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조선, 해양플랜트의 신경망, ‘설비자동화 시스템 산업’

메탈넷코리아(월간 해양과조선) 취재부 이명규 기자(Journalist Lee Myoung Kyu)
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  • 인터뷰 ①: 한국해양대학교 유영호 교수(설비자동화 시스템 기술개발에 보다 박차를 가해야)
    해양플랜트는 선박과 그 위의 구조물(Structure)로 분류할 수 있다. 구조물의 경우 국내 몇 업체들이 개발에 앞장서고 있으며, 그 중 삼성중공업은 Cad system 등을 자체 개발하고 있다. 그에 따라 구조물
  • 인터뷰 ②: STX조선해양 시스템연구팀 팀장 이재익 (인체의 신경망, 자동화시스템 산업!)
    자동화시스템 산업의 시장규모나 설계현황은 시스템이 설치되는 설비에서 담당하는 업무 및 그 업무의 중대성 및 설치되는 설비의 반복성과 규모에 따라서 크게 조선과 해양플랜트로 나누어 설명할 필요가
  • 인터뷰 ③: 한국에머슨 부장 변재웅(조선, 해양플랜트의 두뇌, 공정자동화 시스템!)
    설비자동화 시스템이라는 단어는 조선, 해양플랜트 산업보다는 주로 육상, 그것도 빌딩 분야에서 사용되는 용어로 조선, 해양플랜트 산업에서는 보통 프로세스 자동화, 즉 공정자동화라는 용어로 통칭한다.
  • 인터뷰 ④: 한국NI 중공업담당 대리 윤주영(유연하고 개방적인 시스템 개발이 키워드!)
    최근 조선, 해양플랜트 산업분야가 고부가가치에 집중되고, 심해 유전 개발이 증가할 것으로 예상됨에 따라 각 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템 업체들은 오프쇼어 전문 협력사와 공동으로 업무를 진행
  • 인터뷰 ⑤: 한국하니웰㈜ 공장제어사업부 이사 이창동(고부가가치 제품으로의 체질개선 필요!)
    공정자동화(Process Automation)라고 부르는 설비 자동화 시스템은 그 범위가 상당히 넓다. 정보기술(IT) 및 네트워크 기술(NT) 그리고 통합기술(local-area network)로 구성된 통합소프트웨어 기술
  • 인터뷰 ⑥: 지멘스㈜ 이사 정현석(새로운 패러다임에 따른 기술개발이 키워드!)
    해양플랜트에서 설비자동화 시스템과 현장계기가 차지하는 부분은 해양플랜트 전체 가격의 약 10∼20% 정도를 차지하기 때문에, 보통 설비자동화 시스템은 조선소보다는 선주의 선호가 강하게 작용
  • 인터뷰 ⑦: 카세야코리아 지사장 이인구(설비자동화 시스템, 유연성과 업무효율성이 포인트!)
    설비자동화 시스템에 중요한 역할을 하는 서버, 데스크탑, 노트북 및 모바일 디바이스를 자동화하여 관리하는 IT Automation Framework은 기업이 중앙 관리 콘솔을 통해 인프라를 안전하게 관리하고
  • 조선, 해양플랜트 산업에서는 설비자동화 시스템을 소위 공정자동화 시스템으로 칭하기도 하며, 이 공정자동화 시스템은 인건비를 절감할 수 있고, 24시간 정밀작업이 가능하며, 작업능률이 향상되어 생산성을 증가시키는 역할을 한다.
    또한, 생산시간 단축으로 인한 납기기간의 단축과 위험요소를 사전에 방지하여 안전성을 추구할 수 있다는 강점을 가지고 있다.

    설비자동화 시스템은 최근 선박, 해양플랜트가 더욱 열악한 환경에서 운영되면서 선박, 해양플랜트의 신경망, 두뇌 등 다양한 칭호를 얻고 있으며, 특히 해양플랜트의 발주량 증가로 인해 그 중요성은 더욱 강조되고 있다.
    해양플랜트는 최근 연근해 자원고갈로 인해 생산이 정체되거나 감소하고 있으며, 유전개발의 손익 분기점 등에 대한 이슈로 심해개발이 증가하고 있다. 여기에 복수개의 유정 결합(Well Cluster)이 증가하여 Subsea와 Topside 통합 설계 능력이 요구되고 있어 고성능 제어와 다양한 I/O를 필요로 하고 있다.
    즉, 제어와 계측, 테스트, 모니터링 등 자동화 시스템 산업이 체계적으로 구축되지 않는다면 해양플랜트는 안정적으로 제 역할을 하지 못하게 되어 효율적인 작업을 하는데 방해를 받게 되어 큰 손해를 발생하는 결과를 초래하게 된다. 그렇기 때문에 조선/해양 플랜트에서 설비자동화 시스템 산업 분야가 꼭 필요하고, 중요하다고 할 수 있다.

    이번 월간<해양과조선>에서는 조선과 해양플랜트에 구축되는 설비자동화 시스템 산업의 현황을 재조명해보고, 앞으로의 전망을 짚어보았다.

    Ⅰ. 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템 산업의 개요
    1. 설비자동화 시스템 산업의 정의
    (1) 자동화 시스템의 정의
    (2) 선박자동화 시스템의 정의

    1) 1960년대 이전: 보조 Relay 회로에 의한 자동화 세대
    2) 1960년대: Annunciator Relay 회로에 의한 자동화 세대
    3) 1970년대: Casset Type PCB 전자회로에 의한 자동화 세대
    4) 1980년대: Intergrated Micro-Processor System 구성에 의한 종합 자동화 세대
    5) 1990년대: 범용 PC를 각각 독립된 Workstation으로 동작하게 하는 시스템으로 구성하는 자동화 세대
    조선, 해양플랜트의 신경망, ‘설비자동화 시스템 산업’에 대한 취재.기사의 상세 정보는 광고주와 정기구독자에게만 제공됩니다.
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    2. 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템의 종류
    (1) 자동화 시스템의 종류
    1) 제어정보 표시 형태에 따른 분류
    2) 신호처리 방식에 의한 분류
    3) 제어량의 종류에 따라 분류
    4) 목표값의 시간적 성질에 따라 분류
    5) 제어기의 구성에 따른 분류

    (2) 선박 자동화 시스템의 종류
    1) Smart IBS(Integrated Bridge System)
    2) 통합제어 시스템(IMAS)
    3) 차세대 플랫폼 제어용 위성 통신망 시스템(ISIT)
    4) 선박용 블랙박스 개발

    3. 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템의 중요성
    (1) 자동화 시스템의 중요성
    (2) 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템의 중요성
    1) 고용창출효과 및 장기적인 경쟁력 보유효과
    2) 안전과 효율성의 극대화
    3) 거리적인 문제 해결

    Ⅱ. 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템 산업의 현황
    1. 국내 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템 산업의 현황
    (1) 기술개발 방향
    2. 해외 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템 산업의 현황
    (1) 미국
    (2) 일본
    (3) 독일
    (4) 프랑스
    (5) 네덜란드
    (6) 캐나다
    (7) 덴마크
    (8) 노르웨이
    (9) 영국

    3. 해양플랜트 자동화 시스템의 동향
    (1) 장기 모니터링 기술
    (2) 선박용 안전경보시스템(Safety Warning System)
    1) RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit)
    2) CMOS
    실리콘 기판 상에 n-채널과 p-채널로 이루어진 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 전계효과, 트랜지스터가 혼재하여 존재하는 소자를 총칭하여 CMOS라고 부른다.
    (3) 위성통신 시스템
    (4) Subsea 생산기술
    (5) 드릴링 기술
    (6) 시스템정보기술
    (7) 극한지 해양플랜트 기본계측시스템 기술
    (8) 제어기술

    Ⅲ. 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템 산업의 전망

    Ⅳ. 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템 산업의 당면과제

    Ⅴ. 조선, 해양플랜트 설비자동화 시스템 산업의 육성방안
    1. 현 추세에 맞는 기술개발
    (1) 진동시스템기술
    (2) 상시안전진단기술
    (3) 웹기반 해양플랜트 구조물 장기모니터링 기술
    (4) 상시진단 평가시스템 기술
    2. 선행연구 및 기술 교류를 통한 선구안 구축!
    3. 전문인력양성에 중점을 둘 것!
    4. 시뮬레이션 등 경쟁력 강화를 위한 지원사격!
    5. 국제 기술표준 도입 및 국제 기술회의 적극 참여!
    6. 설비자동화 시스템에 대한 인식변화와 책임감 구축

    Ⅵ. 마무리
    최근 중국의 선박공업 산학연구기관은 네트워크화 선박자동화시스템기술, 선박해안정보일체화시스템 기술 등의 선박자동화 최신기술 그리고 선박 네비게이션 및 운항자동화시스템 기술, 액체화물하역자동화시스템 기술 등 선박자동화 최신기술을 추적하고 연구하여 국제적인 선진 선박자동화 기술수준과의 차이를 줄이고 자주적인 개발을 위한 기초를 다져야 한다고 강조했다.
    최신기술에 있어 현재 선박자동화 네트워크는 유선네트워크이고 현장 버스는 이더넷과 결합된 네트워크 기술을 사용하고 있으며, 미래의 선박자동화 기술은 무선네트워크이고 보다 높은 차원의 선박터빈자동화가 추진되어야 할 것이라고 언급했다.
    또한 선박과 해안의 정보일체화시스템은 선박과 해안의 데이터 공유와 일체화 관리를 실현할 수 있으며, 이는 해안관리자가 항해나 해상작업 선박의 각종 정보를 즉시 파악하고 선박관리(감시, 관제 및 지휘 등)를 용이하게 하여 선박에 해안정보와 명령을 전송하는 해안 주 통제 선박의 대형 자동관리시스템이라 할 수 있다.
    해안정보일체화시스템 기술의 발전에 따라 해안관리자는 선박에 대한 원격 관리, 모니터링 및 수리가 가능하다.
    선박자동화 첨단기술에 있어 선박 네비게이션 및 운항자동화시스템은 항해전문가 데이터베이스와 국제통용 전자해도기술 지원의 디지털화, 스마트화, 모듈화 및 통합화 종합네비게이션 및 운항 네트워크시스템을 포함하는데, 현재 선진국들은 이미 종합브리지시스템을 연구하고 개발하였다.
    이는 컴퓨터, 제어 및 정보처리 등의 기술로 선상의 각종 네비게이션, 조종제어 및 레이더 충돌 회피 등 시설을 조합하여 네이게이션, 운항, 전동항행, 항행관리, 항로계획, 회피, 터빈감독, 자동모니터링 및 자동알람 등의 기능을 관제한다.
    국제 운항업과 현대 조선기술의 발전에 따른 선박의 대형화와 고속화 및 많은 해역의 보다 복잡한 항행 상황으로 인한 선박 조종 및 회피의 부적절은 사고와 재난을 자주 초래하였다.
    선박 네비게이션 및 운항자동화 항행기술의 발전은 선박항행의 안전성을 향상시킬 뿐만 아니라 가장 적은 인력과 낮은 연료 소모로 선박자동화 항해를 실현할 수 있고, 액체화물하역자동화시스템은 선박종합후방지원관리자동화, 선박하역 및 계류장자동화를 실현하는 주요 장치로 작용하고 있다.
    이 시스템 기술은 선박의 부유 상태의 안정성과 급속한 자동하역을 확보하기 위해 데이터베이스를 핵심으로 하여 여러 제어시스템을 모의하고 통합함으로써 정수와 파도 등 각종 상태 상황 아래 액체화물하역에 대한 즉시의 시뮬레이션과 모니터링을 하고 선박에 대한 부유상태의 고밀도 모니터링도 한다.
    현재 중국의 이상 몇 가지 기술 발전은 매우 완만하고 세계적인 선진기술수준에 비하면 차이가 매우 크기 때문에 전문가들은 포럼에서 선박자동화 기술이 이미 현 세계 해양강국의 중견 산업의 하나가 된 배경 아래 국내 업계가 글로벌 선박자동화 최신 및 첨단 선진기술을 연구하고 중국의 선박자동화 기술발전을 추진해야 한다고 지적하고 있다.
    우리나라는 조선강국이다. 또한 해양플랜트 발주량의 대부분을 싹쓸이 할 정도로 해양플랜트 건조부문에서도 세계를 선도하고 있다. 게다가 IT산업 역시 세계시장을 리드하고 있다는 평을 받고 있다.
    하지만 이 둘을 합친 선박-IT, 해양플랜트-IT 산업에서는 선진국의 뒷모습만 바라보며 안절부절하고 있다. 최근 에너지 컨소시엄에 관심이 집중되면서 육상에서는 관련 레퍼런스들이 구성되고 있다. 공장전체에 에너지 사용 현황을 분석하여 효율성을 유지하면서도 최적화 환경을 구축하기 위해 다양한 방면으로 모색하고 있는데, 조선산업 역시 친환경 선박이 대두됨에 따라 선주들의 요구사항이 확대될 것으로 전망된다.
    전체적으로 지속가능한 성장성에 대해 많은 초점이 모이고 있는 가운데, 설비자동화 시스템의 체계적인 구축은 상당한 비용절감과 효율성을 극대화 할 수 있을 것으로 판단되며, 국내에서 꾸준한 기술개발이 이루어진다면 경쟁국에 비해 장기적으로 우위를 유지할 수 있는 경쟁력으로 작용할 것임을 기억해야 할 것이다.

    ■ 참고문헌
  • 한국공장자동화연구조합
  • 지식경제부
  • 한국해양대학교, 2011 해양플랜트 기술로드맵
  • Clarkson
  • 대신증권 상선 발주량 및 선가추이 점검(2010.12.02)
  • 월간<해양과조선> 2009년 2월호, 9월호
  • 월간<해양과조선> 2010년 7월호

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