[에너지데일리 송병훈 기자] 사회·경제 전반에 걸쳐 많은 이들은 스위치 한번의 조작으로 전력을 안정적으로 얻고, 손잡이만 돌리면 물이 나오고, 손가락를 움직여 물건을 사는 것을 당연하게 여긴다. 그리고 여기에는 현재의 일상을 가능하도록 상호 연결된 정교한 프로세스, 기술, 운영이 존재하고 있다.
이 ‘마법’처럼 보이는 상황에서 핵심이 되는 것은 공정 자동화다. 공정 자동화는 지구 상에서 가장 복잡하고 광범위한 인프라, 생산을 조율하고 안전하고 효율적인 운영을 지원한다. 지난 50년 동안 공장·공정의 자동화된 측정과 제어는 우리 일상 생활의 기본 구소를 요소를 제공하는 산업 (전력, 수도, 금속, 광물, 화학 또는 운송 등)에 힘을 실어주는 핵심 요소였다.
또한 ABB와 같은 B2B 기술 기업은 우리들의 더 나은 삶을 위한 일상을 지원하고 있다. 또한 오늘날 경제성장, 인구증가로와 함게 직면하고 있는 온실가스 배출 감소 및 에너지 믹스에서 저탄소 공급원의 비율 증가를 해결하기 위한 노력을 펼치고 있다.
ABB 통합 자동화 및 전기 시스템은 지속가능성으로 가는 여정에서 에너지 전환을 위한 산업 지원, 전력 사용 최적화와 동시에 생산 제어 측면에서 필수적인 역할을 한다.

▲ 일상용품 이면의 이야기

우리가 소유하고 사용 중인 제품들은 어디서 왔을까? 

예를 들어 스마트폰은 63억명이 사용하고 있는 지구상에 가장 흔한 기기다. 휴대폰 제작에는 각 휴대폰에 들어가는 금속과 광물과 같은 자원이 안정적으로 신뢰성 있게 공급돼야 한다. 광산 자동화, 전기화 및 디지털화를 통해 ABB는 작업 환경을 안전하게 유지하고 환경에 미치는 영향을 해결하는 데 중요한 역할을 하고 있다. 디젤 대신 전기로 차량에 동력 공급이 가능하게 하고, 필요한 곳에서 신선한 공기를 제공할 수 있도록 지하 갱도를 환기시킨다. 또한 생산 공정을 자동화는 물론 자동적 운영을 가능하게 해 기계를 안정적으로 원격 제어할 수 있게 지원한다.

생산된 스마트폰은 포장된다. ABB 시스템은 펄프, 종이 산업에 적용돼 최적의 품질로 생산할 수 있게 하고, 공정을 쉬지 않고 모니터해 최소한의 원료를 사용하도록 돕는다. 스마트폰의 여정은 계속 이어져 포장 후 선적된다. 화물 선박은 톤당 에너지 사용 측면에서 가장 효율적인 운송 수단이다. ABB 전력, 추진기, 계기, 분석기, 소프트웨어는 선박이 해상에서 보다 더 효율적으로 운영되고 항로를 최적화 해 선원과 화물 안전을 높이고 필요한 연료를 줄일 수 있게 한다. 항구에 도착하면 ABB 시스템이 적용된 자동화 및 무인 크레인을 통해 화물이 하역돼 더 안전한 작업 환경을 조성한다.

이후 스마트폰은 우리 일상으로 들어와 다양한 전원을 통해 충전된다. ABB는 발전소 자동화, 모니터링 지원을 통해 에너지 공급자가 저렴한 에너지를 안정적으로 공급할 수 있도록 지원하고, 재생 가능한 에너지원으로 전환을 지원하며 분석 장비를 통해 탄소가스 배출을 관리 및 감소하도록 돕는다.

▲ 물 이야기 - 기본적인 일상을 가능하게 하다

우리가 어디에 살든 깨끗한 물은 기본적으로 필요하다. 일상 생활에 없어서는 안되는 물을 사람들에게 제공하기 위해 저수지, 수집기, 정수기, 담수화 장비 및 기타 기술의 방대한 네트워크가 요구된다. 자동화는 물 흐름을 제어하는 데 도움이 되며, 감지 장비는 담수가 오염되거나 누수를 고쳐야 할 때를 감지한다. 소중한 물 자원이 낭비되지 않도록 ABB 시스템을 통해 폐수 오염물을 제거하고 중화해 재사용할 수 있다.

지구의 70%가 물로 덮여 있지만 이 가운데 인류가 식수나 생활용수로 사용하는 담수는 3%가 채 되지 않고, 지구 곳곳에서는 물 부족 문제가 대두되고 있다. 누수와 손실은 물 부족에 영향을 주고 있고, 일상 생활과 삶에 필수적인 담수에 대한 필요는 계속 증가 중이다.

UN세계물개발보고서(World Water Development Report)에 따르면, 2050년 60억명에 달하는 인구가 물 부족으로 고통받을 것으로 예상된다. 안전하고 신뢰성 있는 물 공급은 모든 국가와 사회의 중대한 과제이며, 효율적인 물 관리와 폐수 관리는 소중한 물 자원의 수요 증가와 부족성 격차를 줄이는데 있어서 핵심적인 답이 될 것이다.

그러나 이러한 공정 중 상당 수가 에너지 집약적이다. 에너지 효율성, 생산성 개선은 전체적인 운영에 대한 전체적인 지속가능성을 증진시킬 뿐만 아니라 운영비를 낮춰 물 가격을 낮추고 더 많은 사람에게 물 공급이 가능한 결과를 가져온다.

수처리 시설의 효율적인 작동 보장은 물 관리의 중요한 측면 중 하나다. ABB는 공정 자동화 제어 시스템을 통해 수처리 시설의 성능을 최적화하도록 지원한다.

▲ 대표적인 물 관리 솔루션

ABB Ability System 800×A 분산 제어 시스템은 시설 전체의 제어 시스템을 통합해 엔지니어들은 중앙 지휘 센터에서 대형 담수화 시설과 같은 복잡한 애플리케이션에 대해 폭넓은 견해와 정확한 제어를 제공받는다. ABB는 신규 시설은 물론 기존 또는 노후한 인프라에 대해서도 실행 가능한 통찰력을 제공하고 플랜트의 에너지 절약과 함께 가동률과 생산성 또한 증대시킨다.

물 관리 문제 해결을 위한 솔루션으로 ABB Ability Symphony Plus SCADA가 있다. 분산된 물 네트워크의 원격 관리를 위해 유연성과 확장성을 제공하는 자동화 플랫폼이다. ABB 솔루션은 오수 관리에 있어서도 에너지를 절약한다. ABB Ability Smart Solution for Wastewater는 폐수 시설 운영의 지속적인 모니터링이 가능하다.  자동화를 통해 수처리 공정에서 최대 25%까지 에너지를 절약할 수 있다.

종종 감지가 어려운 물 분산 네트워크에서의 누수는 모두가 마실 수 있는 충분한 물을 공급하는데 있어 문제를 가중한다. ABB AquaMaster 전자기 유량계는 실시간으로 물의 흐름에 대한 데이터를 측량하고 저장함으로써 지능적인 물 관리를 지원한다. 분산 네트워크의 배관 전체에 걸쳐 일정 간격을 두어 미세한 유량의 변화를 탐지해 배관 상태를 정확히 알 수 있도록 정보를 제공한다.

지속적인 물 분석 시스템은 수질 관리를 돕고 안정적인 물 공급 확보 및 처리부터 분산과 방출에 이르는 물의 순환 전반에 걸쳐 물 품질 준수를 보장한다.

물의 가용성은 전세계적으로 필요하지만 지역적으로 관리돼야 한다. ABB는 혁신적인 디지털, 자동화, 측량 및 전기화 솔루션을 통해 지역 단위에서 물의 순환 효율성을 촉진한다. 필요한 곳이면 어디든지 어떤 방법을 통해서든지 더욱 안전하고 스마트하고 지속가능한 운영이 가능하다. ABB는 우리의 가장 소중한 자원인 물을 좀 더 책임감 있게 사용하게 함으로써 세상을 변화시키고 있다.

▲ 싱가포르 물 안보 강화 사례

싱가포르는 물에 둘러쌓인 섬 국가지만 충분한 식수 확보는 언제나 큰 문제였다. 현재 식수 수요는 하루에 4억3000만 갤런에 이른다. 케펠 마리나 동부 담수화 시설(The Keppel Marina East Desalination Plant, KMEDP)은 싱가포르의 물 문제를 해결을 위해 진행된 최첨단 기술 적용 사례이다.

2021년 6월부터 가동 중인 KMEDP는 세계에서 가장 진보된 담수화 시설이다. 세계 최초로 이중 모드를 갖춘 이 시설은 기상 조건에 따라 인근의 마리나(Marina) 저수지 또는 해수를 모두 처리해 지역 사회에 안정적으로 물을 공급할 수 있다. 이 시설은 매일 3000만 갤런의 깨끗한 물을 생산한다. 올림픽 규모 수영장 45개를 채울 수 있고 싱가포르 하루 물 수요량의 7% 수준이다.

싱가포르 물 자원은 크게 4가지로 저수지 물, 말레이시아에서 수입한 물, 초고도로 깨끗하며 높은 품질의 재생수(싱가포르의 NEWater브랜드) 및 담수화 된 물이다. 따라서 담수화는 다양화된 지속 가능한 물 공급이라는 싱가포르 전략의 한 축을 맡고 있고, 2060년 물 수요의 최대 30%를 공급할 것으로 예상된다. 그러나 담수화는 에너지 집약적인 공정으로 효율성과 지속 가능성을 높이기 위해서는 현대적인 방법이 필요하다.

싱가포르의 마리나 동쪽에 위치한 KMEDP는 축구장 넓이의 약 두 배로 건조한 날씨에는 주변의 해수에서 물을 끌어 쓰고, 폭우가 쏟아지는 기간에는 마리나 저수지에서 나온 물을 처리한다. 시설의 이중 취수로 저수지 수위가 낮으면 해수가 시설로 들어와 담수화한다. 반대로 저수지 수위가 높으면 시설은 저수지로부터 온 물을 처리한다. 저수지 물 처리는 해수 담수화에 필요한 에너지의 1/3만을 사용하므로 효과적인 물 사용, 운영적 유연성 및 최적화된 운영비를 실현한다.

시설은 자동화 제어 시스템 뿐만 아니라 계측 및 물 분석기를 포함한 ABB 최첨단 기술을 적용해 운영된다. 에너지 효율적인 모터, 가변 속도의 드라이브 및 스위치 기어가 효율성 증대를 목적으로 하는 공정과 더불어 추가적인 혜택으로 전력 소모를 최대 40%까지 잠재적으로 줄일 것으로 기대된다. 다양한 스마트 센서와 물 모니터 장비 역시 시설에서 사용되고 있다.

KMEDP의 시설 전체에 적용되는 모든 제어 시스템은 ABB Ability System 800×A 분산 제어 시스템으로 통합된다. 중앙 관리실에서 엔지니어는 광범위한 가시성을 제공받고 정확하게 제어할 수 있다. ABB분산 제어 시스템은 사용자 친화적인 디지털 플랫폼이다. 통합된 지능적 솔루션은 프로세스 통일성을 지원하고 운영상 품질을 높인다. 데이터는 분석 및 진단을 위해 현장 계측기에서 제어 시스템으로 원활하게 전송된다. 완전한 디지털 제어 시스템과 더불어 시설의 운영은 기기에서 엣지로 또 클라우드로 확장된다.

시설은 독특하게 모든 수 처리 장비가 지하에 위치해 2만㎡의 개방된 녹색 옥상 공간을 공용으로 개방한다. KMEDP는 2019년 PUB의 ABC 물 인증서(골드)의 최고 등급을 받은 최초의 산업용 시설로, 공공 장소의 창의적인 생태 디자인과 독특한 활동성, 아름다움 그리고 깨끗함이라는 특성을 인정받고 있다. 최근 이 시설은 2021년 글로벌 워터 어워드(Global Water Awards)에서 '올해의 담수화 시설'이라는 칭호를 얻었다.

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