[에너지데일리 송병훈 기자] 창립 이래 130년 이상의 혁신의 역사를 갖고 있는 ABB. 전세계에서도 이렇게 흔하지 않은 역사를 갖고 있는 ABB는 전기제품, 로봇 및 모션, 산업자동화, 그리고 파워 그리드 분야의 기술을 주도하고 있다. 최근 산업계에서 주도적으로 논의되고 있는 산업 디지털화의 미래, 그리고 에너지 변혁 및 4차 산업혁명도 주도하고 있음은 물론이다.
기후변화를 넘어 기후위기라는 단어가 일상에서 직접 체화되고 있는 현대사회. 그리고 이에 대한 해결책 중 하나로 제안되고 있는 것이 에너지 효율 개선이다. 에너지 효율 개선이 또다른 발전이며, 온실가스 배출 감소에 직접적인 효과를 가져온다는 것이다.
이와 관련한 ABB의 솔루션과 사례를 살펴봤다.

▲ 에너지 가격 상승

2050년까지 세계 에너지 사용량은 2020년 대비 약 50% 증가할 것으로 전망된다. 이 수치는 산업계 에너지 소비량을 포함한다. 연구조사 작성 시점인 2022년 4분기엔 석유, 가스, 전기 등 에너지 비용이 특히 높아지면서 기업의 추가적인 에너지 비용 상승 결과를 가져왔다. 그리고 에너지 가격은 앞으로도 가파르게 상승할 것으로 예상된다.

기업체 및 정부를 포함해 글로벌 플레이어(Global player)는 지속가능한 성장을 달성하기 위한 다각적인 방법을 모색하고 있다. 2022년 ABB주도로 진행된 에너지 효율 설문조사 결과에 따르면, 조사 당시 대상 기업 중 54%는 이미 에너지 효율 개선 조치에 투자를 진행하고 있으며, 40% 기업이 에너지 효율 개선 방안을 계획 중인 것으로 나타났다.

에너지 수요가 증가할 것으로 예상되는 가운데, 새로운 에너지 효율 기준과 규제는 전 세계 에너지 소비에 긍정적인 영향을 주고 있다. 실제 IEA(국제에너지기구)가 중국, 유럽연합 및 미국을 포함한 9개 주요 국가와 지역을 대상으로 진행한 분석 결과에 따르면, 에너지 효율 기준이 2018년 1500TWh의 전기절약에 기여한 것으로 나타났다. 이는 2018년 해당 국가의 전체 풍력 및 태양열 발전 설비 발전량에 해당한다.

앞서 언급한 에너지 가격 상승은 에너지 효율이 주요 관심 사항으로 부각된 주요 원인 중 하나다. 조사 대상 기업의 90%는 연간 운영비용 중 평균 23%가 에너지 부문에서 발생했기 때문에 에너지 비용이 더 상승할 경우 수익성에 큰 문제가 발생할 것이라고 언급했다. 또 비용적인 요인 외에도 에너지 효율 개선과 이산화탄소 배출 감소를 의무화하는 규제가 속속 등장하고 있다.

대단위 또는 노후화된 산업 및 지역에서 기존의 전기모터 시스템의 현대화를 통해 에너지 효율을 개선할 수 있다. 미국의 예를 들면, 10년 이상 사용된 산업용 모터가 전체의 60%를 넘는다. 에너지 소비를 줄이면 수익성과 지속가능성 측면에서 기업에 이익이 된다.

현재 산업계에서 소비되는 전기의 약 70%는 전기모터가 사용한다. 3억대 이상의 산업용 모터 구동 시스템이 운영 중이다. 전기모터 시스템의 효율을 개선하면 탄소중립(Net-Zero)을 위한 이산화탄소 배출 저감, 폐기물 감소 등 상당한 효과를 가져올 수 있다. 실용적·실질적·효과적인 조치를 통해 산업계가 부담하는 에너지 비용을 줄일 수 있다. 실제 3억대의 모터 시스템을 고효율 장비로 교체 시 전세계 에너지 소비량을 최대 10%까지 줄일 수 있을 것으로 예상된다.

▲ 에너지 효율 개선 및 최적화

사물인터넷과 디지털화에 따른 새로운 형태의 디지털 서비스는 에너지 소비를 줄이는 더 많은 기회를 갖게 하고 있다. 원격 연결 및 서비스를 통해 장비 상태 뿐 아니라 전체 프로세스를 언제 어디서나 점검할 수 있게 됨으로써 에너지 효율과 관련해 더 나은 선택을 할 수 있다. 설문조사 응답자의 51%는 운영 개선을 위해 에너지 효율 평가 결과를 활용할 계획을 갖고 있었다.

그리고 지속적인 에너지 최적화 서비스가 가능한 새롭고 유연한 비즈니스 모델이 등장하고 있으며, 수많은 시스템과 비즈니스 프로세스의 확장을 위해 정확한 데이터의 필요성이 갈수록 높아질 것으로 보인다. 정확한 전문 지식과 첨단 분석이 데이터와 결합한다면, 기업은 모터 구동 시스템의 에너지 효율에 관해 더 나은 결정을 내리는데 필요한 지식과 안목을 넓힐 수 있다. 데이터는 모터, 드라이브, 전체 파워트레인(powertrain), 기타 연결 장치에 관한 내용은 물론 장비의 수명, 상태, 전력 소비량, 성능 및 부하 특성 내용을 포함한다.

또한 ABB와 같은 전문 파트너가 제공하는 툴을 이용해 지속적으로 데이터를 수집하고 얼만큼의 에너지와 비용 절감효과를 가져올 수 있는지 산출 받을 수 있다.

수집된 충분한 데이터는 분석 및 평가를 거쳐 최상의 유지보수, 현대화, 에너지 절약 및 이산화탄소 배출 저감을 목표로 하는 장기전략 수립을 위해 활동되기도 한다. 그러나 검토하고 실행 가능한 정보로 변환하는 과정에는 모터 구동 시스템에 대한 전문 분석 기술과 지식이 필요하다. 기업들의 경우 이 분야의 전문인력이 없는 경우가 많기 때문에, 전문 파트너 업체의 지원이 필요할 가능성이 높다. ABB 모션 서비스(Motion Service)의 목표는 특화된 다양한 솔루션을 통해 기업 운영 과정에서의 에너지 효율을 개선하는 것이다.

디지털 연결성은 결과 기반 서비스의 핵심 요소로 인식되고 있다. 디지털 연결성을 통해 문제가 발생하기 전에 이를 예측할 수 있는 데이터를 확보해 효과적인 일련의 조치에 대해 더 정확한 의사결정을 내릴 수 있기 때문이다. 안전한 원격 연결 기술을 이용하면, 고객 장비와 프로세스를 항시 모니터링 할 수 있다.

첨단 데이터 분석 기술을 활용해 장비의 성능을 감시함으로써 합의된 KPI(핵심성과지표, Key Performance indicator)를 달성하고, 사전에 위험 요소를 식별하고 예방할 수 있다. ABB는 ABB Motion OneCare 계약을 통해 제공되는 모든 일괄(턴키, turnkey) 솔루션을 포함한 유연한 비즈니스 모델을 제공한다.

결과 기반 서비스는 고객과 서비스 파트너 업체 간 보다 긴밀한 협력을 통해 제공되기 때문에 기업은 과거보다 더 적극적으로 데이터를 공유할 필요가 있다. 즉, 새로운 비즈니스 모델의 활용도를 극대화하려면 사고 방식이 변해야 한다. 즉, 서비스 파트너가 더 나은 품질의 서비스를 제공하고 고객의 위험 요소를 줄이려면 데이터가 필수적이다. 연결 기술과 서비스 기능은 이미 활용이 가능하며, 지속적인 에너지 절약과 이산화탄소 배출 저감은 이제 실현 가능한 목표가 됐다.

▲ 스웨덴 Tarkett 사례

스웨덴 론네뷔에 위치한 Tarkett 비닐 바닥재 제조 공장은 ABB 데이터 인사이트와 서비스 전문 지식을 활용해 모터 구동 시스템의 연간 에너지 사용량 중 800MWh를 절감했다. 연간 공장 에너지 소비 중 1%에 해당하는 전력량이며, 연간 6800만대의 스마트폰 충전을 위해 필요한 전기와 맞먹는다.

ABB는 ABB Ability Digital Powertrain Energy Appraisal 솔루션을 통해 수집한 데이터를 활용해 10개 모터에 고효율 IE5 SynRM 기술 적용 시 에너지 효율을 80~95%까지 개선할 수 있음을 확인했다. 현재 에너지 가격을 고려해 18개월 이내에 투자 금액 회수를 목표로 2023년 서비스 적용 범위를 확대할 예정이다.

혁신적인 기술 적용으로 지속가능성을 추구한다는 Tarkett의 보다 광범위한 전략 근거를 본 서비스를 통해 마련할 수 있었다. Tarkett 전기 유지보수 책임자는 "몇 년전 이미 교체했어야 할 모터를 여전히 사용해왔다는 것을 깨닫게 됐다. 모터 10대를 고효율 모터로 업그레이드해 에너지 소비를 줄일 수 있다는 점은 매우 고무적이다"고 말했다.

Tarkett사는 ABB 디지털 서비스에 모터를 추가 연결해 디지털 에너지 진단 내용을 토대로 론네뷔 현지 공장의 에너지 비용을 더 큰 폭으로 줄일 계획이다. 모터로 구동되는 자산 적용 범위를 확대해 더 많은 에너지 절약 기회를 포착하고 이산화탄소 배출 또한 상당히 저감할 것으로 기대된다.
 

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