무선화에 대한 고찰

무선화에 대한 고찰
Jonas Berge
Emerson Process Management 응용 기술 부문 이사

대다수의 애플리케이션에서, 무선이 유선을 대체하지는 않습니다. 실제로, 무선은 이전에 대응하지 못했던 부분이나 수동 실행 영역을 대신해서 사용됩니다. 예를 들어, 현재 중요 자산에는 상태 모니터링이 실행되고 있지 않습니다. 무선화 기술은 열교환기, 펌프, 송풍 핀 팬 방식(fin fan) 냉각기, 송풍기 등과 같은 필수 자산 모니터링을 가능하게 합니다.
무선 기술은 또한, 원가 계산을 위해 증기 트랩 모니터링과 증기/냉각수 보조 계량을 수행하는 것처럼, 에너지 절약 방안으로 활용될 수 있습니다. 상태, 안전, 환경(HS&E) 전반의 향상에도 무선 기술은 크게 기여하는데, 현장 작업자들은 갱구 점검과, 측정기/ 가변면적 유량계/ 검사 유리창 검침, 계량봉 사용, 시료 채취 수집을 위한 시설 방문 사찰에서 벗어날 수 있으며, 휴대용 진동 시험기와 온도 측정 건(gun) 등을 이용하는 정기적 유지 관리 업무 역시 불필요해 집니다.
상기와 같은 무선 기술의 활용은 ‘P&ID(piping and instrumentation diagram, 배관 및 계기 도면)를 능가’한 것이라 할 수 있습니다. 다시 말해서, P&ID를 능가한 현장 현대화가 무선 기술에 있어 ‘킬러 앱(killer app: 다른 경쟁 제품을 몰아내고 시장을 완전히 재편할 수 있는 상품이나 서비스)’이라는 의미입니다. 기존의 시설의 경우, 유선으로 연결된 영역은 유선화가 유지되지만, 자동화되지 않은 모든 부분은(따라서, P&ID 상 위치하지 않는) 무선 기술을 사용하여 대응할 수 있습니다. 무선 메쉬(mesh) 네트워크는 시설 유닛 말단에 단일 게이트웨이 설치를 허용하기 때문에, 최소 위험성으로 기존 시설에 배치가 가능합니다. 완전 메쉬 위상 네트워크 형태(full-mesh topology)를 취할 시, 시설 유닛 자체 내부에는 아무 것도 설치할 필요가 없으며, 위험 요소를 최소화할 수 있습니다.
이는 다수의 기간망 라우터(backbone router)를 시설 전반에 설치해야 하고, 당 기간망과 위험 지역 전력을 연결하는 게 요구되는, 성형 기간망 위상 네트워크 형태(star-backbone topology)와 대비됩니다. 후자의 경우 기존 시설에 대한 손상 위험성이 상대적으로 높다고 하겠습니다. 기간망 라우터를 제거하기 위해서는, 7회 이상의 홉(hop: 패킷 교환망에서 하나의 라우터에서 다른 라우터로 데이터 패킷이 이동하는 것) 수를 갖는 다 경로 메쉬 라우팅 지원 장치를 갖춘 ‘완전 메쉬’가 요구됩니다. 2~4회의 홉으로는 부족할 것이며, 이 경우 기간망 라우터는 여전히 필요할 것입니다.
WirelessHART가 선도적 무선 프로토콜이라는 것에는 반박의 여지가 없습니다. WirelessHART는 프로젝트 착수 시점에서 수집된 사용자 요구 사항을 명확히 충족하도록 설계되었는데, 이는 NAMUR NE124(공정 자동화 분야의 무선 통신 요건 정의) 명세에 부합하며, NAMUR가 시행한 독일 Ludwigshafen 소재 BASF 시설에서의 현장 실험으로 검증되었습니다.
신규 프로젝트 시 시설 전역으로 기술이 대규모 도입되는 파운데이션 필드버스(Foundation fieldbus: 시설 자동화 환경에서 기본 네트워크로 사용되는 연속적 디지털 상방향 커뮤니케이션 시스템)와는 달리, 시설 전체의 완전한 무선화는 아직은 먼 미래라고 할 수 있습니다. 그렇지만, 이미 수 천 곳의 현장에 배치된 WirelessHART가 시험 운영이나 사전 조사 차원에만 머무르는 것은 아닙니다.
보다 정확히 말하자면, WirelessHART는 벌써 수 년 전 완전히 자동화를 이룬 (퇴색된 과거 관점의 완전 자동화) 기존 시설에 배치되고 있습니다. 이들 시설은 무선 기술을 활용해, 중요 자산 모니터링, 에너지 절약 방안, HS&E 향상과 더불어 한 층 진일보 한 자동화 달성이 가능합니다.
이러한 측면에서, WirelessHART는 현재 시설들이 당면한 실제 문제들에 해결책을 제시하는 대단한 성공작이라 하겠습니다. 이미 수백 개의 무선 송수신기를 갖춘 현장도 있으며, 많은 시설에서는 상기 제시된 활용 방안을 통해 무선 기술의 혜택을 누릴 수 있습니다. 과거 시설 구축 시, 고가의 I/O 카드와 4~20 mA 및 점멸 신호에 대한 유선 설치로 인해 자동화는 매우 높은 비용을 필요로 했습니다. 오늘 날, 무선 기술에 힘입어 자동화 비용은 감소되었고, 기존 시설에서는 유선 연결과 비교해 훨씬 적은 위험성으로 자동화를 실현할 수 있게 되었습니다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 무선화에 대한 고찰