통합형 프로세스 자동화 시스템 통한 담수화 장비 운영 최적화

일본 기업인 Toray Industries(이하 Toray)는 1926년에 설립된 제조업체로서 섬유, 직물, 플라스틱, 화학품, 탄소섬유 복합재료, IT 및 생명 과학 분야에서 환경과 엔지니어링 제품의 판매와 공정에 주력하는 기업이다.
Toray의 환경 및 엔지니어링 사업부는 수처리 애플리케이션에서 사용하는 다양한 제품을 생산하고 있으며, 1967년부터 생산하고 있는 역삼투(RO)와 나노필터(NF) 멤브레인으로 특히 유명하다. 또한, 멤브레인 바이오리액터(MBR)와 함께, 초미세 여과(UF)와 정밀 여과(MF) 멤브레인도 생산하고 있다.
Toray는 멤브레인 사업부에서 축적한 멤브레인 기술을 효과적으로 활용하는 수처리 시스템의 공급업체이기도 하다. Toray의 수처리 시스템 전문가는 식수 용도로 바닷물의 염분을 제거하는 새로운 유형의 여과 시스템을 적용한 최첨단 기계를 시험 가동 중이라고 밝혔다.
RO 멤브레인은 바닷물의 담수화, 기수 담수화 및 중수도용으로 특별히 고안된 제품이다. 이러한 여과 방법으로 고농축된 용질 용액에 압력을 가하여 용액의 큰 분자와 이온을 제거하게 되면, 한 쪽에는 고농축의 용질, 다른 한 쪽에는 용매만이 남게 된다.
멤브레인의 탁월한 품질, 수명 및 유지보수 역량은 Toray의 RO 멤브레인 생산에 경쟁력 있는 차별화 요인이자, Toray 고객에게도 중요한 요소로 꼽히고 있다. 이것은 Toray가 로크웰 오토메이션과의 협업을 추진하여 운영의 최적화를 추구하고 있는 요인이기도 하다.



유지보수 개선

담수화 과정에서, 멤브레인의 유지보수는 모든 수처리 기업의 오랜 고민거리이다. 멤브레인의 교체시기와 이중화 부품의 확보는 Toray가 풀어야 할 과제와도 부합했으며 특히, 부실한 현지 공급업체로 인해 어려움을 겪고 있었다.
식수 생산을 목적으로 하는 수처리 시설은 가동 중단 시간을 최소한으로 줄여야만 하기 때문에, 원격 유지보수를 위한 Toray의 목표 중 하나는 ‘자동 안내 기능’을 구축하는 것이었다. 멤브레인의 교체시기를 자동으로 안내받을 수 있다면, 사용자는 멤브레인의 주문과 교체를 사전에 준비함으로써, 설비의 가동 중단 시간을 단축하고 유지보수 계획을 개선할 수 있게 된다. 또한, 사용자의 유지보수 부담을 경감하기 위하여, Toray는 수처리 설비와 Toray 메인오피스 서버 간의 통신을 구축할 수 있는 기타 시스템과의 연결을 원했다.
또 다른 목표는 운영상에서 발견한 문제점을 원격에서 해결하는 솔루션을 제공함과 동시에 장비의 데이터를 활용하여 문제 해결 시간을 최소한으로 줄이는 것이었다. 그동안에는 장비에서 원격으로 데이터를 가져온 후, 가져온 이진 데이터를 엔지니어링 작업자가 사용하기 ‘편리한’ 데이터로 변환하는 작업이 Toray에게 장애요인이었다.
Toray는 이러한 문제를 해결하기 위하여, 새로운 자동화 협력업체와의 협업을 통해 다각화를 추진하고, 시스템 내에 원격 유지보수 기능을 구축하고자 했다. Kazunori Tomioka Toray 수처리 시스템 사업부 수석 엔지니어는 “일본의 규격에 적합한 제어 패널을 제조하여, 우리 제품의 사용자가 어디서나 원격으로 제어 패널을 운영하도록 해줄 수 있는 파트너가 필요했다”고 말했다.

확장 가능한 솔루션

면밀한 평가 절차를 거친 후, Toray는 로크웰 오토메이션 Global Solution(일본)의 확장 가능한 통합형 프로세스 자동화 솔루션을 구매했고, 프로그래밍 소프트웨어인 RSLogix 5000이 포함된 Compact-Logix 자동화 컨트롤러, FactoryTalk® View Site Edition(SE), PowerFlex® 40 인버터, PanelView Plus HMI가 함께 제공되었다. 또한, 솔루션에 포함된 EtherNet/IP 네트워크 미디어, Stratix 스위치와 릴레이도 포함되었다.
CompactLogix 프로세스 자동화 컨트롤러는 수처리 시스템을 관리하고, PowerFlex40 인버터는 펌프의 수압과 EtherNet/IP로 연결된 여러 산업용 구성요소를 제어한다. Toray가 수처리 시스템의 운영 현황이나 오류 상황에 대한 상세 정보를 원한다면, 고객이 현장에 가지 않아도, FactoryTalk ViewSE를 통해 원격으로 원하는 데이터를 수신하여 볼 수 있다.
Toray는 Rockwell Automation Encompass Partner인 ProSoft로부터 원격 데이터 전송을 위해 라디오 모뎀을 통하는 원격 로그데이터 성능을 최적화할 수 있게 되었다.

더욱 향상된 운영

Toray는 포괄적인 원격 지원 서비스를 활용하여 가동시간 증가, 정보 격차 완화, 유지보수 비용 절감, 비싼 가동 중단 시간 발생 방지, 처리량의 극대화로 운영 최적화, 유지보수 절차의 간소화 등 여러 목표를 달성할 수 있었다.
제품과 솔루션은 확장 가능하므로, Toray는 HMI 그래픽을 필요할 때마다 추가할 수 있다. EtherNet/IP로 배선을 최소화했기 때문에 정보에 더욱 손쉽게 접속할 수 있다. 또한, 펌프의 주파수를 제어하는 드라이브를 사용하면 밸브의 On/Off 솔루션을 통해 전력 소비를 절감할 수 있으며, 자동화 솔루션의 더욱 작아진 크기는 컨테이너 내부에서 혹은 향후 확장에 대비한 I/O를 위해 예비 면적까지 확보해준다.



RSLogix 5000을 함께 사용한다면, 현재 사용 중인 프로그램을 로컬 태그와 함께 복사하여 이어 붙일 수 있기 때문에, 프로그램 확장이 용이하다. 표준화와 배포를 위한 소프트웨어 개발 툴을 통해 엔지니어링 소요시간도 획기적으로 줄일 수 있다.
강화된 인프라와 역량 덕택에 Toray는 1분 간격으로 플랜트에서 데이터를 수신하면서 문제를 더욱 신속하게 발견할 수 있게 되었고, 장비의 운영 또한 훨씬 안정화되었다. Toray의 요청에 따라, 고객은 시스템으로부터 현재 RO의 잔여 가용 시간을 자동으로 안내받고 있으므로, RO 멤브레인 교체 일정을 사전에 준비하여 예상치 못한 가동 중단 시간을 최소화하고 있다.
문제가 발생한 경우에는 Toray의 원격 엔지니어가 문제의 원인을 파악할 수 있기 때문에, 해당 상황이 심각한 문제로 확대되거나 RO 부분에 장기적인 손상을 유발하는 사태를 방지할 수 있다. 추가적으로, Toray는 시스템의 데이터를 사용해 멤브레인 품질과 수처리 장비 공정을 지속적으로 개선할 수 있게 되었으며, 결과적으로는 수처리 업계에서 기업의 경쟁력을 한층 강화시킬 수 있게 되었다.
로크웰 오토메이션의 강점은 Toray뿐만 아니라 Toray의 제품 사용 고객에게도 중요하다. Tomioka는 “로크웰 오토메이션의 제품 판매, 수리 및 전환 경로 제공 서비스는 앞으로도 계속될 것이며, 로크웰 오토메이션의 진보한 기술력과 글로벌 지원 서비스 역량은 양사의 장기적인 관계 형성에 중요한 요인이자, 우리 기업이 로크웰 오토메이션을 높이 평가하는 이유”라고 말했다. 그는 또 “이번 장비개발 프로젝트 중에도 문제가 발생할 때마다 신속하고 완벽하게 해결해 주었다”며, “이러한 과정을 통해 로크웰 오토메이션에 대한 신뢰가 두터워졌다”고 덧붙였다.

로크웰 오토메이션