터널 안전 시스템은 엄격한 요구 사항을 준수해야 한다. 그래서 전문업체들은 고가용성을 위해 교체 부품의 내구성 및 최적의 공급을 중요시한다. 이중화는 터널 엔지니어링에 자동화 기술을 적용할 때 표준이다. 하지만 최근에는 보다 넓은 영역을 모니터링하기 위한 교통 컴퓨팅 센터가 있다. 센터 간 통신이 되려면 데이터를 묶어 안전하게 전송해야 한다. 그렇게 하기 위해 Simatic S7 모듈형 임베디드 컨트롤러를 사용해 현장의 프로토콜을 구현하는 방식이 거듭 진가를 발휘하고 있다.

예전에는 물 밑이나 산을 통과하기 위해 터널을 건설했다. 그러나 요즘에는 경관과 환경을 보호하는 이유 등으로도 건설되고 있다. 대도시에서는 소음과 배기가스를 억제하기 위해 지하 터널을 뚫고 있다. 이를 위해 터널 시스템 건설과 운영에 드는 고비용이 중요시되고 있다. 보안 및 안전 규정을 준수하려면 조명, 환기, 교통 제어시스템, 안전 기술의 투자비용 중 최대 20%를 터널에 사용해야 한다.

예를 들어, 현대식 안전 시스템 구성은 화재 감지기와 감시 카메라뿐만 아니라 시야 방해와 풍속을 측정하는 시스템 등이다. 측정된 값은 신호등을 어떻게 변경할지, 얼마의 제한 속도를 적용할지, 출입구를 폐쇄하거나 안전 잠금 장치를 개방할 필요가 있는지, 추가 송풍기나 환기구를 가동할 필요가 있는지 등을 계산하는데 사용된다. 모든 관련 장치마다 고가용성을 확보하려면 다단계 이중화 개념이 필요하다.

표준 기반 개별 솔루션

오스트리아 인스브루크 내 지멘스는 터널 시스템에 대한 수십 년의 경험을 갖고 있다. 이미 독일과 오스트리아에서 다양한 연장의 복잡한 터널들에 필요한 모든 일련의 제어 개념을 개발했다. 티롤 주 폼퍼바흐에 본사를 둔 스위치기어 제조업체 인소프트(Insoft)와 함께 이를 성공적으로 구현했다. 현재는 헝가리에서 받은 주문을 처리하고 있다.

공급 및 서비스 범위에는 다른 장치들과의 인터페이스를 통한 환기 및 조명 제어 기술 일체와 저전압 분배를 비롯한 모니터링 시스템 제어가 포함된다. 인스브루크 지멘스의 게롤드 포글러(Gerold Vogler) 프로젝트 매니저는 “같은 터널은 하나도 없다. 연장, 심도, 특수한 현지 조건에 따라 개별적인 개념이 필요하다”고 설명했다.

일반적으로 공공 계약자가 발주하는 프로젝트에서 기술력뿐만 아니라 가격에서도 우위에 설 수 있는 비결은 무엇일까? 인소프트의 하네스 안팡(Hannes Anfang) 프로젝트 엔지니어는 “지멘스는 경험 많은 프로젝트 매니저이고, 우리는 솔루션의 품질 및 긴 서비스 수명을 보장한다. 이를 위해 소프트웨어 라이브러리를 갖춘 표준을 개발했다. 이 표준을 토대로 단기에 프로젝트를 제공하고 비교적 빠르게 프로젝트 운영에 돌입할 수 있다”고 말했다.

이중화 통한 고가용성

Simatic S7-400H는 신호 처리 표준으로 사용된다. 안팡은 “안전상의 이유로 이중화는 각국 지침에 필수 사항으로 지정돼 있다. 이를 위해 우리는 지금까지 Simatic을 사용했는데 그동안 긍정적인 경험만을 얻었다. 결국 기술에 관한 문제로 평균적인 킬로미터당 6,000개의 데이터 포인트를 처리해야 하고 일반적인 교체 부품 서비스 및 지원도 이뤄져야 한다”고 덧붙였다. 서브시스템들은 광섬유 케이블로 연결되므로 물리적 거리가 10km까지 떨어져 있어도 운영이 가능하다.

그래서 외부 충격을 받더라도 시스템은 계속 운영된다. 시스템은 Simatic WinCC 또는 WinCC 개방형 아키텍처를 통해 관제실에서 시각화된다. 시각화 또한 이중으로 설정된다. 그러나 운영자 개입은 잠재적인 위험 상황이 종료된 후에 안전 설정을 리셋할 때에만 필요하다. 잠재적인 위험 상황이란 화재 감지기가 작동하거나 비디오 카메라가 터널 안에서 역주행 운전자나 보행자를 감지한 경우 등이다. 일반적으로 터널은 완전히 자동화된 방식으로 운영된다.

중앙 안전 관리

안전 관리 효율을 증대하려는 한 트렌드는 전체 영역에 있는 교통 관리 시스템과 터널 시스템의 데이터를 교통 컴퓨팅 센터에서 통합하는 것이다. 특히 독일어 사용권에서는 교통 컴퓨팅 센터 간에 데이터 전송을 위해 TLS(전송 계층 보안) 프로토콜이 필수 사항이다.

TLS는 안전한 온라인 데이터 전송을 위한 하이브리드 암호화 프로토콜이다. 프로토콜을 구현하려면 PC가 자동화 시스템의 일부가 돼야 한다. 안팡은 “그러나 많은 고객은 여전히 안전과 고가용성에 맞춰진 자동화 개념의 일부로써 PC가 사용되는 것을 호의적으로 보지 않는다. 그래서 우리는 Simatic S7 모듈형 임베디드 컨트롤러를 선택했다. 이 컨트롤러는 Simatic S7-300처럼 만들어졌지만 PC의 개방성을 갖추고 있다. 팬과 하드디스크가 필요 없기 때문에 더욱 견고해 우리 목적에 이상적이다”라고 말했다.

사용되는 프로토콜 컨버터는 검증된 표준 소프트웨어다. 인소프트는 모든 신호가 실제로 올바르게 해석되도록 Simatic WinCC flexible을 진단 소프트웨어로 사용한다. 안팡은 “WinCC flexible은 우리가 진행한 기계 관련 영역의 많은 프로젝트에서 이미 검증됐다. 그래서 우리는 S7 모듈형 임베디드 컨트롤러에서 Simatic WinCC flexible을 실행해 OPC 인터페이스를 진단한다”고 말했다.

변환 전후의 OPC 변수를 비교하는 표 하나면 진단 작업에 충분하다. 자동화 시스템을 진단하는 경우에는 중앙 Simatic WinCC 시스템의 표준 메커니즘이 사용된다. 계약에 따라 원격 유지보수 모델도 가능하다.

검증된 파트너십

오래된 파트너인 인소프트는 예를 들면 모듈형 TIA 툴박스의 자동화 시스템, Sentron PAC 전력 측정 장치 같은 관련 센서, 환기 시스템용 Sirius 회로 차단기를 사용해 지멘스의 터널 프로젝트를 구현한다. 안팡은 “우리는 교체 부품의 내구성과 최적 가용성을 특히 중시한다. 그렇기 때문에 플랜트 가용성에 관해 증가하는 요구 사항을 충족할 수 있도록 다른 고객에게도 지멘스 기술을 사용한다”고 말했다.

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