자동차 공장 폐수 배출 모니터링

배경

중국에 위치한 한 자동차 조립 공장은 광범위한 면적을 차지하고 있으며, 페인트 작업, 최종 조립 등 여러 생산 공정이 이뤄지는 다수의 작업장으로 구성되어 있습니다. 이 공장은 다음의 두 가지 문제에 직면해 있었습니다:

• 이 공장은 지대가 낮은 지역에 위치해 있어, 집중호우 시 물 고임이나 심할 경우 침수 위험에 노출되어 있으며, 이는 생산 활동에 큰 지장을 주거나 중단을 초래할 수 있습니다.
• 또한, 국가 차원의 환경 보호 규제가 갈수록 강화되면서, 배출수에 대한 엄격한 관리와 통제가 필수적이 되었습니다.

이 두 가지 문제를 해결하기 위해서는 배출수 수위에 대한 정밀한 모니터링이 필수적입니다. 그러나 해당 조립 공장은 상대적으로 오래된 설비를 사용하고 있어, 그동안 폐수 및 오수 배출 상태를 수작업으로 일정 시간 간격마다 점검하는 방식으로 관리해 왔습니다. 이러한 방식은 집중호우 등 갑작스러운 수위 변화에 신속히 대응하기 어렵고, 비효율적인 운영으로 이어질 수밖에 없었습니다. 게다가 기존의 수위 감지 장비는 개폐를 모두 수동으로 해야 했고, 작업장마다 독립적으로 시스템이 구성되어 있어, 넓은 공장 면적을 오가며 작업을 수행하는 데에도 많은 시간과 인력이 소요되었습니다.

시스템 요구사항

이 자동차 조립 공장은 폐수 배출을 자동으로 원격 모니터링할 수 있는 시스템을 필요로 했으며, 각 작업장의 배출 시스템을 상호 연동하여 통합 관리할 수 있는 환경이 요구되었습니다. 그러나 작업장과 중앙 제어실 사이의 거리가 멀어, 데이터 전송 시 신뢰성, 지연 시간, 보안성 측면에서 여러 기술적 과제가 존재했습니다. 또한, 자동차 조립 공장은 먼지와 온도 변화가 심한 작업 환경이며, 다양한 전자 장비가 설치되어 있어, 동선(Copper cable) 기반 통신의 경우 전자기 간섭(EMI)으로 인해 데이터 전송에 오류가 발생할 가능성이 있었습니다. 따라서 이러한 연결 위험을 회피하고 안정적인 데이터 전송 성능을 보장할 수 있는 네트워크 솔루션의 선택이 핵심이었습니다.

프로젝트 구현

• IMC-350I-SFP-A: 미니 미디어 컨버터, 100Mbps, LFPT 기능, SFP 포트 지원
• EKI-2528: 8포트 Fast Ethernet 언매니지드 스위치
• EKI-9226G-20FMI: 산업용 랙마운트 L2 매니지드 스위치

시스템 설명

조립 공장 운영팀은 폐수 배출 모니터링을 위한 새로운 시스템을 구축하기 위해 장비를 새로 설치하였습니다. 각 작업장에는 수질 및 수위 센서, 유량계, PLC(프로그램 논리 제어기)가 설치되었고, 이 장비들은 어드밴텍 EKI-2528 이더넷 스위치를 통해 서로 연결되었습니다. 각 EKI-2528은 어드밴텍 IMC-350I-SFP-A 미디어 컨버터에 연결되어, 스위치에서 출력되는 이더넷 신호를 광 신호로 변환합니다. 이를 통해 작업장과 수 킬로미터 떨어진 중앙 제어실 간의 장거리 전송이 가능해졌습니다. 최종적으로, 이 광 신호는 어드밴텍 EKI-9226G-20FMI 이더넷 스위치를 통해 공장 중앙 제어실에서 수신됩니다. 이 설계를 통해, 중앙 제어실 시스템은 각 작업장으로부터의 폐수 관련 데이터를 실시간으로 수신할 수 있으며, 각 작업장에 설치된 PLC 또한 원격으로 제어가 가능하게 되었습니다. 이로 인해, 집중호우 시 각 작업장의 폐수 배출 작업을 원격에서 동시에 실행할 수 있어, 현장을 일일이 순회하며 수동 조작할 필요가 사라졌고, 침수 위험도 근본적으로 해결되었습니다. 이 시스템의 주요 장점은 다음 네 가지로 요약됩니다:

• IMC-350I-SFP-A 미디어 컨버터를 활용한 광케이블 연결 방식의 도입은 고객에게 여러 가지 이점을 제공합니다. 첫째, 광케이블은 구리선보다 더 얇고 가벼우며, 인장 및 압력에 더 강한 내구성을 지니고 있어 쉽게 손상되거나 끊어지지 않습니다. 또한 쉽게 구부릴 수 있고, 대부분의 화학 물질로부터 부식되지 않는 높은 내환경성도 장점입니다. 둘째, 광통신 네트워크는 기존 유선 네트워크에서 흔히 발생하는 지연 문제를 최소화하여, 각 작업장으로부터 발생하는 대량의 센서 데이터를 지연 없이 실시간으로 중앙 제어실에 전달할 수 있습니다. 셋째, 네트워크 구성 시 보안도 중요한 고려 요소이며, 광케이블은 탭핑(도청)이 어렵고 흔적 없이 접근하기 힘들기 때문에 데이터 보안성이 더욱 강화됩니다.
• 또한, 센서 장비와 PLC는 자동화되어 실시간으로 작동하기 때문에, 직원이 직접 폐수 수위를 확인하고 장비를 조작할 필요가 없어졌습니다. 이로 인해, 응답 속도가 향상되고, 공장이 위험 요소에 더 민첩하게 대응할 수 있으며, 운영 비용 또한 절감됩니다.
• 시스템은 각 작업장의 수위 및 수질을 원격 모니터링할 수 있도록 구성되어, 제어실 담당자는 각 현장을 직접 방문하지 않고도 실시간으로 수질 상태를 확인할 수 있어 시간과 인력의 낭비를 줄일 수 있습니다.
• 마지막으로, 센서, PLC, EKI-2528 이더넷 스위치로 구성된 모듈형 설계 덕분에, 향후 자동차 조립 공장이 작업장을 추가할 경우에도 손쉽게 시스템을 확장할 수 있는 유연성을 갖추고 있습니다.
  

시스템 다이어그램

결론

이 자동차 조립 공장의 폐수 배출 시스템은 어드밴텍 제품을 통해 전면 개편되어, 시간이 많이 소요되던 수작업 절차에서 실시간 자동화 및 네트워크 기반 시스템으로 탈바꿈했습니다. 센서가 데이터를 자동으로 수집하고, 이더넷 및 광통신을 통해 중앙 집중식 시스템으로 전송되어, 공장 내 각 작업장의 폐수 배출 시스템을 통합 관리할 수 있게 되었습니다. 이 시스템은 관리 효율성을 크게 향상시켰을 뿐만 아니라, 과도한 수분 축적으로 인한 생산 차질을 효과적으로 방지하였습니다. 또한, 수질을 보다 정밀하게 모니터링할 수 있는 기능도 제공하여, 환경 규제 준수를 보다 철저히 이행할 수 있는 기반을 마련했습니다.

왜 어드밴텍인가

어드밴텍은 고객의 요구에 맞춰 이더넷과 광통신 장비를 결합한 맞춤형 통신 솔루션을 종합적으로 제공하였습니다. 이를 통해 다음과 같은 장비 구성으로 완전한 통신 시스템을 구축할 수 있었습니다:

• 어드밴텍 IMC-350I-SFP-A 산업용 미디어 컨버터는 최대 80km까지의 장거리 전송이 가능하며, -25°C부터 85°C까지의 넓은 동작 온도 범위를 지원하여 고객의 장거리 통신 요구와 열악한 현장 환경 조건을 모두 충족시킵니다.
• 어드밴텍 EKI-2528 산업용 언매니지드 이더넷 스위치는 콤팩트한 디자인, 레일 마운트 방식의 손쉬운 캐비닛 설치, 그리고 이중 전원 입력 설계를 통해 전원 중단에 의한 장비 다운을 방지할 수 있어 본 애플리케이션에 매우 적합합니다.
• 어드밴텍 EKI-9226G-20FMI 산업용 매니지드 이더넷 스위치는 다중 광포트 설계를 갖추고 있어, 각 작업장에서 전송되는 복수의 광신호를 동시에 수신할 수 있습니다.