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대한조선학회 웹진 October, 2020
[알기 쉬운 전공에세이]

<글 : B&R 오토메이션 김현석 박사 ceipop@gmail.com>

Being Smart!: Never Too Late!

한국의 조선해양 산업이 2015년 전후 시작된 저유가의 어두운 터널을 지나가고 있을 무렵, 회사 메일로 주기적으로 오는 소식지에 그동안 지켜보고 있던 회사의 광고 문구가 눈에 들어왔다. “Being Smart!” 늘 가지고 다니는 전화기의 스마트야 그전에 상상도 하지 못한 일을 해주고 있어 달리 고민할 여지도 없었지만, 30년 가까이 몸담아 오던 조선해양 산업에서 내가 스마트라는 것을 정확히 정의하고 살았었는지 문뜩 의문이 들었다. 동시에 앞으로 30년을 상상해 봤을 때, 지금의 Smart Phone과 같이 Smart Ship이 보편화가 되어있을 때, 나는 거기에 무엇을 이바지하였을 지 고민하게 되었다. 그 후속 과정은 살아오고 일해온 관습과 큰 차이가 없었다. 누가 무엇을 하는지, 나는 뭘 할 수 있는지, 얼마나 잘 혹은 오래할 수 있을지, 얼마나 행복할 수 있을지.. 다행이 그 회사는 조선해양 산업으로의 적극적인 진출을 위해 전문가를 구하고 있었다. 모든 건 일사천리였고 그런 내 맘속에는 단 하나의 생각, “Never too late!”

B&R: Small but Strong

1979년에 오스트리아에 설립된 B&R은 I/O 레벨에서부터 공장 전체의 공정제어 시스템까지 포괄하는 시스템을 공급하고 있다. 그중 APROL DCS System (이하 APROL)은 전체 프로세스를 제어 및 모니터링하는 솔루션으로, APROL PCS (Process Control System) 를 비롯해서, APROL ConMon (Condition Monitoring), APROL EnMon (Energy Monitoring) 및 APROL PDA (Process Data Acquisition) 등의 개별적인 기능을 가진 솔루션 패키지들로 구성이 된다. APROL PCS는 저마다 각각의 process를 가진 공장 내의 시스템들을 하나의 완전한 시스템으로 통합시키는데, 통합 시스템 시뮬레이션과 같은 다양한 기능들을 포함한 모든 레벨의 자동화가 하나의 시스템으로 통합될 수 있다. APROL ConMon 솔루션 패키지는 수집된 측정 데이터로부터 연산된 주요 상태 파라미터들에 기반한 진동 모니터링 및 분석 기능을 제공한다. APROL EnMon 솔루션은 관련된 모든 에너지 데이터를 수집하고 그것의 평가 및 분석을 위한 종합 리포트를 작성하는데 사용된다. APROL EnMon은 에너지 소비를 줄여주기 때문에, 사용자의 경쟁력을 강화시킬 수 있는 비용 절감을 가져온다. APROL PDA는 전체 생산 공정의 프로세스 데이터를 기록해야 하는 어려운 작업을 도와주는데, 각각의 기계들은 보상 값이나 생산 정지를 통해 생산 parameter의 변화에 신속히 대응할 수 있다.
이러한 APROL의 가장 큰 장점은 산업용 PC와 PLC를 조합해서 DCS (Distributed Control System) 급으로 사용할 수가 있다는 것인데, 보통의 DCS는 대규모 공정에 적용되지만 B&R의 APROL DCS는 500 points 이내의 작은 공정에도 완벽히 적용할 수 있는 점이 다른 DCS 업체에서는 사용하지 않는 큰 장점이라고 할 수 있으며, 그 compact 함에 따라오는 가격 경쟁력과 기술적 readiness는 필자에게 익숙한 조선해양 분야에 무궁한 가능성을 떠오르게 한다.

 


<Digital Twin ready를 위한 B&R의 requirement>


Locating within Maritime Industry

공정제어에서는 기본적으로 자동화 시스템이라고 하면 DCS급과 PLC급으로 나뉜다. 공급업체도 PLC 메이커, DCS 메이커로 나뉘어져 있다. 그런데 B&R APROL의 가장 큰 장점은 산업용 PC와 PLC를 통합해서 DCS급으로 사용할 수가 있다는 것이다. 이것은 B&R이 PLC로 시작하였고 성능적으로 우수한 PLC를 개발 및 보유하고 있는 것이 그 이유이며, 다른 DCS 업체에는 없는 큰 장점이다. DCS는 보통 정유화학 공장이나 발전소에 대형 시스템으로 들어가는데, (APROL은 그런 대형 시스템도 적용 가능하지만) 컨트롤러 2~3 세트 정도밖에 안 들어가는 요즘의 소형선박의 제어 및 모니터링 시스템에 DCS를 적용하기에는 (특히나 비용면에서) 효율적이지 못하다. 따라서 APROL은 이런 소형선박에 최적화되게, 시스템을 콤팩트하게 꾸밀 수 있다는 게 또 다른 큰 장점이라고 할 수 있다. DCS의 3요소라고 하면 Operator Station과 DCS Server, Controller 인데, APROL은 그 부분들을 정확하게 또 충분하게 커버하는 콤팩트한 DCS다.
B&R은 기본적으로 선박을 자동제어가 필요한 움직이는 공장이라고 본다. 대표적으로 선박은 프로펠러를 돌리고 이를 위한 동력 엔진과 그 컨트롤이 필요하다. 연료가 들어오고 전기를 만들고 보일러를 돌리고 배기가스를 정화하며, 선원이 장시간 머물 수 있어야 하고 선장에게는 선박에서 벌어지는 이 모든 일의 모든 정보가 실시간으로 보고가 되어야 한다. B&R은 이러한 모든 기능들이 module 화 되어 있어야 한다고 보고 있다. 전통적으로 조선해양 산업은 기존에 쓰던 걸 그대로 쓰는, 오픈되지 않은 성향을 추구했는데, 갈수록 기술이 Decentralize 즉, 분산을 추구하고 있다. 분산이 되면 당연히 따라 붙는 것이 분산된 module을 다시 묶는 IoT 기술이 동시에 추구되어야 하는데, 선박 자체도 과거에는 선박 하나가 폐쇄된 하나의 시스템이었다면, 지금은 디자인을 분산시키고, 그걸 다시 IoT로 연결을 하는 기술 트렌드에서 B&R의 modularity, connectivity, scalability 기술 철학이 돋보이게 되는 것이다.

Maritime Industry the Fast Follower

한국의 조선해양산업은 국가 기간산업으로써, 세계 최고의 조선소 뿐 아니라 조선해양기자재 시장이 워낙 크기 때문 산업면에서 엄청난 가능성을 가지고 있으며, 따라서 조선해양산업에서는 현재 진행되고 있는 Industry 4.0의 물결에서 엄청나게 많은 일을 할 수 있다는 의미이다. 선박의 스몰파트 레벨부터 시작하여 설비 레벨, 선박 전체 레벨, 나가가 조선소 전체 레벨에서 진행되어야 할 스마트화는 그 비즈니스적 Value가 측정할 수 없을 정도로 막대하다는 것을 쉽게 예상할 수 있다. 이러한 커다란 변화와 기회는 역설적으로 그 방향과 시기를 가늠하기 어렵기 때문에 관련된 분야의 전문가와 stakeholder들이 각자의 시급성에 따라 단기적 혹은 소모적 목표에 집착하게 되는 경향을 확인하게 된다. 이는 스마트 시대 초기에 거의 모든 산업분야에 공통적으로 나타났던 현상으로 B&R은 스마트 시대 이전부터 축적한 타 산업분야와의 협업의 reference를 조선해양 산업에 적용하려는 전사적인 전략을 수립 중에 있으며 그 중심에 세계 정상의 한국 조선해양 산업으로의 집중이 자리잡고 있다.

스마트 새대의 다양한 기술분야 중 B&R은 소위 가장 잘하는 것부터 집중하고자 하는 전략이며, 그 중 조선해양산업에는 APROL이라는 Compact DCS System을 기본으로 앞서 말했던 Industrial IoT 기술을 바탕으로 하는 connectivity에서 그 실마리를 찾고자 한다. 수직적으로는 말단의 센서 레벨부터 최상단의 클라우드 레벨까지, 수평적으로는 메이커를 불문하고 통신이 가능케 하는 Industrial Protocol의 새로운 표준 OPC-UA TSN 기술 선도하며, 그 네트웍의 Shell 간에 데이터를 수집하고, 실시간 모니터링이나 레포팅 같은 비즈니스 인텔리전스(Business Intelligence BI) 기능을 구현하며, 이 BI 기능으로 데이터를 필요로 하는 조선소나 고객이 전 세계적 어느곳에서도 정보에 접근할 수 있는 기술을 제공하고자 하는 것이다. 이를 바탕으로 궁극적으로는 고객에게 Availability & Reliability라는 두 개의 키워드를 확보할 수 있게 해주는 것이 B&R이 한국 나아가 글로벌 조선해양산업에 이바지하는 목표라 할 수 있다.
 


<Industry 4.0
Autonomous System 생태계 Network>

 
Planning 2050

AI를 적용하고 있는 산업분야가 많은데 조선해양이라고 왜 활발히 접목이 되지 않고 있을까? 필자는 당연한 다음 단계라고 생각한다. AI의 기본은 데이터이다. Connectivity를 바탕으로 그 데이터에 대한 수집 기능에 APROL이 특화되어있기 때문에, APROL은 AI Ready 즉, AI와 함께 올바른 방향으로 가기 위한 준비가 되어 있다. 데이터의 질이 AI를 좌우하는데, B&R APROL은 퀄리티 있는 데이터를 확보할 수 있는 기술을 오랜 경험을 바탕으로 축적해왔기 때문에, AI Ready라는 용어를 쓸 수 있는 것이다.
AI를 위한 모델은 많은 데이터의 학습에서 시작된다. 그것에는 성공한 사례의 데이터 뿐 아니라 실패한 사례의 데이터도 포함되어야 하는데, 조선해양산업의 특성상 실패에 대한 consequence 가 너무 크기 때문에 타 산업분야에 비해 학습에 필요한 충분한 양질의 데이터를 축적하는데 큰 어려움이 있다. 이를 위해서는 지금부터라도 모든 생산품은 운영데이터를 수집할 수 있는 ‘연결 고리’를 포함하여 디자인 되어야 하며, 그 데이터를 효율적으로 저장하고 꺼내어 쓸 수 있는 플랫폼 개발이 병행되어야 한다.
모든 시작이 원대할 수는 없다. 일단 모든 것을 연결시키고 이해당사자간의 치열한 논의를 통해 도출한 KPI를 바탕으로 데이터를 들여다 보자. 이것이 Digital Twin의 형태가 될 수도 있고, 그래서 Lifetime 동안을 관리할 수 있는 제품을 디자인하자. 조선해양 제품의 lifecycle을 통상 20~30년으로 잡았을 때, 지금의 엔지니어링 아이디어가 구현되고, 제작되고, 활용 및 재활용되어 2050년경 영광스럽게 퇴진할 때, 그 아이디어가 생산한 데이터는 다음 세대의 새로운 Industrial Revolution에 이바지하게 될 것이다.