설비 및 시설의 군 관리 서비스를 위한 통합관제

[ IBS Journal Vol.7 No.4, December, 2009 ] 세미나룸에 게재되었던 원고입니다.

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설비 및 시설의 군(群)관리 서비스를 위한 통합관제

(Integrated Control for Group Management Service of Facilities)

제1장 군관리 개요

제1절 군관리 개념

1. 군관리 정의

일반적으로 각기 개별적으로 관리하던 엘리베이터, 에어컨, 발전기와 같은 설비 및 시설들을 소기의 목적을 달성하기 위하여 묶어서 관리하는 것을 군관리(群管理)라고 한다. 엘리베이터의 군관리는 단일 건물 내에 있는 여러 대의 엘리베이터를 최적으로 운용하기 위하여 관리하는 것을 말하나 본고에서의 군관리는 운용을 위한 것이 아니고 운영과 유지보수를 위한 것으로 한다. 따라서 설비 및 시설의 군관리를 “다수의 단위 설비 및 시설 정보를 일원적으로 관제하는 시스템으로 수용하여 운영 및 유지 의 효율성을 기하는 관리 방법” 이라고 정의한다. 관리 단위로는 보일러, 냉동기, 발전기, 엘리베이터와 같은 단위설비와 주상복합건물, 아파트와 같은 단위사이트 등이 있으며 개념을 확장할 수 있다. 또한 정보는 설비및 시설 정보, 측정, 경보 등의 수집 정보, 운영 및관리를 위한 관리 정보 등이 있다. 일원적 관제는 논리적 개념으로써 모든 관제 정보가 집중화된 곳에서 관제가 이루어지는 것을 의미하며 이를 위한 물리적인 구조는 다양하게 구현할 수 있다. 군관리는 관리대상 설비 및 시설의 통합과 관리 정보의 집중을 내포하고 있으며 시설 및 설비들을 어떻게 통합하고 수용하여 관리할 것인가에 대한 것이 군관리의 가장 중요한 요소이다. <그림 1>은 군관리 서비스를 나타내는 개념도이다.

<그림 1> 군관리 서비스 개념도

군관리의 반대 개념인 단독관리 혹은 개별관리는 설비 및 시설 사이트 마다 개별로 관리시스템을 유지하는 것으로 다수의 사이트들이 현재도 이 방식으로 운영되고 있다. 군관리를 위한 관리시스템은 적용목적에 따라 다양한 구조로 구현할 수 있으며 운영효율의 향상, 설비관리의 개선, 설비 및 시설의 수명연장 등 여러 가지 효과를 거둘 수 있으며 군관리 업무는 온라인 관제 업무와 오프라인 패트롤 업무를 포함한다. 한편 지능형 건축물의 군관리를 나타내는 용어는 통일되지 않고 나라마다 다르게 사용하고 있으며 일본은 Building-Group Management, 미국은 Multiple-Building Management, Multi-Site Building Management, Remote Management 등으로 부르고 있다.

 

2. 군관리 단위

군관리에서 관리의 기본이 되는 설비/설비군이나 사이트/사이트군을 군관라 단위라고 하며 군관리 단위는 관리 사이트의 다소와 설비의 다양성에 따라 <표 1>과 같이 멀티사이트 단일설비군, 단일사이트 복합설비군, 멀티사이트 복합설비군의 세가지로 분류한다. 멀티사이트 단일설비군의 군관리는 여러 지역에 산재한 엘리베이트와 같은 한 가지 종류의 단일 설비를 군으로 관리하는 것을 말하며, 단일사이트 복합설비군의 군관리는 한 사이트 내에 있는 공조기, 냉난방기, 발전기 등 다양한 종류의 설비를 군으로 관리하는 것을 말하며 멀티사이트 복합설비군의 군관리는 여러 지역에 산재한 다양한 종류의 설비를 군으로 관리하는 것을 말한다.

<표 1> 군관리 단위 분류

구분	단일 사이트	멀티 사이트
단일 설비	-	멀티사이트 단일설비군
복합 설비	단일사이트 복합설비군	멀티사이트 복합설비군

<그림 2>는 군관리 단위를 그림으로 나타낸 것이다.

 

 

                                                                       <그림 2> 군관리 단위

한편 IT기술의 발전에 따라 군관리 기술 및 방법을 서비스화 하여 고객에게 제공하는 군관리 서비스가 등장하였다. 군관리 서비스는 다양한 설비와 시설의 군관리를 위하여 관리 분야별로 관제점을 정형화하고 수용 장비를 규격화하여 관리 시스템으로 수용하고 관리 정보를 처리하여 대상 관제점의 상태, 경보, 추이, 보고서, 점검 등 다양한 서비스를 온라인과 오프라인으로 제공한다. 군관리 서비스 사업 초기에는 단위설비나 건물관리 위주로 서비스하였으나 점차 건물 설계에서 건물관리에 이르는 토탈 서비스로 확대되고 있다.

 

제2절 군관리의 필요성

1. 설비 관리 트렌드

가. 사후보전
사후보전이라 함은 설비 고장 후에 후속 조치하는 것을 말하며 미국은 1930년대 이전, 일본은 1950년대 이전, 한국은 1960년대까지 사후 보전 수행하였다.

나. 예방보전
예방보전이라 함은 기계나 설비의 사용연한 또는 수명에 따라 주기적으로 교체 및 정비하는 것을 말하며 일본은 1950년대 이후, 한국은 1962년부터 예방보전을 도입하였으며 설비를 진단하는 장비로써 1950년대 이후부터 진동, 소음, 온도를 측정할 수 있는 단순 진단기계를 사용하였다.

다. 예지보전
예지보전이라 함은 모니터한 측정값(진동, 온도, 변위등)의 변화로서 나타난 기계의 중요한 변화에 대응하여 교체 및 정비를 실행하는 것을 말하며 일본은 1970년대 이후, 한국은 1986년부터 도입하였다. 예지보전의 목적은 고장을 조기에 발견하거나 미연방지하고 수명예지에 의한 가장 경제적인 보전시기 결정, 최적조건에 의한 수명연장의 도모하는 것이다. 예지보전 기술로서 On-line Condition Monitoring System은 예지보전 중 최상위 단계로 운전상태의 정보수집과 감시, 상태 판정, 이상 데이터 해석 및 예측과 수명평가를 수행한다. <그림 3>은 설비관리 트렌드를 도식화하여 나타낸 것이다.

 

                                                              <그림 3> 설비 관리 트렌드

라. 가치 창출형 보전

비교적 최근에 소개된 가치 창출형 보전은 보전활동이 가치를 창출하는 역할을 한다는 개념으로 네덜란드의 컨설팅 회사인 Mainnovation에서 개발한 개념이다. 설비보전을 보다 능동적이고 적극적으로 가치를 추구하는 업무로서의 역할을 강조하며 설비자산의 활용과 비용관리를 강조하는 보전기법이다.[1]

2. 군관리 필요성

국내 건물들의 설비와 시설은 첨단화되어 있으나 이에 대한 운영 기법은 낙후 및 정체되어 있다. 또한 IT화와 유비쿼터스 기술의 확산으로 건물이나 설비등에도 센서를 이용한 첨단기술로 예지보전 및 사전예방을 추구하고 있으며 시설물 군관리를 통한 비용절감과 시설관리의 전문화도 기하는 추세이다. 군관리는 예방보전과 예지보전의 수행으로 고장을 조기에
발견하고 미연방지할 수 있으며 이를 통하여 다양한 효과를 거둘 수 있다.[2] <그림 4>는 군관리의 필요성을 내타낸 그림이다. 

<그림 4> 군관리의 필요성>

 제2장 군관리 서비스 요소 기술

제1절 국내외 기술 동향

일본의 군관리 서비스 시장은 초기에는 히다찌, 미쯔비시, 도시바 등 엘리베이터 업체를 중심으로 서비스를 시작하여 사업영역을 확장하였으며 특히 모리빌딩은 단순 건물 관리에서 시작하여 건물 토탈 위탁관리 전문 업체로 확대 및 성장하였다. 미국은 보안 분야의 모니터링 위주로 관제 서비스가 활성화되어 있으며 American Digital Monitoring과 같은 전국사업자와 다수의 지역사업자가 서비스를 제공하고 있다. 국내에서는 엘리베이터 업체, 출동경비업체, 건물관리업체, 중소 시설관리업체, SI업체 등이 단위설비와 빌딩 군관리 사업에 진출하고 있으며[3] 근래에는 통신사업자도 참여하고 있다.

<표 2> 일본의 원격감시 서비스 시장 규모 추이 (단위 : 억엔)

구분 년도	2003년	2006년	2009년(예측)
빌딩용	1,111	8,611	9,067
산업용	45	63	94
가정용	437	677	840
상업용	39	49	65
기타	8	11	11
합계	1,640	9,411	10,077

※ 2005 및 2007 리모트 감시 관련시장 철저 총조사, 후지경제, 일본 참조

해외의 빌딩관리 분야에서는 Converged Building Solution, 에너지 관리, 원격 인프라 관리가 최근에 주요 이슈로 대두되고 있다. Converged Building Solution은 빌딩이나 기업 차원의 개별 설비 관리 시스템을 인터넷 프로토콜 기반의 단일 관리 시스템으로 수렴하여 관리의 효율화를 기하고 이를 통하여 비즈니스 목표와 연계하는 솔루션을 말한다. 병원, 학교, 공항
등에 Converged Building Solution을 시범적으로 도입하고 있으며 특히 통신장비 업체인 Cisco사는 자사의 Converged Building Solution인 CRE(ConnectedReal Estate) 개념을 제시하고 적극적으로 시장에 진출하고 있다. 또한 CO₂ 감소를 위한 Green IT 추세에 맞추어 건물의 에너지 소비를 관리하는 EMS(Energy Management System), BEMS(Building Energy Management System)의 도입 가속화가 진행되고 있으며 이로 인해 Multi Site 및 Multi Building 원격 에너지 관리도 촉진되고 있다. 설비 및 시설의 원격 인프라 관리는 그동안 지리적으로 제한된 범위에서 실시되었으나 이제는 지리적 제약이 없는 원격관리로 진입하여 이에 따라 기계적, 전기적 자동화 서비스가 각광을 받고 있다.

제2절 군관리의 장단점

군관리는 설비 및 시설의 물리적 통합으로 운영비용을 절감하고 업무 표준화를 통하여 관리 품질을 향상시키며 적절한 관리로 시설 및 설비의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다. 한편 장점에 따른 단점도 있으나 이를 보완하고 최소화하여 군관리의 효과를 최대화 할 수 있다.

1. 관리의 효율성

관리 대상 시설 및 설비를 물리적으로 통합하여 관리 시설 및 설비의 유지비용을 절감하고 관리 인력의 탄력적인 운영을 통하여 운영비용을 절감하여 관리의 효율성을 기할 수 있다.

2. 신속한 대응

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition), FMS(Facility Management System), VIS(Visual Information System) 등의 애플리케이션 연계․연동․통합을 통한 관제로 시나리오 기반의 신속한 상황 대응이 가능하다.

3. 관리 품질의 균일화 및 전문화

관제프로세스의 단일화 또는 표준화로 일정 수준의 관제 품질을 유지할 수 있으며 전문 인력 확보를 통하여 관리 품질 향상을 기할 수 있다.

4. 작업 환경의 개선

운용 요원들은 관제센타에서 업무를 수행하여 작업환경과 근무환경이 개선된다. <표 3>은 군관리의 장점과 장점에 따른 단점을 비교하여 나타낸 표이다.

<표 3> 군관리의 장단점

장점	단점
관리의 효율성	리스크의 집중
신속한 대응	오프라인 조직 유지
관제품질의 균일화	보편적 균일화
관제의 전문화	전문 인력의 의존성 심화
작업환경 개선	현장 상황 파악력 저하

 

제3절 군관리서비스

군관리서비스는 설비 및 시설의 군관리를 비즈니스 목적에 맞게 정형화하여 제공하는 서비스이며 설비 및 시설 관제 시스템 구축에 비용 부담을 느끼는 고객이나 보완적인 관제 시스템을 추가로 확보하고자 하는 고객을 주 대상으로 한다. 군관리 시스템을 구축하기 위해서는 일정 규모 이상의 관리 대상 설비 및 시설이 있어야 하며 End-to-End 관리를 위한 일정규모 이상의 시스템과 솔루션 필요하여 구축에 많은 비용이 소요된다. 또한 구축 후 운용을 위한 전문 인력과 지식이 요구되어 소규모 설비 및 시설을 보유한 소유자가 구축하기 어려우며 대규모 설비 및 시설을 보유한 소유자라도 구축하기가 쉽지 않다. 군관리 서비스는 이러한 설비 및 시설 소유자들에게 군관리 시스템 구축과 운용에 따른 투자의 부담 없애주고 경제적으로 군관리할 수 있는 이점을 제공한다. 또한 기존에 설비 및 시설 관리 시스템을 보유하고 있는 소유자라도 장애에 대비한 보조 관제나 인력 운용에 따른 야간 관제 등의 기능을 제공할 수 있다. 군관리와 군관리서비스의 차이점은 <표 4>와같다.

<표 4> 군관리와 군관리서비스의 차이점

항목 차이점	군관리	군관리서비스
관리 대상	전체 관제점	필요한 관제점
통합 방침	효율적인 통합	효율적인 수용
제어 범위	완전 제어	감시 / 부분제어
인터페이스	單一 / 數個	多數

 

제4절 군관리서비스 유형 및 관제 항목

군관리서비스의 유형은 군관리 서비스 제공자와 서비스 이용자가 관리 대상 설비 및 시설에서 이벤트가 발생하였을 때 이에 대한 1차 대응을 누가 하느냐에 따라 세 가지로 분류하며 이를 기본으로 한 다양한 조합과 변형이 가능하다. 관제 항목은 서비스에서 제공하는 관제점에 따라 결정되며 온도, 습도, 전압, 정전, 누수, 수위 등의 일반적인 관제점과 CO2, 산소 농도 등 특수 관제점을 포함한다.

1. 관제 대행 서비스

군관리 서비스 제공자가 이벤트 발생에 대한 1차대응을 책임지고 서비스 이용자는 이벤트에 대한 조회만 하는 서비스이다.

2. 이중관제 서비스

군관리 서비스 제공자와 서비스 이용자가 이벤트 발생에 대하여 함께 1차 대응을 책임지며 이벤트를 먼저 인지한 쪽에서 이벤트를 처리한다.

3. 보조관제 / 백업관제 서비스

군관리 서비스 제공자와 서비스 이용자가 이벤트 발생에 대하여 서비스 이용자가 1차 대응을 책임지며 미리 약속한 시간 내에 이벤트가 처리되지 않으면 서비스 제공자가 이벤트를 처리하는 서비스이다. 이 외에 주간에는 보조관제 서비스, 야간에는 관제대행 서비스로 관제할 수 있으며 고객 사이트의 상황에 따라 변형과 조합이 가능하다. <그림 5>는 군관리 서비스 유형을 나타낸 것이다.

 

 

                                                                         <그림 5> 군관리 서비스 유형

제5절 통합관제

1. 통합관제와 통합관제 시나리오

통합관제는 이벤트 발생에서 종료까지 관련 업무를 연계․연동․통합하여 처리하는 관제방식을 말하며 이벤트의 통합, 인지, 할당 등을 담당하는 Alarm Console, 설비 상태를 확인하고 제어하는 SCADA, 설비의 제원, 이력, 재고 조회 및 작업 관리를 담당하는 FMS 그리고 도면관리, 현장 위치추적, 시뮬레이션을 수행하여 시각 정보로 제공하는 VIS 등의 애플리케이션으로 구성된다. 애플리케이션 관점에서 통합관제 흐름을 살펴보면 먼저 장비의 이상으로 경보 이벤트가 발생하여 통합
경보 콘솔에 경보가 표시되면 관제 담당자는 이를 인지하고 해당 경보에 대한 인지 기록을 남기면 SCADA로 경보 정보를 전달하여 해당 설비에 대한 SCADA HMI(Human Machine Interface)를 불러내어 표시한다. 관제 담당자는 HMI를 통하여 해당 설비의 현재 상태를 세부적으로 파악하고 연계한 FMS를 통하여 해당 설비에 대한 사양과 관제 이력을 파악한 다. 관제 담당자가 현장의 점검 요원의 출동이 필요하다고 판단되면 VIS를 통하여 해당 설비의 위치를 파악하고 공사 작업 명령을 발생시킨다. 공사 명령을 수신한 출동 요원은 현장에서 적절한 조치를 취한 후 조치결과를 입력하고 관제센터 담당자는 해당 이벤트에 대한 작업 완료를 확인하고 이벤트 상황을종료한다. <그림 6>은 통합관제에서 애플리케이션간의 관계를 예시한 것이다. 

<그림 6> 통합관제에서 애플리케이션간의 관계 예

 

통합관제의 전체 업무는 온라인과 오프라인 업무의 조화로 이루어진다. 일반적인 경보 상황은 온라인 관제와 Help Desk에서 처리 하지만 장애나 기타 고객 민원은 오프라인 패트롤 요원의 현장 점검 및 조치가 필요하다.

 

2. 통합관제 시스템 구조

군관리를 위한 통합관제 시스템은 여러 가지 IT기술과 여건에 맞게 채택하여 구현할 수 있다.[4][5] <그림 7>은 애플리케이션 연동방식의 중앙 집중형통합관제 시스템 예로써 이 방식은 기존에 각기 다른 SCADA, FMS, VIS를 사용하고 있을 때 유용하게 적용할 수 있다.

 

<그림 7> 중앙 집중형 통합관제 시스템 구조 예 

통합관제 시스템 구조에 따라 업무흐름을 간단히 살펴보면 먼저 RTU(Remote Terminal Unit)가 원격지에 있는 각종 시설 및설비의 관제점을 수용하여 각 관제점의 측정 데이터나 이벤트 정보를 인터넷을 통하여 데이터 수집 및 처리 기능을 담당하는 Data Collector에 전송한다. Data Collector는 수신 데이터는 DB에 저장하고 이벤트 정보는 이벤트 등급을 판단하여 SMS 경보를 전송하고 이벤트를 통합하여 관리하는 Alarm Console에 이벤트 정보를 보낸다. Central Controller는 Alarm Console에서 이벤트에 대한 인지가 이루어지면 해당 이벤트의 SCADA를 불러내어 표시하며 시나리오에 따라 FMS나 VIS도 불러내어 나타내는 기능을 수행한다. 또한 Wall Board로 상황에 맞는 화면 제어 신호를 보내어 애플리케이션의 화면을 나타나게 한다. 서비스 이용자는 휴대폰을 통해 경보 정보를 수신하고 확인할 수 있으며, 긴급한 경보일 경우에는 오프라인 전화를 서비스 이용자에게 걸어 구두 확인을 병행한다. 서비스 이용자는 원할 때 웹을 통하여 자기 사이트의 현황정보와 상태 정보를 확인 할수 있다. 한편 관제 시스템은 관제센타와 동일 장소에 설치하거나 다른 지역에 분리하여 설치할 수 있다.

3. 통합관제 시스템 주요 고려 사항

통합관제 시스템을 구축할 때 고려하여야 할 몇 가지 주요 사항은 다음과 같다.

가. 경보 통합 처리

표준 경보 수집 포맷을 정의하고 이에 따라 각 RTU에서 수신한 메시지를 표준 포맷으로 변환하여 저장하고 처리하는 것에 대한 고려가 중요하다.

나. 공용 정보 교환

애플리케이션간 연동을 위하여 공용자료 구조를 정의하고 유지하며 공용구조를 정의할 수 없을 경우에는 자료 변환을 통하여 자료를 교환하는 것에 대한고려가 필요하다.

다. 애플리케이션 호출
이벤트가 발생할 때 SCADA에서 FMS 혹은 VIS를 호출하는 상황을 미리 정의하여 불필요한 HMI 호출을 지양하고 적절한 관제 업무를 처리할 수 있도록한다.

라. 관제 프로세스 관리
하나의 이벤트가 발생하여 상황이 종료될 때 까지 각 단계의 관리 기능을 어떻게 수행하는가에 대한 고려가 필요하다.

마. 장비 및 단말의 동기화
산재한 각 장비의 시각 동기와 관제 단말간의 경보 및 경보음을 어떻게 동기화 시킬지에 대한 고려가 필요하다.

제6절 군관리 서비스 통합관제센타

군관리서비스를 제공하는 통합관제센타는 다음과 같은 기능을 수행한다.

1. 설비 이상 유무 감시 및 조치

수용된 시설 및 시설들의 이상 유무를 감시하며 때에 따라 원격제어를 수행하며 필요하다고 판단되면 작업지시를 내린다. 또한 발생한 이벤트에 대해 고객및 관련 기관에 통보한다.

2. Help Desk 운영

이용자의 불편사항 접수, 전화, 팩스, 이메일, Web등을 통한 작업 지시, 작업 조치사항 확인 및 Happy Call 등을 수행한다.

3. 시스템 운영 및 관리

관제센터 장비 및 시설의 정기 점검과 솔루션 업그레이드 및 백업 관리 등을 수행한다. <그림 8>은 통합관제를 수행하는 관제센터의 관제실 전경 예이다.

 

<그림 8> 관제실 전경 예 

제3장 결론

군관리와 군관리서비스는 설비/시설의 통합관리라는 면에서 동일한 기술을 필요로 하지만 비즈니스 목적은 서로 다르며 군관리서비스의 효율적 운용을 위하여 다음 사항을 고려하여야 한다. 첫째, 시설 및 설비의 수용에 앞서 어떻게 통합하여 관리 할 것인가에 대한 전략이 필요하다. 시설 및 설비의 통합에 대한 전략이 없이 시설 및 장비를 수용하면 늘어나는 인터페이스 종류와 관리로 서비스 제공에 어려움을 초래한다. 둘째, 시설 및 설비를 일원적으로 관리하는 시스템으로 통합한 후에는 안정적으로 운용하기 위한 통합관제가 중요하다. 다수의 시설 및 설비의 수용에 따라 경보의 발생 확률도 따라서 증가한다. 이를 효율적으로 관리하기 위해서는 기존에 개별적으로 운용하고 있는 SCADA, FMS, VIS를 연계․연동․통합한 통합관제시스템이 필요하다. 통합관제는 적용 시나리오를 확정한 후 시스템에 반영하여야 하며 통합관제 시스템 구조는 중앙집중과 분산, 단일화와 계층화 등을 적용 목적에 따라 채택하여 구현한다. 통합관제시스템 구축 시 경보 통합 처리, 애플리케이션간 정보교환, 애플리케이션 호출, 프로세스관리, 동기화 등의 고려가 필요하다. 셋째. 시설 및 설비의 군관리 서비스는 온라인 시스템 만으로는 안정적인 서비스를 제공하기 어렵다. 경보에 따른 간단한 SMS 전송 전용 서비스 제공도 가능하지만 고객응대, 긴급출동, 정기 및 수시점검 등 오프라인 서비스와의 조화를 이루어야 안정적인 서비스를 제공할 수 있다. 군관리서비스 및 기술은 단위 및 복합설비의 군관리, IBS, 아파트와 같은 집단건물의 군관리, RFID/USN 기반 설비/시설 관리, Town관제 및 u-City 도시 통합관제 등 다양한 분야에 활용할 수 있으며 이를 위한 통합관제시스템은 기술발전과 시장의 요구에 따라 단일망, 단일 플랫폼, 단일 애플리케이션 형태로 진화할 것으로 예상한다.

참고문헌
[1] 이영상, “가치창출형 설비자산관리 전략” 제16회 글로벌TPM 생산혁신 Conference, May. 2007.
[2] 윤영근, “빌딩 자동제어의 군관리” 대한설비공학회 2000년도 자동제어부문 학술강연회, pp. 199-211, Nov. 2000.
[3] 삼성SDS ControlCity 솔루션 소개자료, “http://www.sds.samsung.co.kr/data/Control_City.pdf”.
[4] 김형일, 이승룡, 전태웅, 박영택, “확장성과 개방성을 지원하는 SCADA 시스템 설계 및 구현“ Journal of Control, Automation and System Engineering, Vol 5, No 6, pp.753-763, Aug. 1999.
[5] Shengwei Wang et al. “A middleware for web service-enabled integration and interoperation of intelligent building systems” Automation in Construction 16, 2007,pp. 112-121.

저 / 자 / 소 / 개
KT 서비스지원실 부장 장 성 인
◎ 약력
• 아주대학교 산업대학원 석사
• KT 수석연구원
• 현, KT 서비스지원실 부장
◎ 연락처(이메일)
• sijang@kt.com