에너지 절감과 스마트팩토리

제조업은 에너지를 가장 많아 사용하는 산업 중 하나이다. 제조 운영비용의 1/3을 전기요금으로 지불하는 기업도 있다. 

이처럼 전기, 가스, 원자재를 비롯한 에너지를 관리하지 않으면 비용 부담뿐 아니라 기업의 기후 변화에 대한 지속가능성 추구에도 부정적인 영향을 초래할 수 있다.

이에 대한 대응의 접근 방법으로 스마트팩토리를 구축하여 제조혁신과 동시에 에너지 비용 절감을 추진하고 있다. 

아래에 스마트팩토리와 에너지비용 삭감의 관계와 실질적으로 에너지 비용을 절감하는 방법을 소개한다.

공장 에너지 관리 시스템(FEMS) 도입

FEMS(Facility Energy Management System)는 공장의 에너지 사용을 실시간으로 모니터링하고 분석하여 최적의 에너지 사용 패턴을 제안하는 시스템이다. 

이를 통해 불필요한 에너지 낭비를 줄이고 전력 소비를 최적화할 수 있다.

이 시스템의 주요 기능으로는 ▶에너지 사용량 실시간 모니터링 ▶비효율 공정 및 설비 파악 ▶자동 최적화 알고리즘 적용 ▶에너지 절감 목표 설정 및 결과 분석 등이 있다.

사물 인터넷(IoT) 센서를 활용한 에너지 최적화

공장 생산설비에 내재되거나 연결된 IoT 센서를 활용해 각 생산 기계와 설비의 전력 사용량을 실시간으로 측정한다. 

기계 가동율, 진동, 온도, 습도 등 데이터를 수집 분석하여 필요 이상의 전력소비를 감지하고, 필요시 자동으로 기계를 조정한다.

IoT를 활용한 에너지 절감 사례로 ▶공장의 조명과 냉난방 시스템을 자동화하여 낭비되는 전력 최소화 ▶설비 가동률을 실시간으로 분석하여 기계 운영의 비효율성 개선 ▶이상 징후 발생 시 바로 알림이나 경고를 발신하여 에너지 소비 차단 등이 있다.

AI 기반 에너지 절감 예측 및 최적화

AI를 활용하여 공장의 에너지 사용 패턴을 분석하여 이를 토대로 에너지 절감 시나리오를 자동 생성할 수 있다.

AI는 빅데이터를 학습하여 예측 에너지 필요량과 시간, 장소 및 설비를 계산하여 최적화 방안을 제안한다.

예를 들면, ▶특정 시간대에 전력량이 급증하는 이유 분석 ▶공정 변경을 통해 전력의 피크치분산 방법 제안 ▶설비 유지보수 시점을 예측하여 불필요한 가동 및 에너지 낭비 방지

실질적인 에너지 절감 방법

▶ 에너지 절감 조명과 자동화 냉난방 시스템 도입

   공장의 조명과 냉난방 시스템은 전체 에너지 소비에서 큰 비중을 차지한다.

   공장에 LED 조명과 자동화 냉난방 시스템을 도입하여 에너지 절감 효과를 극대화할 수 있다. 

▶ 공정 개선 및 자동화 장비활용

   기존의 공정에서 낭비되는 에너지를 분석하고, 자동화 장비를 활용하여 에너지 효율적인 생산 환경을 구축할 수 있다. 

   특히. FEMS와 연계된 생산관리 시스템을 활용하면 공정별 에너지 사용량을 정확히 파악하고, 비효율적인 공정을 최적화할 수 있다.

▶ 에너지 고효율 장비 도입

   구형 장비 보다 고효율 장비나 에너지 절약형 설비를 도입하면 전력 소비를 줄일 수 있다. 

   특히, 모터, 압축기, 냉각 시스템 등의 설비는 신기술이 적용된 모델로 교체하면 상당한 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다. 

에너지 절감과 스마트팩토리의 미래

스마트팩토리는 단순히 자동화를 위한 기술이 아니라, 제조 운영 비용절감과 지속가능성을 실현하는 솔루션이다.

FEMS ,IoT, AI를 활용하여 에너지 절감을 극대화하고 기업의 생산성을 향상하고 운영 비용을 절감할 수 있다. 

미래에도 스마트팩토리 고도화가 제조업의 경쟁력 제고에 필수 불가결한 요소가 될 것이다.