더 디테일한 제어, 더 효율적인 데이터 관리 등도 중요

이장섭 차장이 설명하는 스마트한 공장은 더 디테일한 제어, 더 효율적인 데이터 관리, 에너지의 최적화 사용, 표준화된 소프트웨어를 통한 제어, 안전성과 생산성 및 효율성이 증대되는 공장을 구현하는 것이다.

산업자동화에서 스마트한 솔루션이란 무엇이라고 생각하나?

스마트한 솔루션은 2가지로 나눌 수 있는 것 같다. 하나는 인공지능처럼 사람의 지능을 배치해서 구현해주는 것이고, 또 하나는 기존의 제품에서는 생각하지 못했던 혁신적인 것을 제공해주는 것이다.

산업자동화에서 가장 어려운 부분은 프로그래밍을 하는 인력의 경력, 스타일 등에 의해서 프로그램이 달라지는 경우가 많다는 것이다. 그런 것들을 표준화하는 것이 스마트한 공장을 이끌어내는 하나의 스마트한 솔루션이 될 수 있다. 그래서 프로그램과 HMI와 기계적인 타임차트에 의해서 주어지는 동작들을 자동으로 프로그램을 생성하는 소프트웨어 애플리케이션이 있다. 프로그램 생성 후에는 잘 됐는지 기계적인 데이터와 연동해서 시뮬레이션을 실시한다. 프로그램을 통해 80% 정도 시뮬레이션을 진행하고, 현장에서는 20% 정도 디버깅 과정을 거치면, 기존의 현장 시뮬레이션에 비해 시운전이 크게 빨라진다. 표준화로 이것이 가능하게 되는 것이다. 여기에는 PLM 영역까지 통합된다고 볼 수 있다.

또 하나는 제품 관점에서 개선하는 부분이 있다. 클래식한 패널 구성, 동력 분기, 모터 제어하는 마그네틱 회로, EOCR, 인버터 등 전형적인 제품들을 개선하는 것이다. 대표적인 것이 스마트 MCC로, 모터를 보호하고 감시하며 PLC와 별개로 제어할 수 있는 하드웨어가 종합적으로 구성된 것이다. 기존에는 마그네트 용량별로 모터를 설치하고, 과부하를 체크하는 EOCR을 달고, 인버터까지 설치하던 것이, 스마트 MCC 하나만으로 대체되는 것이다. 또한 일부 I/O까지도 대체가 가능하다. 진단, 보호 기능도 있고 패널의 축소도 가능하다.

그리고 최근에는 에너지 절감 솔루션이 가장 이슈다. 솔루션 자체는 뛰어난데, 한국시장에서의 성장 가능성은 신중하게 접근할 필요가 있다. 왜냐하면 기본적으로 한국의 산업에서 경제부흥을 일으켰던 부분들이 에너지 절감과 연관이 깊었기 때문이다. 그래서 에너지 절감이 낮에 전등을 끄고, 비가동 중인 설비의 파워를 끄는 것 등에만 국한하는 경향이 적지 않다. 또, 산업자동화 기술이 크게 발전하다보니 자동 온/오프 정도는 누구나 할 수 있는 부분이라 한 회사의 특화된 솔루션이라고 보기도 힘들다. 그래서 에너지 절감 솔루션 자체는 스마트한 것이 맞는데, 어떻게 시장에 접목시켜야 하는지는 숙제로 남아있다.

프로그램 표준화는 국내에서 쉽지 않을 것 같다.

한국이 IT 강국이라 분명 어려운 부분이 많다. 특히 대기업들은 표준화 제품이 있어도 대부분 커스터마이즈된 제품들을 자체 개발한다. IT 관련 업체도 보유하고 있을 정도다. 그래서 오래 전부터 신기술들을 발 빠르게 적용하는 부분도 많았다. 그런데 구현방법에 있어 차이가 있다 보니, 글로벌 회사로 성장하면서 몇몇 문제가 발생하곤 한다. 그런 부분에서 프로그램 표준화가 상당한 이점을 줄 수 있다.  외국에서는 이미 개발된 것을 도입한 후 최적화하는게 더 낫다고 보는 시각이 많지만, 우리나라는 직접 개발하는 것이 더 낫다고 보는 시각적 차이가 있다.

그리고 국내에서 이러한 프로그램을 만드는 사람들이 공장 레벨, MES 레벨에 대해서는 잘 알지만, 경영에 대해서는 잘 모르는 경우가 많아 그쪽에서 필요한 데이터로 만들어주는 과정에서 문제가 생기는 경우가 종종 있다. 표준화된 프로그램은 이러한 문제가 없다.

만약 표준화된 플랫폼을 만들고자 하더라도, 원천 플랫폼을 갖고 있지 않다는 것이 국내의 문제점 중 하나다.

시뮬레이션 부분은 현장에서 얼마나 적용되고 있나?

현재 서보 프레스, 자동차 생산라인, 플랜트 등에 대한 시뮬레이션이 많이 진행되고 있다. 주로 대기업 계열 엔지니어링 회사들의 수요가 많은 편이다.

스마트 MCC에 대한 시장 반응은 어떤가?

상당히 반응이 좋다. 특히 스마트 MCC는 기존 라인을 굳이 철거하면서 할 필요가 없다는 장점이 있기 때문이다. 공장들이 리뱀핑(Revamping), 개조, 증설, 현대화 등을 실시할 때 많은 메리트를 느끼고 있다. 최근 들어 고객들의 요청이 많아 관련 기술 미팅도 상당히 많이 하고 있다. 아마 1~2년 안에 굉장히 큰 시장이 형성될 것으로 본다.

에너지 절감 솔루션에서 중요한 부분은?

에너지 절감 솔루션은 크게 3가지가 중요하다. 에너지 소비를 이해해야 하고, 어느 설비에서 얼마만큼의 에너지 소비가 일어나고 로스가 발생하는지 측정해서 데이터화 할 수 있어야 한다. 그리고 데이터화된 에너지 사용량을 가지고 실제 제어를 해서 얼마만큼 절감이 되는지도 비교할 수 있어야 한다. 여기서 그치지 않고 매년 전체적으로 에너지 소비비용과 절감비용이 얼마인지 파악하고 얼마나 더 줄일 수 있는지 등을 계속 반복해야 한다.

에너지 절감은 고효율 모터 등 단지 하나의 제품을 설치한다고 끝나는 것이 아니다. 제품군만 해도 고효율 모터, 전력 절감 제품들, 전력량 모니터링 제품, 데이터 로깅 및 관리 소프트웨어, 에너지 비용 관리 툴 등 다양하다.

보통 에너지 비용을 얘기할 때는 전기만을 생각하는 경우가 대부분이다. 실질적으로는 전기, 에어, 물, 증기, 가스, 히터 등이 모두 에너지이기 때문에, 전반적으로 관심을 가지고 계획을 세워 효율적으로 활용해야 한다. 그래야만 증기를 식혀서 물로 바꾼다던가, 증기를 열로 교환해 난방을 하는 등의 방법으로 에너지를 효과적으로 사용할 수 있다.

에너지 절감은 어떤 식으로 진행되나?

일단 사용자가 생산 스케줄을 정의해야 한다. 그리고 상황별 시나리오를 만들게 된다. 입력 전원은 항상 켜두고, 정해진 스케줄과 시나리오에 따라 출력부하는 차단시키면서 단계적으로 전원을 공급하면, 설비가 생산스케줄에 차질 없이 동작하면서 에너지에 대한 낭비는 최대한 줄일 수 있는 것이다.

공장에서 사용하는 전력은 한전과 사용량을 계약하게 돼있다. 1초라도 계약한 사용량을 넘어가면 상당한 요금이 부과된다. 평상시는 문제가 없으나 여름, 겨울에는 조심해야 한다. 그래서 피크 사용량 제어가 굉장히 중요하다. 피크가 넘어갈 것 같으면 시나리오에 의해서 부하를 줄이는데, 생산에 관련 없는 사무실 전원, 우선순위가 낮은 설비들 등을 시나리오대로 입력해두면 된다.

에너지 절감 제품으로는 어떤 것들이 있나?

지멘스의 제품 중 Powerrate는 공장 레벨에서 전력량을 감시하고 통계를 내주며, b.data는 MES 레벨에서 전 공장의 에너지 소비, 사용량, 추세, 관련 코스트 등을 분석해주는 제품이다. Powerrate는 지멘스 제품들과 구성했을 때 효율적인 운영이 가능하며, b.data는 공장 구성과 상관없이 어느 산업에서도 적용이 가능하다. b.data는 MES의 펑션 모듈 개념으로, 도입해서 에너지 절감 솔루션에 연계하면 된다.

에너지 절감 솔루션을 도입하기 위해 주의해야 할 점이 있다면?

에너지 절감 솔루션은 2가지의 큰 갭이 있다. 고객은 에너지 절감 솔루션을 적용만 하면 자동으로 에너지가 절감되는 줄 안다. 그리고 제조사 쪽에서는 전체 공장 단계에서의 컨설팅 등에 비중을 두지 않고 단위 제품 판매에만 집중하는 경향이 강하다. 이를 잘 알고 고려해 에너지 절감 솔루션을 적용해야 한다고 본다.

스마트한 솔루션의 도입상황은 어떤가?

이런 솔루션으로 인한 효과는 눈에 잘 안 보이는 부분이라 도입에 있어 조심스러운 추세다. 게다가 실제로 스마트한 솔루션으로 인해 발생하는 효과를 가장 잘 아는 생산이나 엔지니어링 부서의 영역에서 이를 도입할 수 있는 권한을 가진 곳이 많지 않다. 대부분 시설관리부서의 권한으로 남아있다. 이들이 산업자동화와는 상당한 갭을 가지고 있다는 점에서 어려움이 있다.

이런 스마트한 솔루션을 효과적으로 도입하려면 매니지먼트 레벨에서 관심을 가지고 접근해야 한다고 본다. 공급업체에서도 이런 점을 알고 사용자에게 접근해야 할 것이다.

스마트한 솔루션 도입이 가장 빠른 곳은?

기술이 발전하면 민간회사가 가장 먼저 도입하고, 공기업이 가장 늦게 도입한다고 보면 된다. 특히 민간회사 중에서도 대기업이 가장 먼저 도입한다. 신기술을 필요로 하고, 가장 먼저 도입하면서 파급효과도 크기 때문에 우리 같은 공급업체들도 시장을 접근할 때 포커스를 대기업에 맞추는 경우가 가장 많다.

최근 대기업들의 요구는 상당히 간단하다. 어떻게 생산라인에 대한 데이터를 효율적으로 관리할 수 있느냐? 생산라인에 대한 예방정비, 진단을 어떻게 더 효율적으로 할 수 있느냐? 공장 에너지를 어떻게 더 효율적으로 활용할 수 있느냐? 지금의 제품 구성을 언제까지 사용해야 하느냐? 등이다.

스마트 솔루션의 매출 비중은 어느 정도인가?

스마트한 제품들이 매출에 있어서는 아직 비중이 높지 않다. 고객이 먼저 찾기보다는 우리가 먼저 제품을 소개하는 단계인 것 같다. 한국 고객들은 리스크를 두려워하고, 검증된 솔루션을 많이 찾는다. 누가 사용한 결과가 없으면 검토도 하지 않는 경우도 있다. 이제 일부 고객들은 적극적으로 검토한 후 구매하겠다는 단계까지는 왔다.

특히 스마트 MCC는 중소기업에서도 적극적으로 도입을 검토할 정도로 인기가 좋다.

향후 스마트한 공장은 어떤 모습일까?

신설되는 공장들을 보면 3~5년 주기로 큰 차이가 나고 있다. 기술 발전이 계속됐고, 알게 모르게 스마트한 기술들이 있기 때문이다. 지금 시장의 기술들이 보다 광범위하게 적용되면서 5년 뒤에는 스마트한 기술이 아니라 일반적인 기술이 될 것이다. 그런 관점에서 보면 현재 기대되는 무선, 에너지 절감, 가상 시뮬레이션 등의 기술이 있지만, 주변 기술들이 함께 발전하면서 혁신적인 솔루션이 등장할 것이다. 지멘스가 출시한 통합 엔지니어링 소프트웨어 플랫폼인 ‘TIA 포털’도 산업자동화 소프트웨어 측면에서 발전해가는 스마트한 솔루션이라 할 수 있다.

내가 기대하는 스마트한 공장은 더 디테일한 제어, 더 효율적인 데이터 관리, 에너지의 최적화 사용, 표준화된 소프트웨어를 통한 제어, 안전성과 생산성 및 효율성이 증대되는 공장을 구현하는 것이다.

[월간 FA저널 ()]

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