세계 환경의 날 특집  Ⅰ. Global Issue Technology

“IoT 출현이 세계 펌프산업에 큰 변화 일으켜”
    (사물인터넷)                                                                                       

펌프 시스템 고객들이 직면한 가장 큰 문제 중 하나는 작동 정지…IoT로 해결 가능
IoT 시스템 도입시 유지보수 통해 총 소유비용 절감 및 시스템 효율·성능 향상시켜
IIoT, 지금까지 해온 방식을 간단히 현대화 및 시스템의 추가적인 가치·통찰력 제공
(산업사물인터넷) 

 

IoT(사물인터넷) 출현이 세계 펌프 산업에 큰 변화를 일으키고 있다. 전문가들은 펌프 제조사들이 혁신에 지속적으로 중점을 둠으로써 이런 잠재력들을 활용하려는 의지가 커, 원격 모니터링과 예방 유지보수 시대가 전개될 것으로 예상하고 있다. 워터온라인(www.wateronline.com)에서 발행하는 『Water Innovations』 5월호에 이튼(Eaton)의 산업제어 부문 제품 매니저인 세스 오브라이언(Seth O'Brien)이 기고한 ‘IoT and pumps: what you need to know(IoT 및 펌프에 대해 알아야 할 사항)’가 게재됐다. 그 내용을 소개한다.

IoT 및 펌프에 대해 알아야 할 사항(IoT and pumps : What you need to know)

 

디지털 기술의 발전은 우리의 세계를 변화시키고 있다. 연결되고 지능적인 장치의 급속한 성장과 컴퓨팅 및 연결 비용의 감소는 이러한 변화를 주도하고 있다. 오늘날 우리가 달성 할 수 있는 것은 우리가 해낸 것보다 뛰어나며 우리가 내일 성취할 수 있는 것의 일부일 뿐이다. 그러나 연결성을 강조하는 이 세계는 펌핑 산업(pumping industry)에 어떠한 의미가 있고, 비즈니스 개선을 위해 디지털화를 어떻게 활용할 수 있을까.

IoT(사물인터넷)의 핵심은 데이터를 생성, 수집 및 처리하는 것이다. 펌핑 업계에서 사용되는 지능형 전력 솔루션은 데이터를 수집하고 배우고 실행 가능한 통찰력을 제공하여 전력 사용 및 연속성을 최적화한다. 데이터를 수집하고 명확한 통찰력으로 변환함으로써 더 나은 의사 결정을 보다 신속하게 수행하는 데 필요한 정보를 얻을 수 있다. 일반적인 IoT 문의(queries)에 대한 응답으로 형성된 통찰력은 더 많은 연결된 시스템에 대한 경로를 시작하는 데 도움이 될 수 있다.

 

 

Advancements in digital technologies are changing our world. The rapid growth of connected, intelligent devices and the decreasing cost of computing and connectivity are driving this transformation. What we’re able to achieve today far surpasses what we’ve done and represents just a fraction of what we’ll be able to accomplish tomorrow. But what does this world of amped up connectivity mean for the pumping industry? How can digitization be leveraged for business improvements?

At the heart of the IoT are the things that generate, collect, and process data. Intelligent power solutions used in the pumping industry collect data, learn, and provide actionable insights to optimize power use and continuity. By collecting and transforming data into clear insights, you’ll have the information needed to make better decisions faster. The following insights, formed in response to common IoT queries, might help you get started down the path to more connected systems.

 

 

▲ IoT(사물인터넷) 출현이 세계 펌프 산업에 큰 변화를 일으키고 있는 가운데 전문가들은 펌프 제조사들이 혁신에 지속적으로 중점을 둠으로써 이런 잠재력들을 활용하려는 의지가 커, 원격 모니터링과 예방 유지보수 시대가 전개될 것으로 예상하고 있다.

물과 펌프 응용 분야에서 IoT 기술 채택을 촉진시키는 요인
What’s driving the adoption of IoT technologies in water and pumping applications?

 

IoT 장치는 데이터를 수집, 분석, 교환할 수 있다. 에너지 효율을 높이고, 원격으로 펌핑 애플리케이션을 모니터링 및 제어하며, 작동하지 않는 시간(downtime)이나 영향 운영이 발생하기 전에 문제를 예측하는 기능이 IoT 기술을 펌핑 시스템(pumping system)에서 채택하도록 유도하고 있다. 지능형 전력 솔루션을 통해 조직은 X-선 비전을 시스템에 구현하여 실시간 및 과거 데이터에 기반한 의사결정을 내릴 수 있다.

센서, 데이터 과학 및 연결성은 지능적인 힘을 구축하고 있다. 보다 세분화된 데이터, 강력한 분석 및 데이터 집계 및 배포 기능을 갖춘 조직은 생산성에 영향을 미치고 에너지 비용을 줄이며 전력 안전성 또는 연속성을 개선할 수 있다.

IoT 기술을 사용하는 것은 데이터 수집에 있어 연습 이상의 것이다. 처리되지 않은 데이터는 가치가 떨어진다. 우리는 실행 가능한 정보와 지식을 창조하기 위해 데이터 과학을 채택할 필요가 있다. 이는 데이터를 실행 가능한 의사결정 지점으로 전환하여 비용을 절감하고 효율성을 높이고 가동 시간을 향상하는 데 도움이 되는 솔루션이다.

예를 들어 분석을 통해 비용을 절감하고 안전을 향상시킬 수 있는 예측 유지보수를 활용할 수 있다. 또한, 데이터 과학은 예산과 장기 현대화 계획에 영향을 미치는 정보에 근거한 의사결정을 가능하게 하는 중요한 장비 성능 지표를 제공할 수 있다.

 

IoT devices can collect, analyze, and exchange data. The ability to drive energy efficiency, remotely monitor and control pumping applications, and predict issues before they cause downtime or impact operations are driving the adoption of IoT technologies in pumping systems. Through intelligent power solutions, organizations can have X-ray vision into their systems to make decisions based on real-time and historical data.

Sensors, data science, and connectivity are building intelligent power. Armed with more granular data, powerful analytics, and the ability to aggregate and disseminate data, organizations can impact productivity, reduce energy costs, and improve power reliability or continuity.

Employing IoT technologies is more than an exercise in collecting data. Unprocessed data has limited value. We need to embrace data science to create actionable information and knowledge. It’s the transformation of data into actionable decision points that helps reduce costs, drive efficiency, and improve uptime.

For example, through analytics we can take advantage of predictive maintenance, which can save costs and advance safety. Further, data science can provide critical equipment performance metrics to enable informed decisions impacting budgets and long-term modernization plans.

 

무엇이 IoT 기술의 채택을 가로막고 있나
What’s standing in the way of adopting IoT technologies?

 

IoT는 복잡할 것이라는 인식 때문에 많은 기업들에게 위협이 되고 있다. 펌핑 시스템이 SCADA 시스템(집중 원격감시 제어시스템)과 기타 지역 통신 네트워크를 통해 수년 동안 데이터를 수집, 측정 및 분석해왔다는 점을 업계에서 인정해야 한다. 산업사물인터넷(IIoT, Industrial Internet of Things)을 도입하면 우리가 지금까지 해온 방식을 간단히 현대화하고 시스템에 대한 추가적인 가치와 통찰력을 제공한다.

데이터 관리와 보안 문제는 채택에 있어 가장 큰 장애물 중 하나이다. 보안은 IoT의 기반이지만 IoT에서 보안을 구현하는 방법에 대한 진정한 공감대가 없고 위협을 효과적으로 완화할 수 있는 ‘마법의 지팡이(magic wand)’도 없다. 이러한 증가된 연결의 세계에서는 중요 인프라에 대한 사이버 공격의 위험이 증가한다. 안전, 라이프사이클(lifecycle) 비용 및 평판에 영향을 미치는 단 하나의 보안 위반만 있으면 된다.

사이버 보안 위협은 조직의 필요에 특정한 시스템 전반의 방어적 접근방식으로 능동적으로 충족되어야 한다. 공급업체를 선정할 때 안전한 제품을 설계하기 위한 견고한 프로세스를 갖추는 것이 중요하다. 도입부터 배치 및 유지보수를 통해 현대 제조자는 교육, 위협 모델링, 요건 분석, 구현, 검증 및 지속적인 지원을 통해 사이버 보안 모범 사례를 주입할 필요가 있다. 마찬가지로 고객은 자신의 사이트에 구축된 솔루션의 정기적인 취약성 및 보안 평가를 수행할 필요가 있다.

 

IoT is intimidating for a lot of businesses due to its perceived complexity. It’s important to give the industry credit that pumping systems have been collecting, measuring, and analyzing data for years - through SCADA systems and other local communication networks. Introducing the Industrial Internet of Things (IIoT) simply modernizes the way we’ve been doing things and provides additional value and insight into the system.

Data management and security challenges are two of the largest hurdles for adoption. Security is the foundation for IoT, yet, there is no real consensus on how to implement security in IoT and no magic wand that can effectively mitigate the threats. In this world of amped-up connectivity comes an increased risk of cyberattacks on critical infrastructure. It takes only a single security breach to impact safety, lifecycle costs, and reputations.

Cybersecurity threats must be met proactively with a systemwide defensive approach specific to organizational needs. When selecting suppliers, it’s critical to ensure they have a robust process for designing secure products. From inception through deployment and maintenance, the modern manufacturer needs to instill cybersecurity best practices via training, threat modeling, requirements analysis, implementation, verification, and ongoing support. Likewise, customers need to make periodic vulnerability and security assessments of deployed solutions on their sites.

 

 

▲ 산업사물인터넷(IIoT, Industrial Internet of Things)은 과거의 방식을 현대화하고 시스템에 대한 추가적인 가치와 통찰력을 제공한다.

 

제조업체는 어떻게 보다 우수한 펌프 시스템을 사용할 수 있나
How can manufacturers enable better pump systems?

 

고장 데이터와 부품 비율을 모델링하고 최적화하기 위해 실시간 데이터가 존재한다면 어떨까. 센서, 제어장치 및 가변 주파수 드라이브(VFD, Variable Frequency Drive)와 같은 지능형 장치를 네트워크에 연결하면 데이터를 분석하여 펌프의 사용 방식, 예상 조건 외에서의 작동시기 및 이유를 파악할 수 있다. 

펌프 제조업체는 이 데이터를 통해 트렌드를 이해하고, 보다 신뢰할 수 있는 펌프를 만들어, 시장의 요구를 미리 예측할 수 있다. 모니터링을 통해 펌프 시스템은 사전 예방적으로 사용자에게 효율성 저하를 경고하고 잠재적 문제가 시스템에 해를 끼치기 전에 문제를 진단할 수 있다.

 

What if real-time data existed to model and optimize failure modes and rates of components? With intelligent devices like sensors, controls, and variable frequency drives (VFDs) connected to a network, the data could be analyzed and used to understand how pumps are being used and when or why they operate outside expected conditions.

Pump manufacturers can use this data to understand trends, make more reliable pumps, and predict market needs before they happen. With monitoring in place, pump systems can proactively alert users to decreases in efficiencies while enabling troubleshooting and diagnosis for potential problems before they become detrimental to the system.

 

펌프 유통업체는 애프터마켓 판매를 어떻게 늘릴 수 있나

How can pump distributors increase aftermarket sales?

 

펌프 판매업자가 직면한 가장 큰 과제 중 하나는 애프터마켓(aftermarket) 판매를 통해 매출을 늘리는 것이다. 연결된 펌프와 컨트롤은 이 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어 최신 VFD는 시스템의 상태 데이터를 수집할 수 있으며 분석을 통해 펌프가 기밀 고장(seal failure)을 경험할 것이라고 예측할 수 있다.

기밀 고장이 임박했다는 경고와 함께 장비 운영자에게 자동 통보하고, 교체 부품에 대한 주문도 자동으로 할 수 있다. 그 결과 유통업체의 애프터마켓 판매를 통해 가동 시간을 늘리고 수익을 증대시켰다.

 

One of the biggest challenges a pump distributor has is capturing incremental revenue through aftermarket sales. Connected pumps and controls can help solve this problem. For example, modern VFDs can collect the health data of the system and, through analytics, predict that the pump is about to experience seal failure.

An automated notification can be sent to the equipment operator with a warning that seal failure is imminent, and an order for replacement parts can be automatically placed. The result is increased uptime and increased revenue through aftermarket sales for the distributor.

 

IoT 가능 펌프 시스템은 어떻게 생겼나
What does an IoT-enabled pumping system look like?

 

연결된 기계의 개발로 생산라인의 실시간 모니터링이 가능해져 생산성을 높이고 다운타임을 줄일 수 있다. 또한 실시간으로 데이터를 분석하고 진단 및 예측 계산을 수행하도록 문제를 사전에 식별할 수 있는 가능성을 개선하기 위해 온라인 모니터링에 지능이 점점 더 많이 포함되고 있다.

또한 연결된 펌프는 펌프 효율을 모니터링하고 조절하여 가동 시간과 에너지 효율을 모두 개선할 수 있는 기능으로 예측 유지보수를 가능하게 한다. 연결된 펌프를 사용하면 중요한 데이터를 전송하여 다양한 IoT 애플리케이션을 사용할 수 있다.

 

The development of connected machines has enabled real-time monitoring in the production line to improve productivity and reduce downtime. Intelligence is also being increasingly embedded with online monitoring to help analyze data in real time and improve the chances of proactively identifying problems to perform diagnostic and prognostic calculations.

Connected pumps also enable predictive maintenance with the ability to monitor and regulate pump efficiency and thereby improve both uptime and energy efficiency. The use of connected pumps allows the transmission of important data, enabling a range of IoT applications.

 

펌핑산업에 제공할 수 있는 새로운 서비스 모델과 서비스가 있나
Are there new service models and services that organizations can provide to the pumping industry?

 

서비스 제공업체들은 특히 IoT가 지원하는 새로운 수익원을 활용할 수 있는 위치에 있다. 예를 들어, 연결된 제품을 사용하면 고객 문제를 사전에 해결하는 것이 훨씬 더 쉬워질 것이다. 이렇게 되면 이미 유지보수 계약을 제공하는 서비스 제공자의 가치가 강화되고, 아직 제공하지 않은 서비스 제공자에게는 새로운 기회가 열리게 된다.

또한 수정해야 할 사항에 대한 인식이 높아짐에 따라 연결된 제품으로 많은 시간을 절약할 수 있다. IoT 솔루션을 활용한 서비스 계약에는 더 나은 선행 데이터가 포함되어 있어 장비의 서비스 효율을 높일 수 있다. 발생할 수 있는 문제의 변동성이 크기 때문에 모든 문제를 해결하기 위해 준비된 사이트로 오기는 어렵다. 연결된 제품은 서비스 제공업체가 첫 방문에 준비할 수 있는 기회를 제공하여 귀중한 시간을 절약한다.

 

Service providers are particularly well-positioned to take advantage of new revenue streams enabled by IoT. For example, with connected products, it will become much easier to proactively fix customer problems, possibly even before they are aware of the problem. This will strengthen the value for service providers already offering maintenance contracts and open the door for those who do not yet offer them.

There are also large time savings to be found with connected products through increased awareness of what may need to be fixed. Service contracts that utilize IoT solutions include better up-front data, allowing more efficient servicing of equipment. Because of the huge variability in problems that can arise, it is difficult to come to a site prepared to fix every problem. Connected products give the opportunity for service providers to come prepared on the first visit, saving valuable time.

 

시스템 통합업체는 어떻게 생산성을 향상시킬 수 있나
How can system integrators improve productivity?

 

펌프 시스템 통합업체와 서비스 제공업체에게 있어 인건비는 비용의 주도적인 요인이다. 노동시간을 줄이면 하루만에 더 많은 일자리를 얻을 수 있고, 노동 효율도 높아져 결국 그 일이 마무리되면 더 많은 이윤을 남길 수 있다.

연결된 장치에 의해 구동되는 펌프 시스템은 시스템의 설치, 커미셔닝, 문제 해결을 가속화한다. 지능형 센서를 통해 펌핑 시스템의 특정 수요에 맞게 자동으로 조정하든, 또는 시운전을 통한 단계별 지침을 제공하는 연결된 기술 지원을 통해 인건비 절감을 극대화하든, 고객에게 더 나은 서비스를 제공하고 서비스 제공업체의 매출과 이윤을 증가시킨다.

 

For pump system integrators and service providers, labor is the leading driver of cost. Reducing labor time allows the service provider to accomplish more jobs in a day and increases labor efficiency, ultimately producing more profit margin upon the job’s completion.

Pump systems that are powered by connected devices speed up installation, commissioning, and troubleshooting of the system. Whether through intelligent sensors auto-tuning themselves to match the specific demands of the pumping system or connected technical support that offers step-by-step guidance through start-up, maximizing labor savings leads to better, faster service for the customer and increased revenue and margins for the service provider.

 

고객이 총 소유비용을 어떻게 줄일 수 있나
How can customers reduce the total cost of ownership?

 

다운타임은 오늘날 펌프 시스템 고객들이 직면한 가장 큰 문제 중 하나이다. IoT는 연결된 장치 및 해당 다운스트림(downstream) 구성 요소의 오류를 예측하여 계획되지 않은 중단 시간을 줄일 수 있다. 이전에 언급한 가치사슬의 다른 구성원에 대한 효익 중 많은 것도 고객 수준에서 실현된다. 그들은 고객 서비스 증가, 더 나은 품질의 제품, 그리고 그들의 운영에 대한 더 나은 상황 인식으로부터 이익을 얻을 것이다.

IoT 연결 시스템을 도입하면 △노동 절약 △특정 예방 유지보수를 통한 총 소유비용 절감 △파국적인 실패 방지 △재고 정리 및 최적화 △시스템 효율 및 성능 향상 등과 같은 혜택을 볼 수 있다.

 

Downtime is one of the biggest challenges faced by pump system customers today. IoT can reduce unplanned downtime through predicting failure of connected devices and their downstream components. Many of the previously mentioned benefits for other members of the value chain are also realized at the customer level. They will benefit from increased customer service, better quality products, and better situational awareness of their operations.

All of the players in the value chain can benefit from adopting IoT-connected systems, and the possibilities are endless: △Labor savings △Total cost of ownership savings by specific preventative maintenance △Avoidance of catastrophic failure △Inventory consolidation and optimization △Better system efficiency and performance.

 

 

▲ 오늘날 펌프 시스템 고객들이 직면한 가장 큰 문제 중의 하나는 작동 정지이다. IoT는 연결된 장치 및 해당 다운스트림(downstream) 구성 요소의 오류를 예측하여 계획되지 않은 중단 시간을 줄일 수 있다.

 

▲ IoT 연결 시스템을 도입하면 특정 예방 유지보수를 통한 총 소유비용 절감, 파국적인 실패 방지, 재고 정리 및 최적화, 시스템 효율 및 성능이 향상될 수 있다.

 

펌핑 시장서 겪고 있는 다른 트렌드는 무엇인가
What are some of the other emerging trends that you are seeing in the pumping market?

 

에너지가 더 비싸질수록, 효과적인 전력관리의 중요성은 점점 더 뚜렷해진다. 새로운 기술은 최종 사용자가 안전하고 신뢰할 수 있으며 효율적인 방법으로 전기, 유압 및 기계적 전력을 관리할 수 있도록 돕고 있다. 또한 에너지 효율 표준은 전력회사에 의해 특정 요건을 충족하도록 강제될 것이다.

새로운 표준의 영향 중 하나는 시장에 나와 있는 대부분의 펌프는 에너지 효율이 더 높아질 것이기 때문에 최종 사용자들은 준수(compliance)에 대한 걱정을 멈추고 시스템의 성능에 집중할 수 있다. 에너지 소비량, 펌프 시스템에 대한 교육 및 평가 방법에 대한 인식의 증가는 최종 사용자가 자신의 응용에 가장 효율적인 펌프를 선택하는 데 도움이 될 것이다.

 

As energy becomes more costly, the importance of effective power management becomes increasingly apparent. New technologies are helping end users manage electrical, hydraulic, and mechanical power in a safe, reliable, and efficient manner. Also, energy efficiency standards will be enforced by utilities to meet certain requirements.

One of the effects of the new standards is that most of the pumps on the market will be more energy-efficient, so end users can stop worrying about compliance and focus on the performance of the system. The increased awareness of energy consumption, education on their pump system, and the rating methods will help end users select the most efficient pump for their application.

 

결 론
Conclusion

 

IoT의 세계는 지속적으로 성장하고 있다. 본고에서 우리는 IoT로부터 얻을 수 있고, 또 앞으로 얻을 수 있는 몇 가지 이점에 대해 간략히 살펴보았다. 지능형 디지털 기술의 발전은 우리의 세계를 변화시켰다. 우리가 오늘 할 수 있는 일은 우리가 한 일을 훨씬 능가하며 내일 할 수 있는 일의 일부에 불과하다. 그리고 그 중심에는 데이터를 생성, 수집, 처리하는  ‘사물들’이 있다.

 

The world of IoT is continuously growing, and this is a quick look into some of the benefits that can, and will, be derived from it. Advancements in intelligent digital technologies have changed our world. What we are able to do today far surpasses what we’ve done and is just a fraction of what we’ll be able to do tomorrow. And at the heart of it all are the “things” that generate, collect, and process data.

 

 

▶ 저자소개 세스 오브라이언(Seth O'Brien)은 미국 플로리다 대학교(University of Florida)에서 기계공학과를 졸업했으며, 위스콘신 대학교(University of Wisconsin)에서 MBA를 받았다. 미국 이튼(Eaton)사의 HVAC 가변 주파수 드라이브, 산업 제어 부문의 제품 매니저이다. 오브라이언은 이튼사에서 다양한 영업 및 마케팅 업무에서 5년의 경력을 쌓았으며 신제품 개발 및 판매 실행을 비롯하여 이튼사의 HVAC 전략을 담당하고 있다.

 

 [『워터저널』 2019년 6월호에 게재]

 

[출처 = Water Innovations(https://www.wateronline.com/doc/iot-and-pumps-what-you-need-to-know-0001) / 2019년 5월호]