AUTOMATION TODAY #65 | INTEGRATED ARCHITECTURE

사이버 보안 및 성능 개선

새로운 컨트롤러, 소프트웨어 및 네트워크 아키텍처로 사이버 보안, 더 나은 성능, 더 쉬운 진단 및 강화된 데이터 수집이 가능해진 대규모 지열 발전소의 사례를 알아보십시오

산업용 사물인터넷(IIoT)과 Industry 4.0의 부상으로, 제조 및 공정 데이터의 중요성이 더욱 커졌습니다. 스마트 디바이스, 더욱 긴밀한 통합 그리고 이러한 데이터를 수집, 정리 및 활용할 수 있도록 향상된 툴을 통해, 제조업체와 공장들은 운영에 대한 새로운 수준의 인사이트를 확보하고 정보에 기반해 그 어느 때보다 신속하게 공정과 관련된 중요한 의사결정을 내릴 수 있게 되었습니다.

그러나 이러한 데이터 중심의 패러다임이 효과적이라면 모든 수준에서 시스템이 안정적으로 운영되어야 합니다. 네트워크에 작은 문제라도 발생하면 속도, 효과, 보안, 적시성, 용량의 측면에서 수집되는 데이터가 전혀 소용이 없게 될 수 있습니다. 그렇기 때문에 데이터 인프라스트럭처는 공장 운영의 모든 측면을 포괄하며 운영 최적화에 필요한 최고의 정보를 추출할 수 있어야 합니다.

터키 최대의 지열 발전소를 운영하는 구르멧 일렉트릭(Gürmat Elektrik)은 최근 이러한 상황에 직면했습니다. 기존 데이터와 네트워킹 인프라가 현대적인 수준의 성능을 제공할 수 없을뿐더러 견고한 사이버 보안을 제공하지 못했던 것입니다.

SCADA 시스템의 속도가 지속적으로 떨어졌으며, 소프트웨어가 오래되어 더 이상 지원되지 않았고, 네트워크와 관련된 고장에 대한 평균고장수리시간(MTTR)이 상당히 길었습니다. 또한 이 시스템은 공장의 다른 시스템들과 통합이 되어 있지 않았습니다. 네트워크 지연이 발생하고 성능 및 보안이 허용될 수 없는 수준에 이르렀을 뿐만 아니라, 공장은 레거시 하드웨어와 특별 제작된 전용 컨트롤러를 대거 사용하고 있었습니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 구르멧은 터키의 로크웰 오토메이션에게 평가와 솔루션 제안을 요청했습니다. 현대의 산업 네트워크 인프라에 대한 평가, 설계, 구현, 검증, 모니터링, 보안 및 관리에 대한 포괄적인 경험을 보유한 로크웰 오토메이션 팀은 구르멧 일렉트릭에게 이상적인 선택이었습니다.

극복해야 할 장애물

로크웰 오토메이션 팀은 여러 가지 문제에 직면했습니다. 일반적인 네트워크 및 보안 이슈 이외에도, 공장이 넓은 지역에 산재해 데이터 전송에 어려움이 있었습니다. 또한 다수의 하드웨어와 소프트웨어를 추가 및 업데이트하는 동안 공장의 여러 요소가 운영을 지속할 수 있어야 했습니다.

시간적인 문제도 고려해야 했습니다. 다른 작업이 수행되어야 해서 원래 계획했던 것보다 가동 중단 시간이 6주 앞당겨졌습니다. 게다가 현대화 작업을 수행할 수 있는 기간은 1주일뿐이었습니다.

커넥티드 엔터프라이즈 네트워크

로크웰 오토메이션의 거트 투넨(Gert Thoonen)은 “구르멧 일렉트릭에게 총체적인 디지털 마이그레이션 프로젝트를 제공할 수 있는 기회였다”며 “첫 단계는 네트워크가 어떻게 구성되어 있고 어떤 문제가 발생하고 있는지를 파악하기 위한 네트워킹 전문가들의 현장 순회 검증이었는데, 현장에서 이틀 동안 지내보니 문제가 확연히 드러났다"고 말했습니다. "구르멧은 보안이나 패치가 되지 않은 네트워크에서 구식 컨트롤러, 서버 및 소프트웨어를 사용하고 있었으며 액세스 제어가 거의 이루어지지 않았다”고 말했습니다.

그는 “구르멧은 기존 인프라스트럭처를 완전히 새로운 커넥티드 엔터프라이즈(Connected Enterprise) 네트워크로 이동해 고립된 여러 독립형 시스템들을 하나의 표준화된 안정적인 솔루션으로 통합할 필요가 있었다”며 “이러한 솔루션은 필요한 보안은 물론 다운타임을 방지할 수 있는 세부적인 정보와 진단을 제공하며 정보를 수집, 정리해 실시간으로 운영 결정을 내릴 수 있는 형식으로 공급할 수 있는 역량을 제공해 줄 것이었다"고 말했습니다.

컨트롤러 레벨에서는 수 킬로미터 떨어져 있는 위치에 광섬유로 연결되어 있던 구형 Allen-Bradley® CompactLogix™ 자동화 컨트롤러(PAC)를 신형 모델로 교체하였고, 대형 Allen-Bradley ControlLogix® 컨트롤러는 이중화와 몰렉스 일렉트로닉 솔루션즈(Molex Electronic Solutions)의 Modbus+ 카드 등 최신 네트워크 카드로 강화했습니다. Modbus+ 카드는 컨트롤러, 진동 모니터, 모터 제어 센터 등 제3자 시스템들로부터 데이터를 수집하는 데 사용됩니다.

네트워크는 재설계하여 영역 구분을 사용하는 보안 인프라스트럭처로 이동하였고, 1계층 밸브에서 컨트롤러 레벨까지 모든 기존 스위치들은 Stratix™ Ethernet 스위치로 교체했습니다. 서버 레벨에서는 스트라투스 테크놀로지스(Stratus Technologies)의 ftServer 모델 4800을 FactoryTalk® View SCADA 및 최신 FactoryTalk Historian 버전과 함께 구현하여 성과를 향상시키고 지속적인 실시간 데이터 활용이 가능하도록 만들었습니다.

스트라투스 테크놀로지스와 몰렉스 일렉트로닉 솔루션즈는 모두 로크웰 오토메이션 PartnerNetwork 프로그램의 Encompass 제품 파트너입니다. Encompass 프로그램은 로크웰 오토메이션이 개발한 광범위한 제품들을 보완해 주는 제3자 제조 제품들을 파악, 인증 및 공동 판매하기 위해 만들어진 제품 참조 프로그램입니다.

다양한 혜택

스트라투스 서버 등 새로운 하드웨어를 도입하고 로크웰 오토메이션의 네트워킹 인프라스트럭처로 이동한 후, 구르멧 일렉트릭은 성능을 획기적으로 향상했습니다. 이뿐만 아니라, 공장의 모든 측면에서 적절한 실시간 데이터 신호를 수집할 수 있게 되었습니다. 문제 진단 또한 더 쉽고 효과적으로 수행할 수 있게 되었으며, 중요한 사이버 보안 문제 역시 해결되었습니다.

구르멧 일렉트릭의 자동화 담당자인 무스타파 얄백(Mustafa Yalvaç)은 “기존 DCS 시스템은 네트워크 때문에 컨트롤러에 문제가 자주 발생하곤 했으며 기존 SCADA는 호환이 되지 않아 일부 진단 정보를 모니터링할 수 없었다”며 “업그레이드의 측면에서, DCS 개선 작업 이전에 사전 작업을 철저하게 계획하고 시간도 적절히 활용해, 작업을 위한 공장 가동 중단 시간도 상당히 짧았다"고 말했습니다.

그는 “소프트웨어와 하드웨어 솔루션의 안정성이 높고 고장률이 낮아서 로크웰 오토메이션을 선택했다"며 "기술팀 역시 지원을 요청하면 항상 빠르게 도움을 제공해 주었다. 기술 지원팀은 또한 우리가 사용하는 애플리케이션들에 대한 높은 수준의 지식을 보유하고 있었으며 우리가 직면한 문제들을 해결할 수 있는 역량을 갖추고 있었다"고 설명했습니다.

그는 "속도와 안정성이 향상되었다는 것 이외에 얻은 가장 큰 혜택 중 하나는 제어 인프라스트럭처와 네트워크에서 여러 다른 브랜드의 제품을 이용할 필요가 없게 되었다는 사실”이라며 “이제, 우리의 정확한 니즈를 충족해 줄 수 있는 제품과 지식을 모두 갖춘 단일한 공급업체를 보유하게 되었다. 향후 프로젝트들을 로크웰 오토메이션에게 맡길 계획이며 일부 프로젝트는 이미 진행 중”이라고 덧붙였습니다.

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