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국내 분산제어시스템(DCS )산업의 과거 그리고 오늘

메탈넷코리아(월간 해양과조선) 취재부
메탈넷코리아(월간 해양과조선)에서는 DCS(분산제어시스템)의 조선.해양플랜트 및 적용산업분야 중심으로 DCS산업의 과거와 현재 그리고 미래의 비젼에 포커스를 맞추어 국내 DCS 통계자료조사, 시장규모, 현황과 전망 취재를 목적으로 2개월간 관련 업체에 취재 요청을 하였다.
그러나 타 매체의 기술 특집과 중복 또는 다른 매체에 취재로 인하여 한국요꼬가와전기와 지멘스 만이 인터뷰를 가졌다. 보다 심충적으로 1990년와 2000년대의 통계자료를 만들려고 노력하였으나 업체의 협조 부족으로 양질의 기사를 제공하지 못 함에 2010년 3분기에 DCS 사용자 중심으로 보다 알찬 정보를 제공 하겠다.

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  • 인터뷰 ①: 한국요꼬가와전기 영업기술 팀장 이범식(향후에는 신규 해양플랜트산업의 투자 필요)
    요꼬가와 전기에서는 PLC와 하이브리드 DCS 그리고 PLC와 DCS의 중간분야의 스카다 시스템을 사용하는 네트워크 컨트롤러 스타덤을 생산하고 있으며, PLC의 마켓보다 DCS의 마켓의 큰 비중을 두고
  • 인터뷰 ②: 지멘스 PCS7 사업부 차장 정성문 (선박.해양플랜트 산업에 적합한 DCS 개발이 중요!)
    DCS 산업은 과거 메이저 업체들이 차지하고 있었던 상황이었으나, 2000년대 들어 기술 발전이 활발하게 이루어지면서 하드웨어의 중요성보다는 어플리케이션이나 애드원에 해당하는 응용 기술들이
  • 기획특집: 1990년대 국내 DCS(분산제어시스템) 산업의 현황 정보 [간행년월:2010-04]
    1997년 현재 DCS는 수처리분야, 19.4%, 석유화학분야, 36.1%, 발전설비분야 17.7%, 금속,철강분야 8.5%, 식품분야 2.0%, 등의 시장분포를 보였다. DCS가 자동화의 핵심산업으로 각광받으면서 1997년 현재 이 분야에는 주력업체를 포함 총 20여개 이상의 업체가 사업 참여를 하고 있다.
    제1회부산국제제어계측,자동화설비및측정장비산업전시회(AUTOCON
    오래 전부터 계장기술은 프로세스 공업과 함께 발전해왔다. 반대로 프로세스 공업에 대해서 논할 때 그 관리나 운전 면에서 계장을 제외하고 생각한다는 것은 이제는 있을 수 없는 일이 되어 버렸다.

    이 프로세스 공업은 여러 공업 중에서 기계공업과 같은 선반이나 밀링 등 각종의 기계를 사용하여 여러 가지 소재를 가공해서 제품을 만들거나 전기공업과 같이 여러 부품을 얻는 소위 공 공업에 대해서 제철이나 가솔린, 등유, 중유 등을 생산하고 석유전제 전자합성수지나 합성섬유를 제조하는 석유화학 혹은 시멘트공업, 펄프공업 등을 총괄한 것이다.

    이 프로세스 공업 중에 현재는 제철공업, 시멘트공업, 석유정제공업, 석유화학공업, 화학공업, 합성섬유공업 등이 대표적인 업종으로 포함되어있다.
    시대의 흐름과 더불어 공정이 복잡화되고 계기가 진보하면서 플랜트의 몇 장소에는 패널을 만들어 압력계 등을 장치하여 파이프에 직접 압력을 끄는 등 집중적으로 플랜트 상태를 감시할 수 있도록 되어있다.

    충분히 검토되고 신중히 설계, 시공된 계장, 제어장치에 보태어 최저한의 우수한 오퍼레이터를 확보하는 것이 안전한 플랜트 운전에 꼭 필요한 필수 불가결한 요소가 되었다.
    계장은 프로세스공업 중에서 단순히 계장을 장치하는 것만의 계측을 주체로 한 것에서 우선 자동제어를 도입하고 더욱 전자계산기의 이용까지도 그 범위에 포함해서 진보 발전을 계속하고 있는 것이다.

    그러나 넓은 의미에서의 계장은 계측과 제어만이 아니고 플랜트 안전을 유지하기 위해서는 강한 무기이며 이 안전을 가한 주기 등으로서 조화 있게 진보시키는 것도 또한 계장기술자로서 잊어서는 안될 사항일 것이다.
    분산제어시스템(DCS)은 전 공정감시제어를 고도의 자동제어 프로그램이 내장된 복수개의 컴퓨터들을 기능별로 분산, 상호 연결하여 플랜트를 운용하는 시스템이다. 이 시스템의 발전된 형태가 차세대 통합 형 제어 시스템으로 보다 나은 시스템을 생산현장에서 설치, 운영하고 있다.

    1. DCS의 정의
    (1) DCS (Distributed Control System: 분산제어시스템)란?
    1960년대부터 컴퓨터를 이용한 프로세스 제어분야가 도입되면서 초기 제품으로는 DDC(Direct Digital Control: 집중제어방식)가 등장하여 1970년대 중반까지 프로세스 제어에 사용되었다.
    하지만 한 대의 컴퓨터 전분야에 프로세스를 담당하면서 컴퓨터 자체에 이상이 생기면 전체적인 타격을 받기 때문에 신뢰성이 떨어진다는 단점이 있었다. 반도체 기술의 발전으로 DDC의 단점을 보안할 수 있는 DCS가 1975년에 탄생하게 되었다.
    DCS는 일반산업용 설비에 적용하여 설비의 감시, 조작 및 Process Control을 가능케 하는 첨단 제어시스템으로서 Process 제어기능을 분산시키고 Process정보처리 및 운전조작을 집중화시켜 전체시스템의 신뢰성 향상과 데이터관리의 원활을 가능하게 하였다.

    (2) 주요기능
    -Trend Graph Alarm 신호 등 전공정의 MMI (Man-Machine I.F)기능
    -각종 Data의 Report, Message 등의 출력기능
    -단순한 Sequence 기능 및 아날로그 데이터의 Feedback기능
    -Network 및 System 이중화 기능

    (3) 용도
    - 철강공정: 수처리 및 가열로, 고로의 온도, 습도 입력제어
    - 석유화학: 석유비축기지의 자동출하시스템 제어
    - 환경분야: 소각로시스템 제어

    2. 과거 국내 DCS 산업
    DCS산업은 제철 및 정유, 화학플랜트에 라이센서와 합작회사의 제공으로 처음으로 국내에 도입된 것이 1970년대 초 이며, DDC의 보급과 함께 자동화 산업의 필수적인 요소로 자리잡아가고 있다. 그 이후 컴퓨터의 발달 등 정보화 사회의 추세에 따라 선진국에 발 맞추어 대 다수의 중, 대형 플랜트에 제어시스템으로 판넬보드 계기를 사용하지 않고 DCS를 사용하게 되었다.

    (1) 과거 DCS의 국내 기술개발 동향
    90년대에 전세계적으로 성숙단계에 접어들고 있었던 DCS산업은 제철 및 정유, 화학플랜트에 라이센서와 합작회사의 제공으로 70년대 초 DDC가 보급되면서 자동화 산업의 필수적인 요소로 자리잡아가고 있었다.
    과거 DCS는 계장분야에서만 관심을 가졌던 것이었지만 최근에는 전 산업분야의 엔지니어가 관심을 가지게 되어 그 적용에 있어서 점차 확대되는 추세이며, 이에 따라 DCS는 정착단계에서 성숙단계로 접어 들고 있다.
    국내 대기업의 경우를 보더라도 DCS는 하이드로카보 프로세싱 분야에 주로 DCS를 활용하고, 중소기업의 경우 소형 Process에 DCS를 사용하기 시작한 것이 일반적인 경향 이고, PLC의 기능 확대로 인해 DCS 시장의 확대를 단기적으로 보는 시각이 생겨났다.
    이에 대해서는 다른 측면에서 바라보는 새로운 시각이 필요하다고 하겠다. 또한 PLC와 DCS의 출발점부터 명확히 구분되고 있다. PLC가 프로세스를 제어하는 어플리케이션이 확대 되면서 DCS의 범위에 들어온다고 하더라도 DCS는 MMI나 리듬변신이 좋고, 안정성 있는 시스템의 개발이 이루어 지기 때문에 DCS와 PLC의 기능이 OVER RAP 되는 부분이 늘어난다 하더라도 제품의 안정성, 신뢰성, 어플리케이션, 자기능력의 KNOW-HOW로 DCS의 영역이 유지확대 될 필요성이 있다.
    그러나 궁극적으로 CIM을 바라본 자동화로 볼 때 네트워크 없이 DCS만 가지고는 단위시스템 컨트롤에 그칠 수 밖에 없으므로 결국 네트워크, 컨트롤러, 프로세스로 구분되고 기술자도 세분화 되어 PLC, DCS구분 자체가 없어질 가능성도 배제할 수 없었다.
    과거 DCS분야는 흑자를 내는 업체가 거의 없는 것으로 알고 있어 투자에 어려움을 느끼고 있었다. 그 이유는 국내 사용자들이 외국제품을 선호하고 있어서 국산품에 대한 인지도가
    낮았고, 많은 투자비에 비해 판매마진이 적다는 이유로 단기간으로는 흑자를 볼 수 없기 때문이었다. 그래서 중소기업에서는 투자할 엄두를 내지 못했으며, 단기적인 이득이 아닌 장기적인 안목에서의 꾸준한 투자가 선행되어야 했다.
    기존 DCS업체가 석유화학과 함께 성장해온 것이나 다름없었기 때문에, 국내도 선진국과 마찬가지로 석유화학 분야는 증설이 거의 마무리된 단계여서 DCS의 신설은 미미하였다. 그렇기 때문에 환경분야 즉, 수처리, 폐기물 통합설비 등에서 확대되는 방향전환이 이루어졌으며, 환경분야에서 DCS를 적용함으로써 DCS가 활성화 될 수 있는 계기가 되었다고 할 수 있겠다.

    (2) 과거 국내 DCS시장 규모와 현황은?
    과거에 국내시장은 일본, 미국, 유럽 등 세계 각 유명 메이커 대리점의 싸움터라 해도 과언이 아니었다.
    또한 시장규모의 협소로 분야별 수요 또는 이미 석유화학 플랜트 분야는 한계에 도달해 있었다. 수 처리 분야의 수요가 새롭게 부각되고 있었지만 분야별 시장이 협소하여 어려움이 많이 있었다. DCS는 수 처리분야, 철강, 시멘트산업, 소각로, 열병합발전, 제지분야 등에 활용되고 수요가 창출되고 있었다.
    석유화학플랜트는 향후에도 설비도입 보다는 주로 개, 보수가 이루어져야 하기 때문에 기득권을 가진 기업이 유리할 수밖에 없었다. 산업분야에 자동화를 이루기 위해서는 제어시장 분야가 가장 중심이 되기 때문에, 그 나름대로 엔지니어를 구축하는 것이 사례가 되겠지만, 실제 필드 사이드의 PID제어라든지, 모터드라이버리모트 등의 I/O쪽을 제어 할 수 있는 제어시스템이 산업 자동화 부분의 핵이 되는 핵심적이고 필수적인 기술 이였기 때문에 무한한 시장가능성이 엿보였다.
    그 결과 국내 DCS업계에서는 DCS가 자동화의 핵심산업으로 각광받으면서 시장규모가 실제보다 크게 예상되어 참여업체가 계속 늘어나고 있는 실정이었다.
    과거 90년대 이 분야에는 한국요꼬가와전기, 금성하니웰, ABB, 한국폭스보로, 금성계전, 효성중공업, 우진 등의 주력업체를 포함, 총 20여 개 이상의 업체가 참여하고 있었다.
    특히 DCS가 향후 발전가능성이 무한한 사업으로 인식되면서 기존 참여업체 외에 현대정보기술 및 포스콘 등의 기존 배전반 업체가 새로이 시장에 참여하면서 과당경쟁은 더욱 치열하였으며, 삼성데이터시스템 같은 경우에 자동화 사업을 실질적으로 이끌어갈 핵심 SI업체로 등장 했었고, DCS의 시장판도의 변화가 있을 것으로 예상했었다.



    1996년 DCS 설비의 산업별 비중에 대한 설문 응답

    (3) 과거 국내 DCS산업의 현황
    80년대 중화학공업의 고도성장기를 맞이하여 DCS의 수요창출을 통하여 발전 가능성을 점쳤고, 90년대 설비가 종료된 것으로 짐작되는 석유, 화학분야의 시장성도 낙관적 이어서 수요창출기대로는 상하수처리 및 환경분야가 제일 높은 것으로 추정되었다. 이외 발전 가능성이 있는 분야로는 열병합 발전분야, 철강분야, 소각로분야 등의 순으로 나타났으며, 수처리와 소각로를 중심으로 한 환경분야가 DCS 최대 시장으로 부상 하였다.
    그간 중소기업이 대기업에 하도급발주를 하는 형식으로 실행되었지만, 단체수의 계약 해지 후 공개입찰의 형태로 바뀌면서 대기업이 대거 참여하게 되었다.
    90년대 이후 환경의 의존도가 높아지면서 환경분야의 시설투자가 증가하였으며, 향후에도 성장세가 지속될 것으로 전망되었다.

    3. 국내 DCS산업의 현 상황
    (1) 현재 국내 DCS산업의 현황
    80년대 고속발전을 거듭해온 국내 산업분야의 많은 업체들이 참여하면서 포화상태가 이르러 과열경쟁이 심화 되었다. 한정된 국내시장과 해외업계의 등장이 과열경쟁의 원인으로 꼽혔으며, 과열경쟁으로 인한 저가수주가 국내 DCS사업의 어려운 점으로 사료되고 있다. 이외에 국내 경기저하, 정부보호 정책부재 등의 문제점이 부각되었다.
    이와 같은 문제점들은 과거에서부터 현재까지 이어져 왔으며, 앞으로 개선 되어야 할 방안들이 많다.
    현재 국내업체의 기술력은 해외기술에 비해 뒤떨어지지는 않는다고 생각한다. 국내 DCS 업계의 경우 고급 PROCESS에 사용되는 요소기술과 요소기능 등이 부족보다는 DCS컨설팅의 문제가 오히려 더 대두되어 왔다. 그에 앞서 더욱 문제시 되었던 것은 많은 시간과 엄청난 비용, 우수한 인력, 노력을 필요로 하는 DCS기술력 확보에 앞장서는 것이 관건이었다.
    또한 국내 시스템사업을 하는 업체에서 중요하게 생각하고 있는 것은 엔지니어의 확보이다.
    국내는 가까운 일본에 비해 평생 직장이라는 개념이 부족하고, 또 경영자의 측면에서도 스카우트로 인력문제를 해결하려 하기 때문에 동종업계에서는 엔지니어의 이직율이 심각한 상황에 이르고 있다고 한다. 한 사람의 엔지니어를 육성하기 위해서는 많은 투자가 필요한데 스카우트 문제로 인하여 노하우 축적이 불가능하다는 말이기도 하다.
    엔지니어가 한 직장에서 오랫동안 종사할 수 있도록 회사차원에서나 정부차원의 배려가 필요 하지만, 아직은 엔지니어에 대한 인식이 희박한 것이 현실이 문제점으로 대두되고 있다. 이런 상황에서 국내의 기술경쟁력 확보라는 것은 엔지니어의 확보 즉, 기능인력의 확보가 무엇보다 중요할 것이다. 고기능과 고신뢰를 바탕으로 한 정상적인 경쟁에서는 문제가 되지 않겠지만, 지나친 저가의 발주는 경쟁자체를 파괴할 뿐만 아니라 과열경쟁은 무엇보다 산업발전을 저해하는 요소가 되고 있는 상황이다. 단적인 예로 수처리 및 소각로를 저가에 설치하고 실제로 운전되지 않는 경우가 발생한다는 관련 업계의 지적이 이러한 상황을 잘 반영해주고 있었다.
    DCS사업에서 가장 어려운 점으로 과다경쟁이 제일 높았으며, 국내시장에서는 특히 관급공사에서의 과열경쟁으로 인한 문제점 역시 크게 대두 되고 있었다.
    결국 이러한 과열경쟁의 해결방안은 H/W의 가격을 더욱 하락시키는 방안이 아닌 직접 계기를 설치하고 최적의 상태에서 운전할 수 있게 하는 부분에서 가격을 조절해야 한다.
    즉 기술력을 향상시키고, 시운전을 해줌으로써 전체적인 프로젝트를 알맞게 조절해 나가고, 컨설팅 작업을 통해 사용자의 프로세스를 정확하게 분석해 최대의 개수와 최적의 솔루션을 제공함으로써 무분별한 저가덤핑의 문제를 장기적으로 해결해야 한다.

    (2) 현재 국내 DCS산업의 기술동향
    분산제어시스템은 Micro Chip의 눈부신 발전에 힘입어, 대용량 초고소형의 CPU의 개발로 초고속의 데이터통신 및 많은 양의 데이터를 안정되게 처리할 수 있게 되므로 신뢰성, 개방화, 통합화 등을 구축할 수 있는 기반이 마련될 수가 있었다.
    과거 각 DCS 업계별로 독자적인 제품개발로 인하여 우후죽순격으로 들어가있는 각종 DCS들과의 정화시대에 걸 맞는 유기적인 데이터 정보의 통합이 가장 큰 문제점으로 삼고 있었다. 결국 DCS산업이 보다 발전된 모습으로는 메커니즘과 일렉트로닉스가 접목이 된 필드 컨트롤이 완벽하게 되는 효율적인 시스템이라고 볼 수 있었다.
    2000년대 경쟁의 시대, 정보의 시대에 들어서면서 DCS의 OPEN화(개방형)SYSTEM의 구축이 이루어졌다. DCS의 일부 기능을 개방하여 업체간의 정보 교환 등이 가능해 졌으며, 통신Protocol을 개방과 Web을 기반으로 하여 상위와 하위 레벨의 기기들과 통신으로 데이터 개방 등의 방향전환이 이루어 진 것이다.
    과거 수처리 부문과 소각로 부문을 중심으로 한 환경분야가 DCS의 최대시장으로 부상 하면서 최근에는 친환경 에너지 산업이 대두 되고 여러 산업에서도 변화가 오고 있다. 이에 맞추어 업체들은 새로운 환경에너지 관련 제품을 개발 하고 있지만, 아직은 정부보호 및 정부정책 지원이 부족한 실정이다.
    향후 새로운 산업의 육성방안으로는 환경관련 제어시스템 도입 시 세금 혜택 및 자금지원, 금융기관에서는 환경관련업계에 자금지원과 설비자동화 및 노후설비개체 자금지원 등이 이루어져 할 것이다.

    3. 맺음말
    21세기를 들어서면 자동화 산업에도 많은 변화가 이루어져 왔다. DCS의 개방화를 통한 기술 발전을 이루어 많은 분야에 적용 되어 많은 보급이 이루어 졌다. 하지만 과거에서부터 이어져 오던 과열경쟁은 아직 해결되지 않은 문제점으로 남고 있다.
    물론 기업의 생존은 자율적인 경쟁 체제하에서 유지되어야만이 경쟁력을 가질 것이다. 그러나 기업의 먼 미래를 바라보는 현시점에서 볼 때 과다한 가격경쟁 등의 좋지 못한 모습보다 사용자의 편익과 필요한 기능의 운전과 고 신뢰화 등을 고려한 자율경쟁에 의한 산업의 고도화를 이루는데 한 몫을 해주길 기대해 본다.
    부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
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