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[기획특집] 스마트공장 친환경 하이 테크놀러지

글쓴이 : 아이유켐 날짜 : 2021-04-29 (목) 08:18

화학산업 제조환경의 혁신 이끄는
‘스마트 공장/친환경’ 하이 테크놀러지


글로벌 전력 자동화 기업 중심의 ‘기술혁신’ 투자 증가
국내 기업 및 연구소와의 관련 R&D 협업도 활발

 

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20세기에 석유 생산과 개발에 투자가 몰렸다면 2020년 이후 전 세계적인 친환경 에너지 산업에 대한 투자가 집중되고 있다. 더욱이 스마트팩토리 구축이 가시화되고 있는 산업 전반에 걸쳐서도 기후 변화에 대한 해결책으로 이산화탄소의 발생량을 줄이는 정책이 국가제도 차원에서도 강화되고 있고, 이를 충족하는 자동화 설비 및 친환경 공정제어 기술에 대한 니즈도 확대되고 있는 추세다. 특히 우리 화학산업에 있어서도 친환경 및 에너지 절감 기술은 이미 세계적인 전력 및 자동화 기업들이 투자를 대폭 확대하고 있으며, 이들을 필두로 전 세계 공장 설비를 프로세스를 친환경 기술로 빠르게 재편해 나가고 있다.
화학산업 내에서도 친환경 전력으로 선도적 지위를 확보하기 위해 업계 간의 경쟁도 치열하게 전개되고 있는 중이다. 현재도 친환경 설비의 인프라 확장 및 에너지 저감 솔루션에 대한 투자 증가로 인해 ESS, P2X 장치 등 친환경 산업 관련 품목의 수요 증가가 예상되며, 기업간의 기술 협업, 학계의 R&D 협력도 확대될 전망이다.

 

안상현 기자 press@iunews.co.kr

 

[한국지멘스 디지털 인더스트리]
스마트 공장 구축 협력, 국내 자동화 설비 제조사와 MOU
물류, 식음료, 제약 등 분야 디지털 전환 가속화 추진

 

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<왼쪽부터 권순욱 러셀 대표이사와 토마스 슈미드 한국지멘스 디지털 인더스트리 대표가 스마트 공장 구현 및 디지털 엔터프라이즈 분야의 전략적 업무 협력을 위한 양해각서를 체결한 후 기념 촬영을 하고 있다.>

 

한국지멘스 디지털 인더스트리(Digital Industries, 대표 토마스 슈미드)가 국내 자동화 설비 제조사 러셀(대표이사 권순욱)과 지난해 9월 충북 청주에 위치한 러셀 본사에서 스마트 공장 구현 및 디지털 엔터프라이즈(Digital Enterprise) 분야의 전략적 업무 협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다.
양사는 이번 협약을 바탕으로 관련 산업 분야의 디지털 트랜스포메이션을 적극적으로 추진하는 것을 목표로 삼고, 한국 정부에서 진행 중인 ‘한국판 뉴딜’ 프로젝트에도 적극 동참하는 것에 힘을 모으기로 했다. 협약 내용은 국내 전기전자, 물류, 식음료, 제약 등의 분야에서 △지멘스 디지털 엔터프라이즈 솔루션 활용 △제품 및 공정 설계 고도화를 위한 프로젝트 협력 등 기술 및 전문지식 개발을 목표로 긴밀히 협력하는 것이 핵심이다.
독일 베를린과 뮌헨에 본사를 두고 있는 세계적인 전기전자 기업 지멘스는 스마트한 제조환경 구현을 위해 제품 설계부터 물류, 서비스에 이르기까지 통합 솔루션을 제공하는 글로벌 선도 기업이다. 한국지멘스 디지털 인더스트리는 이번 협약을 통해 러셀이 인더스트리 4.0의 잠재력을 최대한 이끌어 내며 완벽하고 포괄적인 디지털화를 달성할 수 있도록 지멘스 디지털 엔터프라이즈 솔루션 포트폴리오를 제공할 예정이다.
반도체 장비 및 자동화 설비 제조사 러셀은 자동화 사업부 및 자회사인 러셀 로보틱스를 통해 지멘스와 공동 사업을 추진한다. 러셀 로보틱스는 공장 내 무인화 이송 로봇(AGV: Autonomous Guided Vehicle) 제조 및 제어 시스템 개발을 위해 국내외에서 다양한 프로젝트를 수행했다. 향후 한국지멘스 디지털 인더스트리의 축적된 노하우와 수준 높은 최첨단 자동화 솔루션을 기반으로 공정물류 및 의료, 서비스 산업에서 표준화 AGV지게차 및 3방향 지게차를 활용한 AMR(Autonomous Mobile Robot·자율이동로봇) 시장까지 진출한다는 계획이다.
토마스 슈미드 한국지멘스 디지털 인더스트리 대표는 “국내 자동화 장비 부문에서 뛰어난 성과를 거두고 있는 러셀과 스마트 공장 구축을 위해 협력하게 된 것을 매우 의미 있게 생각한다”며 “이번 협력을 통해 지멘스의 진화된 제품 및 솔루션이 한국 산업의 수준 높은 디지털 전환을 가속화 시키고, 한국 정부가 추진하는 디지털 뉴딜 정책에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
권순욱 러셀 대표이사는 “한국지멘스 디지털 인더스트리와의 협약은 러셀이 자동화 및 로봇 사업을 수행함에 있어 긍정적인 시너지 효과를 가져올 것”이라며 “향후 지멘스 솔루션을 적용한 높은 수준의 제품 및 서비스를 통해 국내뿐 아니라 해외 시장으로 나아갈 초석이 될 것으로 기대한다”고 앞으로의 포부를 밝혔다


[슈나이더 일렉트릭]
스마트 팩토리에 필수적인 디지털 모터 관리 시스템
모터 및 기타 전기 부하를 최대 80A까지 관리

 

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<슈나이더 일렉트릭이 디지털 모터 관리 솔루션 TeSys island>

 

에너지 관리 및 자동화 분야 글로벌 기업 슈나이더 일렉트릭(한국지사 대표 김경록)이 성능을 강화한 디지털 모터 관리 시스템 ‘TeSys island’를 새롭게 출시했다.
TeSys island는 인더스트리 4.0 환경에 맞춰 데이터 통찰력을 기반으로 장비의 부하를 간편하고 안정적으로 관리하는 제품이며 효율적으로 모듈을 조합해 설치할 수 있다. 모터 및 기타 전기 부하를 최대 80A까지 관리하며, 전기 및 장비 구성에 대한 기본적인 이해만 있어도 제품 수명 주기 동안 쉽게 업데이트해 관리할 수 있다.
또한 산업용 필드 버스를 통한 결선으로 제어 및 보조 배선 및 I/O 모듈의 필요성을 줄여 기존 솔루션 대비 설계 시간을 40% 단축하고 비용은 30%까지 절감한다. 또한 TeSys island의 혁신적인 객체 지향 콘셉트의 애플리케이션인 TeSys 아바타를 통해 디지털 트윈과 같은 온라인 툴에서 기계 설계, 부하 통합, 제어까지 시뮬레이션해볼 수 있으며 각 설비 구성 요소를 선택해 시운전 작업을 간편하게 진행할 수 있다.
제어모드는 자율 제어 모드와 로컬 제어 모드가 있다. 자율 모드를 사용하면 PLC와 독립적으로 부하를 제어할 수 있으며 TeSys 아바타 로직이 센서(압력, 흐름)에서 나오는 값을 모니터링하고 사전 설정된 임계 값을 일치시켜 부하가 최적화된 방식으로 나오는지 확인한다. 때문에 자율 제어 모드에서는 PLC에 연결할 수 없는 경우에도 응용 프로그램을 계속 실행할 수 있다.
이 밖에도 슈나이더 일렉트릭의 에코스트럭처 머신(EcoStruxure Machine)과의 연동을 통해 비정상적인 전기 부하 가동이 감지될 때 사전 경보를 발생시켜 장비 가동중지를 최소화할 수 있도록 한다. 예측 경보는 보호 기능 경보(온도 또는 액체 점도와 같은 센서 값에서 생성됨)와 적용 공정 변수 입력 조건(예: 펌프의 액체 레벨 및 유량 압력)의 조합에 의해 트리거 된다. 예를 들어 시스템은 이 두 가지 경고를 결합해 수정 조치를 취하지 않는 한 펌프가 고갈될 가능성이 높다는 것을 알려줄 수 있다.
운영자는 원격으로 정보에 액세스하고 종합적인 장치 상태, 부하 수준 에너지 소비량 및 애플리케이션별 데이터를 확인할 수 있다. 또한 타사 자동화 시스템에도 쉽게 통합되고 Ethernet IP, Modbus TCP뿐만 아니라, PROFINET 및 PROFIB와 같은 주요 자동화 필드 버스를 지원한다. 통합 오토메이션TIA(Total Integrated Automation) 포털에서도 기본 장치로 작동해 슈나이더 일렉트릭의 모터 제어 장치 소프트웨어인 SoMove를 통해AML 파일 인터페이스를 가져올 수 있다. 결과적으로 OEM과 최종 사용자는 라이브러리를 프로그래밍하고 개발하는 데 시간을 할애할 필요가 없어 엔지니어링 비용을 줄일 수 있다.
슈나이더 일렉트릭 모터 매니지먼트 마케팅 부사장 유겐 스타와츠(Juergen Stawartz)는 “TeSys island를 통해 기존 장비 제조업체들은 기존의 자신들이 쓰던 장비 제어 패널에 Industry 4.0 자동화 및 가장 간편하고 효율적인 데이터 교환 기능을 적용시킬 수 있게 됐다”고 말했다.

 

[ABB 모션]
기후 변화 대처 위해 고효율 모터 및 드라이브 적용 확대 촉구
산업 에너지 효율 근본적 해결기준 마련

 

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<일반 식음료 시설에서 볼 수 있는 냉장 시스템에서 고효율 모터와 드라이브 기술을 사용해 에너지를 절약할 수 있다.>

 

ABB가 새로운 백서를 발표하고 최신 고효율 모터와 가변속 드라이브를 통해 산업 및 인프라에서 상당한 에너지 효율 개선 가능성이 있다고 3일 밝혔다. ABB는 기후 변화 대처에 도움이 되는 기술 채택에 속도를 낼 것을 정부와 산업계에 요구하고 있다.
전기 모터와 모터 작동을 최적화하는 가변속 드라이브는 거의 모든 환경에 적용된다. 그 범위는 기본 시설부터 현대 생활 방식에 이르기까지 폭넓으며 △제조용 산업 펌프 △팬 △컨베이어 및 운송 추진 시스템부터 △전기 기기용 압축기 △건물 난방 △환기 및 에어컨 시스템까지 광범위하다.
모터와 드라이브 기술은 탁월한 에너지 효율성을 제공하며 혁신적인 설계를 통해 10년간 빠르게 발전해 왔다. 하지만 현재 산업용 전기 모터 구동 시스템 상당수는 비효율적으로 운영되거나, 필요 이상의 전력을 소비하며 에너지 낭비를 초래하고 있다.
ABB는 연구 조사에서 이들 시스템을 최적화한 고효율 장비로 대체하면 전 세계 전력 소비를 최대 10%까지 감축할 수 있을 것으로 보고 있다. 이는 파리 협정으로 맺은 2040년 온실가스 감축량의 40%가 넘는 수준이다.
ABB 모션 모르텐 비어로드(Morten Wierod) 대표는 “산업 에너지 효율은 다른 어떤 도전 과제보다 기후 비상사태에 대처할 수 있는 가장 우수한 단일 해결책이다. 에너지 효율성은 근본적으로 무형의 기후 해법”이라며 “ABB에 지속 가능성은 회사 목표와 모든 이해 관계자에게 창출되는 가치의 핵심 요소이다. 우리가 온실가스 배출 감소를 위해 끼칠 수 있는 가장 큰 영향력은 산업, 건물, 운송 분야에서 에너지 사용을 줄이는 선도적 기술”이라고 말했다.
비어로드 대표는 이어 “더 지속 가능한 사회에서 제 몫을 하도록 산업 및 인프라를 에너지 고효율 드라이브와 모터로 전환하는 것은 아무리 강조해도 지나치지 않다”며 “전 세계 전기의 45%가 건물, 산업에서 전기 모터를 구동하는 데 쓰인다. 업그레이드를 위한 투자로 효율성 측면에서 큰 보상을 얻을 수 있다”고 덧붙였다.

ABB는 기존에 설치한 자사 고효율 모터와 드라이브가 전 세계 에너지 효율에 미치는 영향을 꾸준히 평가하고 있다. ABB는 이를 통해 2020년 영국 연간 전력 소비량 절반 이상인 198 테라와트시(terawatt-hours)에 해당하는 절약 효과를 냈다. 전 세계 고객은 2023년까지 ABB 모터와 드라이브 적용을 통해 추가적으로 벨기에, 핀란드, 필리핀의 연간 전력 소비와 맞먹으면서 칠레의 연간 총 전기 소비량보다 많은 78 테라와트시를 절약할 것으로 추산된다.
규제 정책은 전 세계 에너지 효율에 대한 산업 투자의 주요 견인 요소다. 유럽 연합(EU)은 에너지 효율 모터 범위를 확대하고자 엄격한 신규 요구 조항을 제시한 ‘에코 디자인 규정’(EU 2019/1781)을 올해 시행할 예정이다. 하지만 아직 많은 국가가 조치를 하지 않고 있다.
비어로드 대표는 “ABB 역할은 고객에게 가장 효율적인 기술, 제품 및 서비스를 제공하고 효율성을 높이기 위해 지속해서 혁신하는 것이지만, 그 자체만으로는 충분하지 않다. 모든 이해 관계자의 에너지 사용 방식에 총체적 변화를 가져오도록 협력이 필요하다”며 “함께 행동, 혁신함으로써 에너지를 절약하고, 기후 변화에 대처하면서 중요한 서비스를 지속해서 운영할 수 있다”고 말했다.


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