산업용 사물 인터넷(IIoT)은 어떻게 공장의 연간 수백만 달러를 절감해 줄까요?

• 산업용 사물인터넷의 중요성

국가가 새로운 인프라와 디지털 경제를 지속적으로 추진함에 따라 산업용 사물 인터넷(IIoT)이 점점 더 주목받고 있습니다. 통계에 따르면 중국 산업용 사물 인터넷 시장 규모는 2021년에 8,000억 위안을 넘어 8,060억 위안에 달할 것으로 예상됩니다. 국가 계획 목표와 현재 중국 산업용 사물 인터넷의 발전 추세를 고려할 때, 향후 중국 산업용 사물 인터넷의 산업 규모는 더욱 확대될 것이며, 산업 시장의 성장률 또한 점차 높아질 것입니다. 2023년에는 시장 규모가 1조 위안을 돌파하고, 2024년에는 1조 2,500억 위안까지 성장할 것으로 예측되는 중국 산업용 사물 인터넷 산업은 매우 밝은 전망을 가지고 있습니다.

중국 기업들은 다양한 산업 IoT 애플리케이션을 개발해 왔습니다. 예를 들어, 화웨이의 "디지털 석유 및 가스 파이프라인"은 관리자들이 파이프라인 운영 동향을 실시간으로 파악하고 운영 및 관리 비용을 절감하는 데 효과적으로 도움을 줄 수 있습니다. 상하이 전력 회사는 창고 관리에 사물 인터넷 기술을 도입하여 시스템 내 최초의 무인 창고를 구축함으로써 자재 관리 수준을 향상시켰습니다.

설문조사에 참여한 중국 임원 중 약 60%가 IoT 개발 전략을 갖고 있다고 답했지만, 실제로 관련 투자를 진행한 임원은 40%에 불과했다는 점은 주목할 만합니다. 이는 산업용 사물인터넷(IIoT) 도입에 따른 초기 투자 비용이 높고, 그 실질적인 효과가 아직 불확실하기 때문일 수 있습니다. 따라서 본 글에서는 산업용 사물인터넷이 공장의 비용 절감과 효율성 향상에 어떻게 기여하는지, 특히 공기압축기실의 지능형 전환 사례를 통해 살펴보겠습니다.

• 전통적인 공기 압축기 스테이션:

  높은 인건비, 높은 에너지 비용, 낮은 장비 효율, 시의적절하지 못한 데이터 관리

공기 압축기는 청소기, 각종 공기량계 등 0.4~1.0MPa의 고압 공기가 필요한 산업 설비에 고압 공기를 공급하는 장치입니다. 공기 압축기 시스템의 전력 소비는 산업 에너지 소비의 약 8~10%를 차지합니다. 중국의 공기 압축기 전력 소비량은 연간 약 2260억 kWh이며, 이 중 유효 에너지 소비량은 66%에 불과하고 나머지 34%(약 768억 4천만 kWh)는 낭비됩니다. 기존 공기 압축기실의 단점은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

1. 높은 인건비

기존의 공기압축기 설비는 N개의 압축기로 구성됩니다. 공기압축기 설비 내 압축기의 개폐 및 상태 모니터링은 근무 중인 설비 담당자의 관리에 달려 있으며, 인건비가 많이 소요됩니다.

또한 유지보수 관리 측면에서 수동 정기 유지보수나 현장 점검을 통한 공기압축기 고장 진단은 시간과 노력이 많이 소요될 뿐만 아니라, 고장 해결 후 생산에 차질이 생겨 경제적 손실을 초래합니다. 장비 고장이 발생하면 서비스 업체에 출장 수리를 맡기는 데 지나치게 의존하게 되어 생산이 지연되고 시간과 비용이 낭비됩니다.

2. 높은 에너지 소비 비용

인공 안전장치가 작동 중일 때는 최종 가스 수요량을 정확히 알 수 없습니다. 가스 사용을 확보하기 위해 공기 압축기는 일반적으로 가동률을 높게 유지합니다. 하지만 최종 가스 수요는 변동성이 큽니다. 가스 소비량이 적을 때는 장비가 공회전하거나 압력을 강제로 낮추게 되어 에너지 낭비가 발생합니다.

또한 수동 계량기 판독은 시의성이 떨어지고 정확도가 낮으며 데이터 분석이 불가능하고, 배관 누출이나 건조기 압력 손실이 너무 커서 시간 낭비가 심하고 판단할 수 없습니다.

3. 낮은 장치 효율

단독 운전 시에는 필요에 따라 가스 공급을 일정하게 유지하여 생산 요구 사항을 충족할 수 있지만, 여러 대를 병렬로 연결하고 각 생산 작업장의 전력 장비 크기가 다르거나 가스 공급량 또는 공급 시간이 일관되지 않은 경우, 치잔 전체에 과학적인 배전 스위치 장비가 필요하며, 계량기 판독 시 에너지 절약 및 전력 소비 측면에서 더 높은 요구 사항을 제시합니다.

합리적이고 과학적인 배치 및 계획 없이는 기대했던 에너지 절감 효과를 얻을 수 없습니다. 예를 들어, 최고 수준의 에너지 효율을 자랑하는 공기 압축기, 냉각 및 건조기 등의 후처리 장비를 사용하더라도 실제 가동 후 에너지 절감 효과가 기대에 미치지 못할 수 있습니다.

4. 데이터 관리가 시의적절하지 못함

장비 관리 담당자가 수동으로 가스 및 전기 소비량 통계를 작성하는 것은 시간과 노력이 많이 들고, 일정 시간 지연이 발생하여 기업 운영자가 전기 및 가스 생산 보고서를 바탕으로 적시에 경영 결정을 내릴 수 없습니다. 예를 들어, 일별, 주별, 월별 데이터 명세서에 데이터 지연이 발생하고, 각 작업장마다 독립적인 회계 처리가 필요하기 때문에 데이터가 통일되지 않고 계량기 판독이 불편합니다.

• 디지털 공기 압축기 스테이션 시스템:

인력 낭비 방지, 지능형 장비 관리, 실시간 데이터 분석

전문 업체에 의한 스테이션실 개조 후, 공기압축기 스테이션은 데이터 중심의 지능형 시스템으로 탈바꿈할 것입니다. 그 장점은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.

1. 인재 낭비를 피하십시오

스테이션실 시각화: 설정을 통해 공기 압축기 스테이션의 전체 상황을 100% 복원하며, 공기 압축기, 건조기, 필터, 밸브, 이슬점 측정기, 전력량계, 유량계 및 기타 장비의 실시간 데이터 모니터링 및 실시간 이상 경보 기능을 포함하여 장비의 무인 관리를 구현합니다.

예약 설정: 설정된 시간에 따라 장비를 자동으로 시작하고 정지할 수 있으므로 계획에 따라 가스를 사용할 수 있으며, 현장에서 직원이 장비를 직접 작동시킬 필요가 없습니다.

2. 지능형 장치 관리

적시 유지보수: 사용자가 유지보수 알림 시간을 설정하면, 시스템이 마지막 유지보수 시간과 장비 가동 시간을 기준으로 유지보수 항목을 계산하여 알림을 보냅니다. 적시 유지보수를 통해 유지보수 항목을 합리적으로 선택하여 과잉 유지보수를 방지할 수 있습니다.

지능형 제어: 정밀한 전략과 합리적인 장비 제어를 통해 에너지 낭비를 방지하고 장비 수명을 보호합니다.

3. 실시간 데이터 분석

데이터 활용: 홈페이지에서 해당 발전소의 가스-전기 비율과 단위 에너지 소비량을 바로 확인할 수 있습니다.

데이터 개요: 한 번의 클릭으로 모든 장치의 상세 매개변수를 확인할 수 있습니다.

이력 추적: 모든 매개변수의 이력 데이터를 연도, 월, 일, 시, 분, 초 단위로 확인하고 해당 그래프를 볼 수 있습니다. 클릭 한 번으로 표 형식으로 내보낼 수도 있습니다.
에너지 관리: 장비 에너지 소비의 비정상적인 지점을 찾아내고 장비 효율을 최적 수준으로 향상시킵니다.

분석 보고서: 운영 및 유지보수, 제어 및 운영 효율성과 결합하여 최적화 계획 분석과 동일한 분석 보고서를 생성합니다.

또한, 이 시스템에는 오류 이력을 기록하고, 오류 원인을 분석하고, 문제 위치를 파악하고, 숨겨진 문제를 제거할 수 있는 경보 센터도 갖추고 있습니다.

종합적으로 이 시스템은 공기 압축기 스테이션의 안전성과 효율성을 높여줄 뿐만 아니라, 무엇보다 비용 절감과 효율성 향상에 크게 기여할 것입니다. 실시간으로 수집된 데이터를 바탕으로 공기 압축기 수를 제어하고, 저압 운전을 통해 에너지 낭비를 방지하는 등 다양한 조치를 자동으로 실행합니다. 한 대형 공장에서 이 시스템을 도입했을 경우, 초기 투자 비용이 수백만 달러에 달하지만, 첫해에 투자 비용을 회수하고 이후에도 매년 수백만 달러를 절약할 수 있다는 점에서 워렌 버핏이 눈여겨볼 만한 투자라고 합니다.

이 실질적인 사례를 통해 여러분은 왜 우리 정부가 기업의 디지털 및 지능형 전환을 그토록 강조해 왔는지 이해하실 수 있을 것입니다. 탄소 중립이라는 맥락에서 기업의 디지털-지능형 전환은 환경 보호에 기여할 뿐만 아니라, 공장의 생산 관리를 더욱 안전하고 효율적으로 만들어 기업 자체에 견고한 경제적 이익을 가져다줄 수 있습니다.