"쿨한" 철강 생산

연결된 물 관리 시스템을 통해 냉각되는 레이들 퍼니스는 철강 생산에 이용되는 여러 장치 중 하나입니다. 독일 뒤스부르크(Duisburg)에 위치한 Hüttenwerke Krupp Mannesmann (HKM) 제철소에는 이러한 시설이 갖춰져 있습니다. 독일 마를(Marl)에 위치한 ME Engineering은 Actemium 네트워크에 속한 기업으로, 2019년 플랜트 엔지니어링 기업인 AMR Engineering을 통해 HKM의 새로운 물 관리 시스템과 관련한 소프트웨어 개발을 포함하여 전기 설비 및 서비스 일체를 제공하는 계약을 수주했습니다. 해당 시스템은 HKM에 설치될 새 레이들 퍼니스 두 대의 일부를 구성하고 있습니다. 전체 서비스는 Actemium 라인-루르(Rhein-Ruhr) 사업부가 주도하는 팀의 노력으로 제공되었습니다.

Statista.com이 수집한 통계 자료에 따르면, 2019년 독일에서 제조된 철강 원료(raw steel)는 약 4,000만 톤이었으며 그중 상당 비율이 독일 뒤스부르크에 위치한 HKM 제철소에서 제조되었습니다. HKM 제철소의 철강 생산 시설이 최신 요건을 계속해서 충족시킬 수 있도록 그곳의 레이들 퍼니스 두 대를 냉각시키는 물 관리 시스템에 대한 기존의 전기공학 설비를 확대할 필요가 있었습니다. 계약에는 계측제어(I&C) 기술 및 소프트웨어 관련 엔지니어링뿐만 아니라, 저전압(LV) 스위치기어 시스템, 무정전 전원장치(UPS), 원격 I/O 시스템을 포함한 공정제어기술의 인도 역시 포함되었습니다. 이에 더해, 완전한 설치 및 최종 시운전과 기존 플랜트 시스템의 제어 시스템 업데이트도 포함되었습니다. 전체 계약을 수주한 Actemium 라인-루르 사업부는 독일 마를, 에센(Essen), 뒤스부르크, 보트로프(Bottrop), 케르켄(Kerken), 베터(Wetter)에 사무소를 두고 있습니다.

디지털 드로잉 보드 위 구상
Actemium 보트로프와 협업하는 가운데, ME Engineering은 CAE 솔루션인 EPLAN Electric P8과 소프트웨어 툴인 EPLAN Pro Panel을 활용해 새로운 2,000A LV 스위치기어 시스템과 자동화 제어 캐비닛을 3D로 구상했습니다. 특히 제어 캐비닛 레이아웃은 상세한 제조사 라이브러리 덕분에 3D로 구현될 수 있었고, 제어 캐비닛 드로잉을 스위치기어 시스템 생산 전체에 통합해 프로젝트에 필요한 총시간을 단축할 수 있었습니다. 고객은 프로젝트 초기에 새 제어 캐비닛에 대한 정확한 개요 및 레이아웃을 제공받았기 때문에 공간 계획에 필요한 치수나 열손실에 대한 정보를 바로 살펴보고 확인할 수 있었습니다. 이를 통해 고객과의 긴밀한 협의가 가능해져 더욱 신속히 결정을 내리고, 실수를 조기에 피할 수 있었습니다.

기존 시스템 업데이트
다음 작업은 기존 플랜트 시스템의 제어 시스템을 옮기는 일이었습니다. 이 작업은 현재의 공정제어시스템인 Siemens의 Simatic PCS 7을 이용해 가상 환경에서 이뤄졌기 때문에 필드버스와 관련해 프로피넷(Profinet)에 전체 플랜트를 구축할 수 있었습니다. 이번 사례에서 이는 가용성 높은 자동화 시스템을 위한 전체 주파수 변환기와 탈중앙화된 새로운 주변장치 시스템을 의미했습니다. 스위치기어 시스템 내 인풋 및 아웃풋 카드를 전통적인 방식인 가로로 설치하는 대신, 마샬링 캐비닛 안에 세로로 설치했습니다. 이러한 레이아웃 덕분에 캐비닛 수를 두 개에서 한 개로 줄이는 등 상당히 많은 공간을 절약할 수 있었고, 변압기실(transformer house) 내 여유 공간을 효율적으로 활용할 수 있었으며, 별도의 냉각기가 필요하지 않았습니다. 기존 플랜트 시스템을 최신 제어 시스템 인프라로 옮기는 동안 AMR Engineering과의 협업을 통해 새로운 물 관리 시스템의 제어 시스템을 향상 및 확장하는 작업을 동시에 진행했습니다.

설치 및 최종 시운전
Actemium 보트로프는 최종 고객사인 HKM과 체결한 직접 계약의 일환으로 중전압 변압기 두 대를 포함한 저전압 주요 전원 분배 시스템을 인도했습니다. 그 후 변압기실 내외부에 완전한 전기 설비 작업이 이뤄졌고, 새로운 LV 분배기의 공급용 장치가 저전압 주요 전원 분배 시스템의 공급기에 직접 연결되었습니다. 이처럼 Actemium 라인-루르 사업부는 중전압 시스템부터 구동기와 센서 연결에 이르기까지 현장의 모든 설비를 공급했습니다.

전체 시스템의 시운전은 2019년 9월과 10월에 실시되었으며, 성공적인 시범 운영 및 뒤이은 온콜 서비스(on-call service)에 힘입어 2020년 중반에 최종적으로 마무리될 수 있었습니다. 계약 완수의 결과로 HKM은 미래에 대비된 시스템, 플랜트 시스템 IT를 위한 강화된 데이터 보안, 운영 역량 향상, 3D 엔지니어링을 통한 변압기실 내 공간 절약이라는 이점을 누리게 되었습니다.

저자: A. Schulze Forsthövel, ME Engineering