2km 넘는 터널도 Beckhoff PC 기반 제어로 상시 원격 모니터링
  • 최정훈 기자
  • 승인 2021.04.16 14:00
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비엔나 카이져뮐렌 터널, 안전 관리 현대화 위해 200개 이상의 IPC 가동

[Beckhoff 제공] 오스트리아 Tieschen에 위치한 ECOexperts Automation사는 인프라 솔루션 전문기업이다. 사이버보안과 같이 특히 안전 측면에 포커스를 맞춘 IT와 널리 분산돼 있는 분산형 애플리케이션, 그리고 자동화가 어떻게 결합하느냐가 인프라 솔루션의 중요 포인트라고 할 수 있다.

카이져뮐렌 터널에서의 첫번째 테스트 장면 [사진=ECOexperts 오스트리아]
카이져뮐렌 터널에서의 첫번째 테스트 장면 [사진=ECOexperts 오스트리아]

이 가운데 200대 이상의 산업용 PC(IPC)가 가동되고 있는 비엔나의 2,150m 길이의 카이져뮐렌(Kaisermühlen) 터널을 들여다보면, 모듈화·확장성이 뛰어난 Beckhoff의 PC 기반 제어 기술의 진가를 발견할 수 있다.

이 인프라 프로젝트는 세계에서 가장 복잡한 터널 프로젝트 중 하나로 알려졌다. ECOexperts의 프로젝트 관리자 Robert Repeat-Haas는 “개보수 공사는 18개월이라는 짧은 기간 내에, 터널을 완전히 폐쇄하지 않은 채 진행됐다. 예정되지 않은 교통로의 폐쇄 또는 하자는 비엔나의 교통 시스템을 붕괴시킬 위험을 안고 있었다. 그러한 이유로 시스템 가용성의 문제는 프로젝트를 이행함에 있어서 가장 중요한 사항이었다”며, “이는 Beckhoff의 C6930 컨트롤 캐비닛 산업용 PC와 acuradeG5 소프트웨어에 기반한 적절한 이중화 솔루션을 통해 해결했다”고 밝혔다.

2,150m 길이의 카이져뮐렌 터널에는 왕복 4차선 도로가 있다. [사진=ECOexperts 오스트리아]
카이져뮐렌 터널은 2,150m 길이의 왕복 4차선 도로이다. [사진=ECOexperts 오스트리아]

사용량이 많고 복잡한 인프라 ‘터널’

카이져뮐렌 터널의 시스템 복잡성에 크게 영향을 주는 요인 중 하나는 4개의 차선 외에도 10개의 진출입로와 2개의 합류 도로가 존재한다는 것이었다. 로버트 리페어하스는 환기가 넘어야할 큰 산이라고 봤다. 그는 “입구와 출구가 하나 뿐인 다른 터널, 즉 환기의 흐름과 방향이 일정한 터널은 다루기가 쉽다.

하지만 입구와 출구가 여러 개가 존재하면 제연 방법은 상당히 복잡해진다. 화재 위치에 따라 그 반대 방향으로 제연해야 한다”며, “이곳은 오스트리아에서 붐비는 터널 중 하나이기에, 비엔나의 교통망에서 대동맥의 역할을 하고 있다. 따라서 이 경로는 개보수 중에도 사용할 수 있어야 했다. 바로 이 부분에서 Beckhoff 하드웨어의 장점과 acuradeG5 소프트웨어의 장점을 결합한 것이 강점으로 작용했다”고 평가했다.

2018년에 결정된 현대화 과정 중에 전기 및 안전 부품이 모두 교체됐다. 이는 △에너지 공급 및 분배 △무제한 제어가 가능한 LED 조명 △IT 인프라 △환기 시스템 등 다양한 관련 시스템으로 인해 상당히 복잡한 양상을 보인다.

카이져뮐렌 터널의 안전 장비 섹션 [사진=ECOexperts 오스트리아]
카이져뮐렌 터널의 안전 장비 섹션 [사진=ECOexperts 오스트리아]

고도의 유연성 가진 개방형 제어 플랫폼이 솔루션

ECOexperts는 2016년부터 Beckhoff의 제어 기술을 활용해 왔다. 로버트 리페어하스의 관점에서 당시 주요 결정 요인은 플랫폼 독립적인 하드웨어의 가용성과 이에 상응하는 Beckhoff의 지원이었다. 그는 “큰 장점들 중 하나는 강력한 IPC 하드웨어 및 광범위한 I/O 모듈이다. 뿐만 아니라 모든 Beckhoff 구성요소는 확장된 운용 온도 범위에 관한 인프라의 특수 요구사항들을 지원한다. 또한 Beckhoff IPC에 우리의 소프트웨어를 설치할 수 있다는 점도 큰 장점이다. 특히 이 분야에서 우리는 기술 및 영업적인 측면에서도 Beckhoff Austria의 매우 우수한 지원을 받고 있다”고 전했다.

I/O 레벨에서는 카이져뮐렌 터널 내 50여 곳에서 104대의 CX9020 임베디드 PC가 버스 커플러로 분산되고 있다. 이들은 TwinCAT OPC UA 소프트웨어를 통해 12개의 이중 제어 장치에 연결되며, 각각 2대의 C6930 컨트롤 캐비닛 IPC가 있다. 이러한 방식으로 △전원스위치·제트팬·신호등스위칭시그널 △전원스위치·제트팬·문접촉·비상전화·신호등 등 피드백시그널 △휘도·조도·CO 농도 측정값 △조명설정점 등의 요소를 포함한 7,500개 이상의 디지털 신호와 400개 이상의 아날로그 신호가 제어된다.

비엔나의 카이져뮐렌 터널 자동화 및 제어에는 CX9020, CX2020 임베디드 PC(상단 및 하단 오른쪽)와 C6930 컨트롤 캐비닛 산업용 PC(하단 왼쪽)가 사용된다. [사진=ECOexperts 오스트리아]
비엔나의 카이져뮐렌 터널 자동화 및 제어에는 CX9020, CX2020 임베디드 PC(상단 및 하단 오른쪽)와 C6930 컨트롤 캐비닛 산업용 PC(하단 왼쪽)가 사용된다. [사진=ECOexperts 오스트리아]

트래픽 기술의 경우, 81대의 CX2020 임베디드 PC가 특수한 프로토콜이 있는 데이터 집중 장치로 사용됐다. 가변적인 교통 표지판이나 차선 신호와 같은 직렬 프로토콜은 이러한 IPC를 통해 연결된다. CX2020의 모듈화는 직렬 인터페이스와 관련해 매우 중요하다. OPC UA를 통해 개별 레벨로 연결한 acuradeG5 소프트웨어는 모든 제어 레벨에 설치된다.

acuradeG5를 실행하는 24개의 C6930 컨트롤 캐비닛 IPC는 상시 대기 방식(Hot Standby)의 형태로 구현된 이중 컨트롤러 역할을 한다. 그것은 차도에 따라 분리된 완전한 시스템 컨트롤을 관리한다. 이중 acuradeG5 시스템은 중앙 제어 시스템으로 사용되며, 12개의 이중 제어 장치를 연결해 완전한 시스템을 구성한다.

이 제어 시스템에서는 화재, 교통체증 등 문제를 유발하는 원인들을 제어하고 교통 제어 및 환기 프로그램을 실행한다. 전체 데이터 로깅, 다양한 평가(트렌드, 에너지 소비, 과거 데이터 기록 등) 및 시각화도 이 과정에서 이뤄진다. 비디오 시스템과 같은 예를 보면, 추가 독립적인 시스템도 연결돼 있어 서로 상호작용할 수 있다는 것을 알 수 있다.

Robert Repeat-Haas는 “서버에서 총 20만개 이상의 데이터 포인트가 처리된다. 전반적인 기능과 관련해 결정적인 요소는 다른 Beckhoff 구성요소에 기초해 구현된 모든 레벨의 소프트웨어 솔루션의 보편성보다 높다. 많은 수의 CX9020이 버스 커플러로 사용됨에 따라, 가격 대비 성능과 우수함은 물론 간단한 어드레싱, TwinCAT OPC UA를 통한 OPC UA 지원이라는 이점을 가질 수 있다”고 평가했다.

그는 이어서 “이 IPC는 최신 기술을 사용함에 따라, 먼저 OPC UA는 최신 프로토콜에서 기대되는 높은 수준의 안전성을 제공한다. 두 번째로, 간단한 어드레싱으로 커미셔닝 및 커플링을 단순화한다. 대체적으로 안전 측면과 객체 지향성이 OPC UA의 선택에 있어 결정적인 요인이었다”고 덧붙였다.



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