정 포인트들이 있을 수 있다. 측정 포인트가 이동하거나 회전하는 곳 등에도 무선으로 편리한 모니터링이 가능하다.

이처럼 무선은 이전에 하지 못했던 사용자가 궁금하고 가려웠던 부분을 해결하는 것이 가능하다. 때문에 앞으로의 스마트 플랜트의 핵심은 무선이라 할 수 있다. 이를 통해 현장계기의 모든 정보를 가져오면서 플랜트의 모든 문제를 해결할 수 있게 되는 것이다. 특히, 유선은 일부분 설치가 불가능했으나 무선은 전체 플랜트 커버가 가능하다는 장점이 있다.

무선 이외의 이슈가 있다면?

얼마 전 있었던 IEC TC65 한국 총회에서 보면, 기존의 안전 관련 기술의 방향이 기기 위주에서 기능 위주로 보완되고 있으며, 기 설치된 시스템 및 기기에 대한 지속적인 유지보수와 관련된 내용이 새로운 이슈가 되고 있는 것 같다.

이는 결국 플랜트 운영 중에 일어날 수 있는 문제점을 최소화하자는 것에 목적이 있다. 어떻게 하면 플랜트 운영을 최적화할 수 있냐에 대한 얘기인 것이다. 결국 스마트 플랜트는 지금 가능한 기술을 전부 투입해서 모든 것을 얻어낼 수 있는 방향으로 나아가는 것이다.

스마트 플랜트는 더 깊숙한 분야까지 전 과정에 걸쳐서 관리해야 한다. 이는 기존에 프로세스를 제어하는 기술이 어느 정도 수준에 올라 포화상태이기 때문이다. 기존에 생각했던 것 이외의 요소를 관리해 전체 성능을 향상시키는 방법을 찾아야 한다.

스마트 플랜트 도입에 있어 걸림돌이 있다면?

사용자 입장에서의 걸림돌은 프로세스 산업에 종사하는 인력들이 변화를 두려워하는 것이다. 우리나라에선 새로운 기술이 있다고 해도 가장 먼저 도입하는 것은 주저한다. 이 부분은 공급자가 얼마나 사용자에게 신뢰를 주고 장점을 인식시키느냐에 성패가 좌우될 것으로 본다.

앞서 말했던 플랜트에 필드버스를 고려하기까지는 10년 정도의 시간이 필요했다. 그러나 무선은 그보다는 빠른 3~5년 후에는 안전과 관련된 특정 부분 외에 일반적인 모니터링, 크게 중요하지 않은 컨트롤 포인트 등에서 쉽게 도입, 적용할 수 있을 것이다.

향후 스마트 플랜트를 위해 더 발전해야 할 기술은?

우선은 프로세스 산업에서 전기 설비와 관련된 부분이다. 예를 들어 프로세스 산업을 위한 모터 오퍼레이션 밸브(MOV), MCC 같은 전기설비도 같이 통합해서 할 수 있는 솔루션을 준비하고 있다. 아직까지 개발이 미진한 상태인데 이 부분이 보완되면 전기설비도 통합관리를 할 수 있어 플랜트의 거의 전 분야를 커버하는 것이 가능하다.

또 하나는 무선으로 플랜트를 제어하는 부분이다. 관련 기술들이 빨리 개발돼서 무선으로도 플랜트 제어가 가능할 솔루션이 나와야 할 것이다. 그것이 가능하게 되면 사용자들이 원하는 기능을 구현할 수 있는, 보다 발전한 스마트 플랜트가 만들어지는 것이다.

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