통합 정보 솔루션 갖춘 DCS로 교체 후 다운타임과 유지보수 비용 절감
리펀에너지(Ripon Energy, 구 Ripon Cogeneration)는 미국에서 가장 큰 그리드 운영업체 중 하나인 CAISO에 에너지를 판매해 중북부 캘리포니아 전역에 위치한 가정과 기업들을 위한 에너지 공급을 지원한다. 
50MW급의 이 발전소는 전기와 근처 프로세스 제조업체의 증류수 생산에 사용되는 수증기를 생산한다.2012년에 25년의 역사를 맞이한 이 발전소는 사용 중인 구형 분산제어시스템(DCS)을 교체하기로 결정했다.
리펀에너지의 운영 및 유지보수 관리자인 브렛 웨버(Brett Weber)는 “기존 시스템이 노후돼 더 이상 성능을 유지할 수가 없었고, 수리 비용도 상당히 많이 들었다”며, “더욱이 구형 DCS 시스템을 이해할 수 있는 사람이 별로 없어서 공급업체의 지원을 받기가 어려웠기에 뭔가 조치를 취해야만 하는 상황이었다”고 말했다.
구형 제어시스템에서 불필요한 트립 발생
가장 큰 문제는 다양한 페일 세이프(Fail-safe) 기능이 하드코딩돼 있어서 프로세스 변수에 사소한 오차만 있어도 트립이 발생해 전 시스템을 오프라인시키고 발전소를 가동 중단 상태로 만든다는 것이었다. 가스 터빈과 이를 지원하는 냉각기, 역삼투 시스템 증류수 공장 등 핵심적인 하위 시스템을 재시작할 때마다 공장은 한 시간가량 가동을 중단해야 했다. 이는 생산과 수익성에 막대한 차질을 줬다.
또한, 여러 단계의 시동 절차로 인해 발전소는 배출 한계치를 초과하는 위험에도 노출돼 있었다. 발전소들은 시동 중에 더 많은 가연성 물질을 방출하는데, 캘리포니아주에서는 발전소의 배출 및 기타 잠재적인 환경 위험요소가 철저한 규제 대상이어서 규제를 준수하지 않는 기업에는 벌금이 부과된다.
구형 DCS의 보수나 유지관리에 대한 현지 지원이 부족하다는 사실 역시 문제를 한층 더 복잡하게 만들었다. 유지보수 작업이 잦아지고 비용과 시간 소모가 늘어나는 것은 불가피한 일이었다.
설상가상으로 2012년 발생한 발전소 서버 고장으로 인해, 리펀은 프로세스 이력 데이터를 완전히 손실했다. DCS 시스템이 고장이 난 것뿐 아니라, 그 안의 모든 데이터까지 손실된 것이다. 서버를 수리하고 이력 데이터를 복구하는 데만 2만달러의 비용이 드는 사고로, 더군다나 데이터가 복구될 수 있다는 보장 또한 없었다.
일일 생산 보고서는 수기로 작성돼 왔다. 발전소의 운전자들은 제어시스템의 미터 데이터를 확인해 손으로 기록하고, 웹 페이지 데이터를 수동으로 일일이 생산 보고서에 옮겨 입력한 후 그 보고서를 원거리 지점에 있는 부사장에게 전송했다. 수동으로 보고서를 작성하는 것만으로도 매일 1~2시간이 소요됐다.
웨버 씨는 “결정적으로 새로 부임한 COO가 발전소를 방문해 둘러보다가 이러한 상황을 보고 시스템 교체를 결정했다”며, “그가 발전소의 시스템을 통합 정보 솔루션을 갖춘 새로운 제어시스템으로 교체하자는 제안을 승인하기로 결정하는 데는 30분도 채 걸리지 않았다”고 설명했다.
리펀에너지는 구형 DCS를 교체할 시스템으로 로크웰오토메이션의 PlantPAx DCS 시스템을 선택했다. 이 새로운 개방형 시스템은 리펀이 현지에서 서비스와 지원을 받을 수 있도록 해줄 것으로 기대를 모았다.
로크웰오토메이션의 솔루션 파트너인 매버릭테크놀로지(Maverick Technologies)가 이 새로운 DCS 시스템을 설치하고, 모든 시스템을 발전소 전반에 걸친 하나의 제어시스템으로 통합하는 작업을 담당했다.
리펀은 매버릭에 기존 DCS를 새로운 PlantPAx로 신속하게 교체해 발전소의 가동 중단 시간을 극소화해 줄 것을 요청했다. 매버릭테크놀로지는 2주에 걸쳐 시스템들을 교체해 촉박한 일정의 이 프로젝트를 성공적으로 마무리했다.
새로운 시스템에는 프로세스 및 안전 제어를 커뮤니케이션 및 최첨단 I/O와 결합한 플랫폼이 포함된다. 이 플랫폼은 정보를 지원하며, 확장 가능한 다분야 제어 플랫폼이다. 발전소의 구형 전용 네트워크는 EtherNet/IP로 교체돼 새로운 시스템의 설치가 용이해졌으며, 기존 하위 시스템들과의 원활한 통합도 가능해졌다.
오류가 자주 발생하던 수동 데이터 수집 프로세스가 필요 없도록, PlantPAx 시스템에는 데이터 이력 소프트웨어는 물론 생산에 대한 즉각적인 통찰을 제공하는 가시화, 분석 및 보고 포털이 포함돼 있다. 시스템에 내장된 관리자 수준의 가시화 기능은 운전자들에게 생산 정보에 대한 가시성과 새로 설계 및 업그레이드된 운전자 제어실에 통합된 진단 정보를 제공한다.
PlantPAx 시스템은 프로세스 시스템의 모든 이력 데이터를 활용해 일상적인 생산 보고서 생성을 자동화하기 때문에 발전소 운전자들은 보고서를 수동으로 작성하는 일이 아닌 시스템 운영에 시간을 더 할애할 수 있게 됐다. 이는 발전소 운영과 운영에 영향을 주는 요소에 대한 가시성과 제어를 향상시킴으로써 운전자들이 경보에 사전 대응할 수 있도록 해주기 때문에 생산성 증가에 기여했다. 결과적으로 리펀은 열 소비율과 램프 속도를 향상할 수 있게 됐다.
성능 향상
새로운 프로세스 제어시스템은 하나의 일관성 있는 개방형 커뮤니케이션 프로토콜을 제공해 리펀이 발전소의 전반적인 성능을 향상할 수 있도록 했다. 새로운 프로젝트로 인해 다음과 같은 혜택을 얻을 수 있게 됐다.
간의 이력 데이터 액세스와 자동화된 보고 기능을 제공한다.
·규제 준수 : 계획되지 않은 가동 중단의 감소로 발전소는 하루 한 번만 시동해 배출량을 제한치 미만으로 유지할 수 있게 됐다. 이에 대해 웨버 씨는 “PlantPAx 시스템은 제어가 자동화되고 운전자가 실시간으로 상황을 모니터링할 수 있기 때문에 간접적으로 우리가 모든 다른 규제 문제를 준수할 수 있도록 해줬다”고 말했다.
·시동 시간 단축 : 발전소 시동 시간을 1시간에서 약 45분으로 단축했다.
·제어 가능한 프로세스 변수 : 이제 직원들은 PlantPAx 대시보드를 통해 시스템 변수를 쉽게 모니터링하고 사소한 수차가 있을 경우 가동을 지속할지 아니면 중단할지를 필요에 따라 결정할 수 있게 됐다.
·단일한 개방형 네트워크 : 리펀은 발전소를 보다 간단하게 확장하고, 새로운 Ethernet 기반의 장비 및 장치를 활용할 수 있게 됐다. 비전용 네트워크는 시스템 운전 및 문제 진단에 전문적인 지식이 필요하지 않기 때문에 새로운 엔지니어들에 대한 교육이 간소화된다.
·생산 인텔리전스 : 운전자들은 실시간으로 시스템 데이터를 확인 및 활용할 수 있기 때문에 문제 발생시 즉각적인 해결이 가능하다.
·현지 Partner Network 지원 : 대리점이자 로크웰오토메이션의 분야별 전문업체이기도 한 매버릭테크놀로지의 현장 서비스 엔지니어들은 필요시 신속하게 지원을 제공할 수 있다.
웨버 씨는 “미적 관점에서 볼 때, 완전히 통합된 리펀의 자동화 제어시스템은 전혀 새로운 운전자 경험을 제공한다”며, “이제 운전자 자리에 앉으면, 셰비 차체에 포드 엔진과 토요타의 대시보드를 얹은 자동차가 아니라 일관성 있는 하나의 완전한 자동차를 운전하고 있는 듯한 느낌이 든다”고 말했다.
또한 그는 “이 프로젝트는 우리 발전소의 모든 추후 프로젝트를 위한 표준을 정립했으며, 미래의 업그레이드를 위한 모델”이라고 덧붙였다.
최근 리펀은 유지보수 및 운영 전략에 모빌리티를 통합해 운전자들이 관제실 밖에서도 운영에 대한 가시성을 가질 수 있도록 했다. 예를 들어, 운전자들은 이제 현장 자산 확인기능을 통해 보다 효과적으로 작업할 수 있게 됐다.
로크웰오토메이션 제공
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