[FA저널 SMART FACTORY 홍보영 기자] 인버터 드라이브는 지난 20년 동안 많이 변화했을까? 언뜻 생각하기에는 그렇지 않다. 기본 드라이브 기술에 있어서는 의미 있는 도약이 이뤄지지 않았다. 업계에서는 여전히 IGBT가 사용되고 있고, 몇 세대에 걸쳐 진화해 오긴 했지만 이것은 근본적으로 동일한 기술에 기반하고 있다. 하지만 이러한 명백한 진화 부족은 광범위한 공학상의 발전과 혁신을 제대로 전달하지 못한다.

대부분의 엔지니어는 공장 드라이브를 사용하는 것에 익숙하다. 하지만 산업 환경에서 사용되는 핵심 제품은 모바일 및 에너지응용 프로그램과 같은 다른 산업에도 점차 확산되고 있다.

가변속 드라이브로 발전
지난 몇 년 동안 가장 큰 변화를 겪은 영역 중 하나는 고전력, 저전압, 2MW 이상까지의 가변속 드라이브로의 발전 추세였다. 이러한 발전은 여분으로 발생되는 열을 방출하기 위한 추가 냉각 수단을 필요로 하게 됐다.

일반적으로는 물이 당연한 냉각액으로 간주되지만 또 다른 대안이 있다. 예를 들어 파카(Parker)사의 경우 고효율과 작은 전력 소자의 온도 편차 등의 효과를 내는 냉각 시스템을 제공한다.

드라이브 기술, 에너지 효율 개선
드라이브 기술의 에너지 효율도 개선됐다. 이것은 상당 부분 더 지능적인 냉각 전략이 조합된 실리콘 기술을 개선했기 때문이다. 지금까지 드라이브 내부의 팬은 계속 가동됐지만 지금은 더 많은 동작 제어가 가능하고, 필요한 경우에 냉각 장치를 끄고 켤 수 있는 기능이 있다.

범 유럽시장에서의 가변속 드라이브 시장은 수백 개의 업체가 경쟁하고 있는 가운데 실질적인 성장을 이뤄왔다. 이러한 공급 업체들은 세 가지 범주중 하나에 해당할 가능성이 높은데, 업계 주요 업체이거나, 기능적인 부분과 혁신은 덜 강조하는 가격 중심의 회사이거나, 특정 시장에 초점을 맞춰 시장별 응용 프로그램용 전문 기능을 개발하는 업체들로 나눠진다.

인버터를 실행시키는 임베디드 기술이 속도, 메모리 용량 및 통신 기능적인 면에서 크게 발전하면서 최근 드라이브에 사용되는 프로세서 역시 훨씬 더 강력해졌다. 예를 들어 최신 세대 드라이브는 이더넷 포트를 갖추고 웹 페이지를 제공하며, 알게 모르게 사물인터넷(IoT)에 참여한다. 그리고 이는 앞으로 계속될 중요한 추세다.
연결성과 IoT를 포용하다

사물인터넷이 진화하고 보다 널리 사용되면서 엔지니어들은 사물인터넷 기능을 갖춘 제품의 출시가 증가할 것으로 예상할 수 있다. 하지만 이는 지금 당장이라기보다는 가까운 미래에 생각할 문제이다.

현재 파카사는 연결성을 위한 제품 개발에 상당한 자원을 투자하고 있다. 여러 응용 프로그램에 걸쳐 호환이 쉬운 제품을 출시해 고객 편의성을 높이는 것이 목표다. 이외에도 향상된 소프트웨어 기능은 엔지니어에게 더 많은 유연성을 제공한다.

예를 들어 점점 더 많은 공급자들이 Codesys, IEC61131 프로그래밍 플랫폼을 사용한다. Codesys를 사용하는 것의 장점은 그 호환성에 있다. 특히 다수 공급자의 제품으로 작업하거나, 드라이브 내부의 모든 소프트웨어를 재작성하지 않고 다른 제품으로 전환하고자 하는 엔지니어들이 편리하게 이용할 수 있다.

재생에너지 개발, 전력망에 인버터 연결
파카사는 지난 10년 동안 새로운 사업 영역을 확장해 왔다. 공장 환경에서 익숙한 표준 산업용 드라이브에 대한 수요는 여전하다. 하지만 점점 더 새로운 전문 시장으로 이동해 온 것도 사실이다. 예를 들어 모바일 시장에서는 차량의 유압 전문 지식이 전기 모터 및 견고한 인버터와 결합되고 있다.

또 다른 중요한 변화는 재생에너지의 개발로 이는 인버터가 전력망에 연결되도록 했다. 전력망에 대용량 배터리 저장고를 연결하는 일은 20년 전에는 존재하지 않았던 흐름이지만, 가능한 전력망을 탈산소화하려는 정책적 움직임이 확실해지면서 이것은 매우 중요한 의미를 지니고 있다.

영국 경제는 성장하고 있지만 탄소 농도는 하락하고 있다. 보다 많은 풍력 터빈과 솔라팜 같은 간헐적 재생 발전장치를 전력망에 배치하라는 압력이 있다. 또한 예전만큼 수익성이 없기 때문에 일부는 전력망에서 제외되는 가운데 기존의 화력발전소가 면밀한 조사의 대상이 되고 있고, 투자 결정은 더욱 어려워지고 있다.

전통적인 발전소를 전력망에서 제외하고 출력이 불균일한 녹색 전력을 증가시키는 이러한 두 가지 요인이 결합해 전력망에 대한 공급과 수요의 균형을 더욱 힘들게 하고 전력 품질의 문제를 초래하고 있다. 이러한 추세가 지속될 경우 전력 중단으로 이어질 수도 있다.

앞으로 전력망 기반의 에너지 저장을 위한 일관된 국가 전략이 개발될 가능성이 있고, 인버터의 사용은 그 중심 역할을 할 수 있다.

빅데이터의 활용
인버터 드라이브가 맞이할 큰 변화는 고온, 고전압 장치 추세로, 더 단단하고 고온에서 작동할 수 있는 탄화규소 기술의 도입과 같은 것을 예로 들 수 있다. 이러한 발전은 가변속 드라이브의 크기 및 효율을 모두 획기적으로 변화시킬 수 있다. 앞으로는 이런 기술의 비용이 감소하고 보다 표준화돼 제조비용을 현저하게 떨어뜨리면서 수요를 촉발하는데 일조할 것이다.

주목해야 할 또 다른 영역은 빅데이터의 활용이다. 지금까지 관련 업계는 드라이브 및 기타 산업 장비가 제공할 수 있게 된 빅데이터를 실제로 잘 활용하지 못했다.

하지만 빅데이터로 가능한 제품들이 생겨났다. 예를 들어 웹을 통해 읽을 수 있는 스마트 파워 미터는 이미 결제에 사용되고 있다. 온라인으로 더 많은 정보를 얻고 저장하는 기능성에 기반 할 때 빅데이터 분석의 잠재력은 분명해진다. 일정 기간 동안 드라이브가 점점 더 커지는 장비의 진동을 발견하고, 가능한 시스템 문제를 자가 진단하거나 유지보수 비용이 필요하다는 사실을 표시한다고 상상해 보라.

스마트한 기능 탑재한 인버터 등장
특정 응용 프로그램용 드라이브의 인기와 특정 시장의 요구에 맞춘 응용 프로그램 및 디스플레이를 갖춘 인버터의 수는 증가할 전망이다. 그리고 회사가 지속적으로 자원 효율화의 압력을 받게 되면서 이는 응용프로그램 지식이 존재하지 않거나 하락하는 특정 산업 영역에서 매우 중요하다.

만약 제품이 특정 응용 프로그램에 맞춰지면, ‘스마트한 기능’들이 이미 인버터 내에 상당히 프로그래밍 돼 핵심 업무를 수행하는 일이 더 쉬워진다. 예를 들어 파카사의 AC30 같은 드라이브는 그 내부의 사용자 응용 프로그램을 바꾸기만 하면 냉동이나 유압 드라이브로 구성하는 것이 가능해 고가의 제품 재개발이 불필요하다. 그리고 특정 시장용 응용 프로그램으로 교체하는 것이 가능한 옵션 덕에 앞으로 수요가 증가할 것으로 예상된다.

결론적으로, 인버터 드라이브를 구성하는 기본 기술은 지난 10년 동안 변함이 없었지만 이것은 결코 ‘과거’의 기술이 아니다. 앞으로 수년 동안, 새로운 시장과 새로운 응용 프로그램을 모색하는 인버터는 업계에 큰 변화를 만들어갈 잠재력을 지니고 있다.

파카코리아 제공

FA저널 SMART FACTORY 홍 보 영 기자 (fa@infothe.com)

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