#포스트코로나

‘세대’와 ‘공간’에 기반해 가까운 미래 변화상을 살펴봅니다. 시의적 키워드로 기술, 문화 등 변화를 제시합니다.

특정 분야에서 성공하려면 기존 문법에서 벗어나 새 패러다임을 개척하는 용기가 중요합니다. 디지털과 인공지능(AI) 기반의 4차 산업혁명 시대에는 기술 패러다임 전쟁에서 앞설 때 승리의 가능성이 농후해 집니다. 첨단 위의 첨단을 달리는 기술과 비약적인 데이터 운용 능력으로 과거와 전혀 다른 미래가 펼쳐질 전망입니다.

Step.1 개념 분석

스마트 플랜트는 기존 플랜트에 정보통신기술(ICTㆍInformation and Communication Technology)을 접목해 실시간으로 발생하는 공정 데이터, 이벤트를 관리하고 데이터에 즉각적인 접근이 가능하도록 하는 프로세스 자동화로 정의합니다.

기본적인 자동화 수준을 넘어 빅데이터(BigData)ㆍ사물인터넷(IoT)ㆍ클라우드(Cloud)ㆍ인공지능(AI) 등 최신 디지털 신기술을 활용해 생산력을 높이고 유지 보수와 기자재 관리까지 전부 자동화하는 것이죠. 이는 산업의 각 생애주기에 따라 통합 디지털 엔지니어링을 실현해 비용 절감과 효율 증대라는 굵직한 효과를 가져옵니다.

국가과학기술연구회의

과거 스마트 플랜트는 건설ㆍ노동 현장에서 공장과 설비 운영 중심으로 기술이 도입됐었는데요. 최근 정보기술을 적용한 융복합, 정보보안, 고부가가치, 고효율ㆍ저비용, 친환경 등이 트렌드로 떠오르면서 더욱 다양한 분야로 확산되고 있습니다. 에너지 업계는 물론 농업, 식품, 도시개발, 의료업 등 취급 범위가 넓어지는 추세입니다.

스마트 플랜트 특징
① 인간의 고차원적인 정보처리(인지ㆍ학습ㆍ 추론) 활동 능력 필요
② 빅데이터(BigData)ㆍ사물인터넷(IoT)ㆍ클라우드(Cloud)ㆍ인공지능(AI) 등 첨단기술로 플랫폼 형성
③ 데이터 재활용과 효율화로 작업 기간 단축과 비용 절감 효과 도모

Step.2 서서히 태동하는 업계

4차 산업혁명 개념을 비즈니스 모델에 정착시키려는 움직임은 이미 몇몇 기업을 중심으로 시도돼 왔습니다. 그런 비즈니스 전환에 스마트 플랜트가 중요한 촉매제로 활약하고 있고요. 이윤 창출과 안정적인 관리 그리고 환경보호까지 넓은 의미를 포함합니다.

정유ㆍ화학업계와 스마트 플랜트의 시너지 창출은 어떨까요? 사실 정유업은 인류의 발전과 궤를 함께했다 평가할 정도로 오랜 역사를 보유합니다. 그래서 도입 자체는 그리 어렵지 않았습니다. 이미 온도 조절이나 제품 선별 같은 선진화한 스마트 시스템이 도입된 사례가 많으니까요.

에너지 섹터 기업들은 자동화 공장을 설립하고 공정 단계에서 실시간 모니터링, 품질ㆍ안전 관리, 위기 상황 예측과 대비 작업 등을 모색하고 있습니다. 다만 전체 시스템을 관리하고 체계적으로 분석하는 첨단기술 도입과 실현은 여전한 ‘현재진행형’ 상태입니다. 대규모 데이터를 응집하고 처리해 표준화하는 단계도 남아있습니다. 이 가운데 독보적인 승자를 꼽기에는 모호한 상황인 셈이죠.

Step.3 해외시장 동향

미국, 독일 등 해외시장에서는 첨단기술을 도입한 다양한 플랜트 산업이 가속화하고 있습니다. 국내와 비교하면 엔지니어링, 친환경, 에너지 절감 등에서 특히 앞서고 있다는 분석입니다.

미국 소재 제너럴 일렉트릭(GE)사의 프렉딕스(Predix)는 오랜 기간에 걸쳐 축적한 개방형 인터넷 플랫폼으로 유명합니다. 그간 발전기기 설계 경험과 운전 지식을 기반으로 제조업 용도의 운영체제, 클라우드, 빅데이터, 소프트웨어(SW) 등 종합 솔루션을 지원합니다. 실적도 도드라집니다. 2020년 기준 프레딕스를 통한 라이선스와 서비스 매출 규모는 150억 달러 수준에 달할 전망입니다.

미국 하니웰(Honeywell)사는 신재생에너지로 앞서나갑니다. 화학공정 라이선스 기업으로서 클라우드 기반의 스마트 태양광 발전 관련 플랫폼인 CPS(Connected Performance Services)를 개발한 것이죠. CPS는 고객 공장 운영의 성능 극대화와 공정 최적화를 지원합니다.

독일 지멘스(Siemens)사의 마인드스페어(MindSphere)는 클라우드 기반의 사물인터넷 운영시스템으로 개방성과 범용성을 모두 갖췄습니다. 주로 장치와 시스템 데이터의 응용 또는 해석을 수행합니다. 다양한 분석 도구로 최적의 운전과 자산운용 방안을 제시하기도 하죠. 공정 설비는 디지털 환경에서 일체화시킨 디지털 트윈을 생성하고, 사용자 스스로 원하는 제품을 개발하도록 돕습니다.

노르웨이 노르셰베리타스(DNV-GL)사는 전반적인 석유ㆍ가스 산업에서 자산의 성능 예측을 지원하는 분석 프로그램(RAMㆍReliability Availability & Maintainability)을 선보입니다. RAM 연구를 통해 안전하고 책임있는 방식으로 석유ㆍ가스 생산을 최적화하는 의사 결정을 지원합니다.

프랑스 슈나이더 일렉트릭(Schneider-Electric)사는 효율성과 지속가능성을 목표로 에너지 자동화와 디지털 솔루션을 제공하는 기업입니다. 이들은 공정 시뮬레이션과 3차원 모델을 이용한 증강현실(VR) 기반의 모의운전 시스템으로 화제를 일으켰습니다.

실제와 동일하게 모사된 입체 시뮬레이션 환경에서 내부 시설점검, 안전교육, 사고발생 시 대처방법 등 교육 훈련에 솔루션을 활용하는 것이죠. 정상적인 운전은 물론 가동 중지, 비정상적인 공정 상황에 대처하는 운전 능력 향상까지 적용 범위가 대단합니다.

Step.4 디지털 장악으로 미래 공략

스마트 플랜트는 ICT와 연계한 솔루션이 무엇보다 중요합니다. 이를 위해 전체 작업 일정과 비용의 사전 확인, 실시간 데이터를 이용한 빠른 의사결정, 통합설계, 완성형 시뮬레이션 등 세밀하고 까다로운 단계가 요구됩니다.

더욱이 대부분의 스마트 플랜트 관련 기술은 아직 해외시장 의존도가 높습니다. 국내 스마트 기자재는 경험 부족과 산업 보수성으로 도입은 물론 상용화가 어려운 실정이니까요. 결국 모든 업계가 앞다퉈 스마트 플랜트를 구축하기란 무리가 있습니다. 현재로서는 자본과 규모 그리고 업력을 갖춘 대기업 중심으로 테스트를 거치며 시장 뼈대를 세우고 있다는 설명이 맞습니다.

스마트 플랜트 산업의 미래는 명확하고 윤곽도 구체적입니다. 적극적인 지원과 협력으로 국내 원천기술을 개발해 플랜트 기술과 성공적으로 융합의 길을 여는 것이죠. 현존하는 다른 디지털 기술과 간극이 크지 않습니다.

기술 중심의 산업 체제 변화는 거스를 수 없는 흐름입니다. 더욱이 과거와 비교 불가한 변화의 속도는 자신감 있게 앞서서 기회를 발굴하려는 노력에 승기를 안겨줄 가능성이 높습니다. 우리 에너지 업계는 모든 산업의 전환기마다 빠르게 대응하면서 시대에 맞는 모습으로 발전해왔습니다. 최첨단 시대에도 그 위상을 굳건히 지키도록 더욱 유연한 자세를 가질 때입니다.

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참고 · 과학기술정보통신부 (www.msit.go.kr)
          국토교통부 (www.molit.go.kr)
          국토교통과학기술진흥원 (www.kaia.re.kr)
          EBN: 효율 높이고 비용 줄이고…스마트 플랜트 효과 ‘속속’ (www.ebn.co.kr/news/view/1005592)
          [4차 산업혁명과 스마트 플랜트] 문일 ㆍ 2018
          [지능정보연계 기반 스마트 플랜트 기술 동향] 성호진 외 ㆍ 2020