생명 과학 분야에서의 무선 애플리케이션

최근 생명 과학 분야를 비롯한 공정 제조업체에서는 시설 내 무선 기술을 이미 수용하고 있거나, 향후 사용을 고려하는 추세가 뚜렷해지고 있다. 무선 기술은 모바일 작업을 가능하게 만드는 무선 네트워크에서 장비 모니터링(자산 신뢰성), 무선 계기(트랜스미터, 밸브 등)까지 광범위하게 나뉜다.

무선 계기의 사용 증가는 신뢰성과 전지 수명의 향상을 비롯해, 레이더(레벨), 전도도, pH 트랜스미터를 포함해 새로운 무선 계기 모델의 가용성 및 수용 상승에서 기인했다고 볼 수 있다.

또한, 일부 장치는 이제 IEC 62591 WirelessHART 통신 프로토콜을 장착해 출시되기도 한다. 에머슨의 Rosemount 계측 제품의 경우, 심지어 하나의 설치물에서 두 가지 공정 변수를 직접 측정할 수 있도록 설계된 다변수 무선 압력 트랜스미터까지 제공한다.

에머슨 생명 과학 분야의 주요 고객인 한 업체에서는, 아일랜드 소재 자사 제조 시설의 본관과 식수 사용을 모니터링 하는 목적으로 스마트 무선(Smart Wireless) 기술을 사용하고 있다. 두 곳의 신규 저장 탱크에 설치된 무선 유량 및 압력 트랜스미터로 인해, 무선 기술을 테스트할 수 있는 기회가 제공됐다. 이는 시설 전반에서 물 사용량에 대한 이해를 개선하고, 향후 신규 공정 계기에 있어 비용 효과적인 네트워크 생성의 기반으로 간주되고 있다.

이 업체의 현장은 처방 약품 제형 용도의 대량 활성 성분을 생산하는 전략적 제조 시설로, 기존의 물 저장설비가 너무 협소해 측정 계기가 설치되지 않아 고충을 겪었다. 신규 배관 인프라와 더불어 두 대의 새로운 저장탱크를 시설에 설치했을 때, 탱크는 주 제어실에서 300m 정도 떨어진 장소에 위치했으며 케이블은 원래부터 배치되지 않았다. 하지만 유선 설치를 위해서는 트렌치(Trench)로 부설돼야 하는 새로운 전선 및 데이터 케이블이 요구됐다. 따라서 무선 솔루션이 도입됐고, 이를 통해 유선 설치시 소요되는 상당한 비용이 절감될 수 있었다.

현장의 위치가 원격이라는 점과 상대적으로 중요도가 낮은 측정이라는 두 가지 조건은, 무선 기술 설치에 대한 이상적인 기회를 제공했다. 트랜스미터 위치와 게이트웨이를 위한 이상적인 위치 사이에는 가시선이 없었기 때문에, 고객은 WirelessHART 자가 구성형(Self-organizing) 기술을 선택하게 됐다. 자가 구성형 기술을 사용할 경우, 각각의 무선 장치는 근접해 있는 여타 장치에 대한 라우터(Router)의 역할을 해 목적지에 도달할 때까지 메시지를 전송할 수 있다. 만일 장애물이 있다고 하더라도 무선 게이트웨이까지 명확한 경로를 찾을 때까지, 메시지 전송 경로는 네트워크를 따라 간단하게 재설정된다. 이 기술은 또한, 2~3개의 데이터 경로를 통해 중복 통신을 제공하기 때문에 가능한 최고의 통신 신뢰성을 보장한다.

고객사의 현장에는 6대의 Rosemount 압력 트랜스미터, 2대의 Rosemount 유량 트랜스미터, 2대의 Rosemount 레벨 트랜스미터를 포함해 10대의 스마트 무선 장치가 설치됐다. 현재 유량 데이터는 30초마다, 압력 및 레벨 데이터는 300초마다 제어실 지붕에 전략적으로 배치된 무선 게이트웨이로 전송되고 있다. 더불어 이들 장치는 시설 내 유틸리티를 제어하는 기존의 DeltaVDCS(분산 제어 시스템)을 통해 완벽하게 통합됐는데, 유량 및 압력 측정 정보는 데이터 이력 장치로 전송되고, 시설 운전원은 정기적인 모니터링 및 보고를 목적으로 언제든지 해당 데이터의 사용이 가능하다.

생명 과학 분야 고객이 이러한 기술을 수용한 또 다른 사례로, 무선 장치와 같이 빈번하게 이동되는 모바일 공정 스키드(Skid)의 계기를 교체하는 작업이 있었다. 무선 기술의 도입으로 인해, 새로운 위치마다 제어 시스템의 구성을 재설정해야 하는 필요성이 제거됐고, 단일한 무선 네트워크는 12인치 철근 콘크리트 바닥을 갖춘 5층 건물에 100%의 신뢰성을 제공했다. 초기 시험 이후 고객은 무선 측정이 유선 계기와 대등한 신뢰성을 갖췄다는 사실을 인지했고, 엔지니어링 및 설치(도관/전선 부재) 비용절감과 확장 용이성을 수반한다는 것을 알게 됐다.

무선 기술의 적용 가능성은 무궁무진하다. 향후 그 적용 분야는 모니터링, 안전성, 필수 자산 모니터링, 진단 성능, 저속 루프, 접근이 어려운 원격지, 수동 작업 대체, 에너지 등 광범위해 앞으로 전 산업 분야로 확장될 수 있을 것으로 기대된다.