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슈나이더 일렉트릭 스마트 팩토리 플랫폼의 특징 ‘한 자리에서 체험한다’

기사입력 : 2020년 07월 20일 14시 40분
ACROFAN=류재용 | jaeyong.ryu@acrofan.com | SNS
슈나이더 일렉트릭은 전세계 207 개의 공장을 보유하고 있으며, 이 가운데 11 개 공장을 스마트 팩토리 대표 공장인 ‘등대공장(light house)’으로 선정, 시범 운영하고 있다. 세계경제포럼(World Economic Forum)은 2018 년부터 매년 4 차 산업혁명의 핵심 기술을 활용해 제조업의 미래를 보여주는 기업을 ‘등대공장(Light Factory)’으로 선정해 발표하는데, 슈나이더 일렉트릭의 3 개 공장을 Industry 4.0 등대공장으로 선정하였다. 이 중 하나는 프랑스 르 보드레이에(le Vaudreuil)에 위치해 있다.

이곳은 2019 년 맥킨지앤드컴퍼니와 세계경제포럼이 선정한 세계 제조업 변화를 이끌고 있는 곳으로 지난 1 년간 약 천명의 고객들이 방문하고 있다. 이 곳 외에도 중국의 우한(Wuhan) 공장, 인도네시아 바탐(Batam) 공장 등이 있다. 이 공장들은 세계적 Top 레벨의 인정받는 공장이고 뒤를 이어 우수한 수준의 스마트 팩토리가 다수 운영 중이다.

대표적으로 슈나이더 일렉트릭 바탐 스마트 공장은 아시아 기업이 IIoT(산업용 사물 인터넷)를 향한 첫발을 내딛도록 선도적인 역할을 하고 있다. 이는 디지털 혁신을 통해 풍부한 정보 및 데이터 기반 의사 결정이 가능성을 확장하는 방법을 소개하는 쇼케이스이기도 하다. 이러한 혁신은 운영 보안성, 민첩성, 환경 지속가능성을 유지하면서도 수익성, 자산 관리 성과, 운영 효율성을 향상시키며, 한층 더 스마트하고 생산적인 업무를 가능하게 한다.

바탐 스마트 공장은 아시아 기업을 위한 IIoT 쇼케이스로써 고객과 파트너에게 디지털화 과정을 쉽게 시작할 수 있음을 보여주고 있다. 바탐 쇼케이스는 디지털화를 도입하는 기업이 더욱 신속하게 계획을 세우고 진행하도록 돕는 것을 목표로 한다. 인도네시아, 중국, 싱가포르, 베트남, 말레이시아, 미얀마, 중동의 150여 고객과 파트너가 공장을 방문했다. 바탐 스마트 팩토리는 중국, 프랑스, 필리핀, 북아메리카, 인도를 포함한 전세계 슈나이더 일렉트릭 스마트 팩토리 쇼케이스 중 하나다.

슈나이더 일렉트릭 바탐 스마트 공장은 운영 성과를 실시간으로 추적하고, 기계 성능 및 예방적 유지보수 요구에 대한 향상된 가시성을 제공하는 에코스트럭처 머신(EcoStruxure™ Machine)을 구축했다. 플랜트 관리자는 매뉴팩처링 컨트롤 타워(Manufacturing Control Tower) 대시보드를 사용해 더 나은 의사 결정을 내리며, 제조 현장 시스템의 문제에 대한 대응 시간을 줄일 수 있다. 그 결과 지금까지 유지보수에 사용한 직원 작업 시간을 17%, 낭비되는 자재 46%를 절감시켰다.

슈나이더 일렉트릭은 바탐 지역에서 전 세계에 유통되는 광범위한 제품을 제조하는 플랜트 네트워크를 통틀어 2,900명을 고용하고 있다. 바탐 공장은 총 3개의 공장으로 구성되며 이는 국제 표준 ISO 9001, ISO 14001, OHSAS 18001 인증을 받았다. 한편, 이처럼 국제적인 성공사례에 준하는 쇼케이스 장소로 조성된 익산 스마트 팩토리는, 국내에서 직접 현장을 체험해보고 전문가와 논의할 수 있는 장으로서 지대한 의미를 지닌다.

▲ 공장은 공장이다. 안전과 생산성을 쌍끌이 하기 위한 수단으로서의 ‘스마트 팩토리’는 그래서 더 호소력이 크다.

▲ 스마트 팩토리 프로세스에 훈련된 정예 인력이 제품 생산에 전념하고 있었다. 익산 스마트 팩토리는 데모 공간이면서, 동시에 실제 생산현장이기도 하다.

■ 통합 아키텍처 플랫폼 ‘EcoStruxure’ 스마트 팩토리를 현실로 이끄는 원동력은?

에코스트럭처(EcoStruxure)는 사물인터넷을 접목하여 효율적인 에너지 관리와 공정을 최적화하여 생산성을 향상시키는 기술 플랫폼이다. 커넥티드 제품(Connected Product), 엣지
컨트롤과(Edge Control), 애플리케이션, 분석 및 서비스(App, Analytics and Servoce) 등의 3 단계로 구성된다.

(1) 커넥티드 제품 (Connected Products)

사물인터넷의 기반이 되는 단계로, 연결된 차단기, 센서, 인버터, 릴레이, UPS 등이 있다. 인텔리전스(intelligence)가 내장된 제품을 통해, 운영 전반에 걸쳐 더 나은 비즈니스 결정을 내릴 수 있다.

• Compact NSX : 60 년 간의 혁신적이고 안정적인 보호 기능을 제공하는 최대 630A 의 Compact NSX 몰딩 케이스 차단기는 업계를 대표하는 배선용 차단기로 꼽하고 있다. 전세계적으로 업계를 선도하고 있다. 개방형의 상호운용성을 기반으로 하는 IoT 지원 전력 관리 시스템 아키텍처인 EcoStruxure Power 의 핵심 전력 제품이다.

• ION9000 : 전세계에서 가장 혁신적인 기능을 제공하는 최첨단 전력 품질 미터기로 세계 최초로 0.1S 의 정밀도를 인정받았다. 초정밀 전력 품질 측정을 요구하는 병원, 데이터센터, 공장 등에 주로 도입되고 있다.

• Easergy P5 : 최근 많이 발생하고 있는 화재사고, 아크 폭발 사고 등으로 인해 물적, 인적 피해가 발생하고 있는데, 이러한 위험을 완화하기 위해 배전반에 고성능 아크 보호 계전기를 설치해야 한다. 슈나이더 일렉트릭의 보호 계전기는 130 여년의 긴 역사를 가지고 있어 기술성과, 신뢰성, 안전성 측면에서 검증되었다. Easergy P5 는 기존의 보호 계전기와 달리 통신이 가능한 디지털 기능을 갖추고 있다는 것이 특징이다. 또한 장비간의 연결성을 통해 보다 스마트하고 편리한 방식으로 전기 설비를 관리할 수 있도록 해준다. 특히 산업 시설이나 기업에 안정적인 전력 공급과 계통 고장에 정확하고 빠르게 대처할 수 있는 지능형 기능을 제공한다.

• HMI centric : 슈나이더 일렉트릭 프로페이스 HMI 및 IPC 는 단순한 운영 터미널인 터치스크린을 넘어서, IT/OT 의 연결 중심 역할을 수행한다. HMI 와 IPC 는 로봇, 인버터, 모션 컨트롤러, PLC 등 주요 개방형 네트워크와의 호환성을 통해 거의 무제한으로 수많은 장치와 연결된다. 새로운 장비뿐만 아니라, 거의 사용하지 않은 오래된 장비와 다양한 제조사의 제품과도 연결되는 것이 장점이다. OT 장치에만 연결될 뿐만 아니라, 공장 네트워크와 사무실 간에 데이터 게이트웨이로 사용할 수 있으며, 이를 통해 OT 와 IT 의 연결을 하는 중심 역할을 제공한다.

▲ 스마트 팩토리에서 종사할 노동자들의 숙력도와 아이디어 흡수는 전체적으로 중요도가 높다. 때문에, 이를 위한 공간이 조성되어 운영된다.

▲ 실제 가동 중인 현장에서, 기기들을 태블릿으로 손쉽게 접속해 증강현실로 정보를 습득할 수 있다. 이는 숙련자의 효율성 향상과 더불어, 초보자의 직무 습득에도 큰 도움이 된다.

(2) 엣지 컨트롤 (Edge Control)

미션 크리티컬 시나리오는 예측이 불가능한 경우가 많기 때문에 IoT 네트워크의 엣지에서 장치를 제어할 수 있어야 한다. 이 필수적인 기능은 실시간 솔루션을 제공하여 엣지에서 로컬 제어를 수행하며 안전과 함께 가동 시간을 보장한다.

• Power Monitoring Expert : 스마트 공장의 효율적인 에너지 관리 시스템을 위한 통합 전력 모니터링 솔루션인 ‘에코스트럭처 파워 모니터링 엑스퍼트’는 안전성, 신뢰성, 에너지 성능 개선, 용량 관리 및 데이터센터의 균형 잡힌 전력인프라 활용을 위해 설계되었다. 보호계전기, 트립 장치, 전력 품질 미터기, 센서, I/O 장치 및 PLC/RTU 와 같은 전기 인프라의 정보를 수집해 실시간으로 모니터링 하고, 운영 현황 및 위험요소를 파악, 관리할 수 있도록 분석 데이터를 제공한다.

• Modicon M262 Logic Controller (Modicon PLC) : 모디콘 M262 로직 컨트롤러는 OPC UA, MQTT 와 같은 IIoT 프로토콜을 지원하는 몇 안 되는 컨트롤러이다. 기계장비의 데이터를 클라우드에 올리는 데 게이트웨이가 필요하지 않고, 직접적으로 데이터 전송이 가능하다. 스마트 팩토리는 신뢰할 수 있는 기계설비의 데이터를 얼마나 확보할 수 있는지, 또 어떻게 활용할 수 있는지가 중요하다. 이러한 관점에서 M262 는 인더스트리 프로토콜로 사용되고 있는 Ethernet/IP, Modbus/TCP 를 지원하고 있고, SERCOS 를 장착하여 하위 단의 인버터나 세이프티 모듈로부터의 정보 수집, HMI 와의 통신, 리모트 I/O 의 확장, RFID Tag 를 통해 데이터를 충분히 수집할 수 있고, 이를 별도의 포트나 게이트웨이 필요 없이 클라우드로 전송할 수 있다. 모디콘 M262 의 또다른 장점은 커스터마이징이 가능한 웹페이지를 무료로 구현할 수 있다는 점이다. 아래와 같이 사용자가 임의의 페이지를 만들어서 태블릿이나 모바일을 통해 쉽게 원격으로 모니터링할 수 있고, 제어할 수 있다.

▲ 공정 단위로 분할된 공간에서 관리자는 이상 발생 시 콘솔 디스플레이로 현황을 파악하고 이를 곧장 관제실과 중앙에 전할 수 있다. 조치 완료 후 정상화 판단 역시 마찬가지다.

▲ 지그비와 블루투스 등 산업 현장에서 공인받은 안정적인 기술들을 생산 프로세스에 접목해 관리자가 손 안의 장비로 현황을 파악하기 손쉽다.

(3) 애플리케이션, 분석툴 및 서비스 (Apps, Analytics & Services)

빌딩, 데이터센터, 공장 및 전력망에서 사용되는 다양한 제조사의 하드웨어 및 시스템을 지원하려면 상호 운용성이 필수적이다. 에코스트럭처는 플랫폼에 상관 없이 구동되는 다양한 애플리케이션, 분석툴 서비스를 지원하여 원활한 엔터프라이즈 통합을 실현한다.

• EcoStruxure Augmented Operator Advisor : 슈나이더 일렉트릭의 아규멘티드 오퍼레이터 어드바이저(Augmented Operator Advisor) 증강현실 어드바이저를 이용하면 가동 중인 복잡한 기계 설비를 직접 조작하거나 패널을 열어보지 않아도 각종 기기 및 설비의 운전상태를 모니터링, 점검할 수 있다. 태블릿 등을 사용해 클라우드 데이터에 접근할 수 있고 특정 머신에 어떤 조치가 필요한지 분석도 가능하다. 기계 가동 중단 없이 쉽고 안전하게 예방보전업무를 할 수 있다는 장점이 있으며, 해당 기계 장비에 대한 도면 및 기술자료 등을 바로 스마트 디바이스를 통해 확인 할 수 있기 때문에 더욱 편리하다.

• EcoStruxure Resource Advisor : 클라우드 기반 플랫폼으로 글로벌기업 세계 곳곳의 직원이 주요 에너지와 지속가능성 관련 데이터를 직접 관찰하고 측정하며 관리할 수 있도록 해준다. 실시간 데이터를 바탕으로 의사결정이 가능하도록 해 에너지 효율성과 지속가능성을 극대화하는 솔루션이다. 이케아, 코스트코 등 세계 4500 여개 업체가 이 기술을 적용해 에너지를 절약하고 있다.

• EcoStruxure Asset Advisor : IoT 및 클라우드 기반 기술과 슈나이더 일렉트릭의 전문가 및 기술 지원이 결합한 예지 보전 솔루션이다. 중대한 사고 및 문제 발생 전 이를 예측하고 해결할 수 있는 기능을 제공하고 안전상 위험도를 감소시켜준다. 예기치 않은 가동 중단 시간을 방지해주고, 운영 손실 및 유지보수 비용을 줄여준다. 또한 고객이 처한 다양한 환경을 데이터화해 실시간으로 분석하고 인공지능 및 고급 분석 기능을 적용해 잠재적 위협을 식별한다. 해당 데이터는 고객이 자산관리를 위한 중대한 비즈니스 결정을 할 수 있도록 선택의 폭을 넓혀 준다. 특히 슈나이더 일렉트릭의 기술 지원 전문가로부터 연중무휴 모니터링 및 지원을 받을 수 있다.

• EcoStruxure Machine Advisor(도입 예정) : 에코스트럭처 머신 어드바이저는 OEM 장비 제조사를 위한 클라우드 기반의 원격 감시 및 제어 솔루션이다. 장비 제작사는 장비 작동을 완벽하고 안정적으로 수행하기 위한 최적의 프레임 워크 조건을 작성하여 장비 운영자의 니즈에 대해 시간과 장소에 구애 받지 않고 신속하게 지원할 수 있다. 에코스트럭처 머신 어드바이저는 앞서 설명한 모디콘 M262 로직 컨트롤러와 연동되어 시너지를 낸다. 에코스트럭처 머신 어드바이저의 기능은 크게 세 가지로, Track (문서 기록 및 데이터 저장 서비스), Monitor (원격으로 장비의 상태를 판단 및 알림 전송), Fix (클라우드에 내장된 소프트웨어 툴을 통해 장비 문제 해결)로 구성되어 있다. 특히 데이터 분석에 의한 비정상 탐지를 통해 장비 가용성을 향상시키고 이상 징후 발생 시 사용자에게 즉각 알려 예지보전 서비스를 제공한다는 것이 가장 큰 장점이다. 이러한 기능을 기반으로, 머신 어드바이저는 실제로 기계설비의 데이터를 정보화 하여 아래 화면과 같이 보여주고 있고, 다양한 위젯 구성을 통해 원하는 정보를 알기 쉽게 확인할 수 있다.

• AVEVA Lean Digitalization System : 아비바의 린 디지털화 시스템은 전세계에 도입된 스마트 공장 운영 관리 시스템으로, 공장의 퍼포먼스, 엔진의 문제, 생산 현황을 실시간으로 확인할 수 있어 생산성 향상 및 운영 효율성 향상에 도움이 된다. 특히 공장 전반의 에너지 관리, 인력관리, 생산성 관리 등 관련 데이터를 모두 그래프로 표현해 가시성을 높이며, 24 시간, 1 주일, 1 개월 단위로 퍼포먼스 측정이 가능해 효율적으로 자산을 운영할 수 있도록 한다.

▲ 생산 현장에서 근로자가 제안하는 아이디어를 실무에 빨리 접목하기 위해, 의견 청취를 위한 창구가 공장 내에 마련되어 있다. 공장 관제실은 물론, 본사에도 내용이 전달된다고 한다.

▲ 스마트 팩토리는 고도로 숙련된 생산 현장만 있는 것이 아니라 노동자의 역량 역시 지속적으로 개발하는 것이 일반적이다. 슈나이더 일렉트릭은 설비뿐만 아니라 문화 전반에 이르는 노하우를 축적하고 이를 고객사에 제공하고 있다.

■ 특색 있는 플랫폼으로 기업 생산성과 경쟁력 제고에 이바지

슈나이더 일렉트릭은 4차 산업혁명에 대한 전망에 대해 미리 인지하고 있었고, 대비해 왔다. 특히 1997년부터 ‘트랜스페어런트 팩토리(Transparent Factory)’ 개념 아래, 이더넷(Ethernet) 통신을 적용하여 제품을 연결시키고 커뮤니케이션을 가능케 하는 등 사물인터넷 기술을 일찍이 접목해왔다. 따라서 사물인터넷을 ‘혁명(Revolution)’이 아닌 ‘진화(Evolution)’라고 간주한다.

현재 슈나이더 일렉트릭은 전사적 차원에서 산업용 사물 인터넷에 대한 전문성과 4차 산업 혁명의 모멘텀을 바탕으로 산업용 사물인터넷 기반의 비즈니스를 확장하고 있다.

슈나이더 일렉트릭의 기술이 집약된 에너지 관리 및 공정 자동화 기술 플랫폼 ‘에코스트럭처(EcoStruxure)’를 기반으로 공장 내 전력을 사용하는 모든 곳의 에너지를 효율적으로 사용하여 운영을 최적화한다. 이는 IoT(사물인터넷)를 기반으로 연결된 주요 에셋으로부터 실시간 데이터를 받아 클라우드 내에서 분석, 평가함으로써 발생 가능성이 있는 문제를 사전에 예측하고 해결해, 인프라 전반의 안전성을 높이는 기능을 한다. 이는 스마트 팩토리 구축을 통한 기업 경쟁력 강화를 뒷받침 한다.

특히 슈나이더 일렉트릭의 솔루션은 스마트 팩토리의 핵심인 에너지 관리와 자동화 기술 도입을 중심으로 이 모두를 충족시킬 수 있는 가장 포괄적인 제품이라는 점에서 더욱 주목 받는다. 커넥티드 제품, 엣지 컨트롤, 어플리케이션, 분석툴 및 서비스의 3개 레이어로 구성되어, 솔루션은 물론 이를 기반으로 필드에서 직접 활용하고 유지 보수 할 수 있는 서비스 영역까지의 모든 포트폴리오를 갖추고 있다.

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