DCS 시스템(Distributed Control System) 3가지로 쉽게 이해하기

DCS 시스템은 산업 자동화에서 필수라고 볼 수 있습니다. 하지만 정확한 의미를 설명한 곳이 없어서 이해하기 어렵죠? 오늘 여러분은 운이 좋으세요! 20년의 엔지니어 생활을 녹여서, 정말 초등학생도 이해할 수 있게 설명해 드릴게요. 포기하지 마시고 3분만 투자하시면, 여러분의 미래가 바뀔지 모릅니다.



DCS 시스템 정의와 중요성

DCS 시스템 정의

영어로 Distributed Control System. 직역하면 분산제어 시스템. 일단 단어부터 정말 어렵죠?

우선 분산제어한다는 뜻부터 머릿속에 그려볼까요? 분산제어의 반대말은 중앙집중제어입니다. 즉, 하나의 장소에 콘트롤러를 모아서 시스템을 모니터링하고 제어한다는 의미입니다.

그런데 생각해보세요. 한 곳에 모아서 시스템을 제어한다면? 작은 시스템이라면 상관없지만. 시스템이 커진다면 통신, 컨트롤러의 처리량 등. 과부하가 걸려서 시스템이 멈출 위험이 있습니다. 그래서 산업 공정의 다양한 제어 요소들을 하나의 중앙 집중 시스템이 아닌, 분산된 컨트롤러를 이용해서 모니터링하고 제어하는 혁신적인 기술이에요.

즉 DCS는 특히 복잡한 공정과 대규모 시설에서 그 진가를 발휘한다고 보면 되겠죠? 실제로 산업현장에 적용된 사례를 살펴본다면. 각종 열병합 발전소, 화력 발전소, 원자력 발전소, 석유 화학 플랜트, 철강 등 주요한 산업분야에서 핵심적인 역할을 하고 있어요.

DCS 시스템이 중요해진 이유

쉽게 비유해보자면, DCS는 공장이나 큰 기계들을 위한 지휘자 같은 역할을 합니다. 생각해보세요. 예전에는 사람들이 현장을 찾아가서 모든 기계를 직접 확인하고 조절해야하는 불편함이 많았어요 . 하지만 DCS 시스템 덕분에 이제는 컴퓨터가 그 일을 대신해서 매우 편리해졌어요. DCS 덕분에 공장 내에서 일어나는 모든 작업을 자동으로 감시하고, 기계들이 제대로 작동하고 있는지 체크할 수 있습니다.

예를 들어, 쿠키 공장에서 오븐의 온도가 너무 높아져 쿠키가 타버릴 위험에 직면하는데 몰라서 그냥 방치한다면? 손실이 발생하겠죠? DCS 덕분에 위험을 감지하고 오븐의 온도를 조절해 쿠키가 잘 구워지게 할 수 어요.

또한, 만약 어떤 기계에 문제가 생겨서 공장 작업이 멈출 위험에 처하면, DCS는 바로 이를 감지하고 경고를 보내 문제를 빠르게 해결할 수 있게 도와줍니다.

이런 식으로 DCS는 공장이 더 효율적으로 돌아가게 하고, 사람들이 더 안전하게 일할 수 있는 환경을 만듭니다. 더 나아가 최신 기술, 예를 들어 인터넷이나 인공지능과 함께 사용될 때. 공장이 더 똑똑하게 진화합니다. 이렇게 해서 DCS 덕분에 생산 속도를 높이면서 비용을 줄이며, 더 좋은 제품을 만들 수 있게 되는 것이죠. 도입하지 않을 이유가 없겠죠?

DCS 시스템 인터페이스 - 지멘스 pcs7



DCS 시스템의 구성요소

DCS의 핵심 구성 요소는 컨트롤러, 인터페이스, 센서 및 액추에이터입니다. 이들은 Modbus TCP와 같은 산업용 표준 프로토콜을 이용해서 통신합니다. 최근에는 전력 SCADA 분야에서 IEC 61850을 많이 사용하는데요. 아직 DCS에서는 모드버스 프로토콜을 많이 사용합니다. 앞으로 프로토콜에 대해서도 더 다룰 기회가 있을테니. 지금은 생략하고 구성요소에 대해서 더 말씀드리겠습니다.


컨트롤러

컨트롤러는 가장 중요한 부분을 차지합니다. 컴퓨터처럼 생각하면 되는데요.

예를 들면, 공장에서 기계가 어떻게 돌아가야 할지, 어느 정도의 속도로 작업해야 하는지 컨트롤러가 결정합니다. 물론 컨트롤러가 자동으로 다 결정하는 것은 아니고 숙련된 기술자의 엔지니어링이 선행되야 하죠. 그래서 DCS 엔지니어들이 산업현장 세계 각국으로 장기간 출장을 가는 이유입니다. 엔지니링 한대로 정상적으로 작동하는지 검증하고. 만약에 오류가 발생한다면 정상으로 동작하게끔 수정하는 시운전의 과정을 필요로 하기 때문이죠.

그럼 각설하고 엔지니어링 된 컨트롤러는 다음과 같이 동작하는데요. 예를들어 온도가 너무 높거나 낮다면 컨트롤러가 이를 감지하고 기계에 온도를 조절하라고 명령을 내립니다. 이런 방법으로 컨트롤러는 공장의 여러 기계들을 로직에 맞게 제어하고, 모든 공정이 원활하게 돌아가도록 도움을 줍니다. 따라서 효율적으로 생산하고 안전한 작업 환경을 위해서 필수불가결한 요소이죠.


인터페이스

인터페이스는 지금까지 나온 용어중에 가장 예상하기 쉬운 용어입니다. 사람과 기계 사이에서 일종의 ‘다리’같은 역할을 하는데요. 쉽게 말씀 드리면 사람이 기계와 소통할 수 있도록 도와주는 도구입니다.

예를 들면, 컴퓨터 화면에 나타나는 버튼이나 메뉴들이 인터페이스의 일부입니다. 요즘은 윈도우즈를 사용안해보신 분들이 거의 없어서 이해하시기 쉬울거라 예상합니다.

공장에서는 인터페이스를 통해 작업자가 기계의 상태를 볼 수 있는데요. 또한 제어실에서 오퍼레이터가 기계를 설정된 값으로 동작할 수 있도록 도와줍니다.그래서 보다 편리한 인터페이스를 제공하기 위해서 DCS 엔지니어의 작업량이 많아집니다. 공장의 실제 사용자가 요구하는 것이 많아질수록 엔지니어링에 소요되는 시간과 비용이 증가하는 이유이기도 합니다.


센서와 액추에이터

센서와 액추에이터 또한 공장에서 매우 중요한 역할을 하는데요.

센서는 기계나 시스템의 상태를 감지하는 장치입니다. 주로 온도, 압력, 습도, 위치 등 다양한 환경적 요소를 측정합니다. 센서에서 측정한 값은 콘트롤러로 전달되며, 센서의 감지값을 바탕으로 미리 설정된 로직안에서 컨트롤러가 동작합니다.

액추에이터는 센서에서 받은 정보를 바탕으로 실제로 기계의 움직임을 조절하는 장치입니다. 컨트롤러가 액추에에터에게 동작 명령을 내리면, 액추에이터는 그 명령에 따라 기계의 여러 부분을 움직입니다. 주로 많이 사용하는 동작은 기계의 특정 부품을 움직이게 하거나, 밸브를 여닫는 동작, 모터의 속도를 조절하는 등의 작업을 수행합니다.

센서와 연동해서 쉽게 설명하자면? 온도 센서가 고온을 감지했습니다. 컨트롤러에서 설정값 이상의 온도는 비정상적인 고온임을 감지합니다. 그리고 액추에이터에 냉각 시스템을 가동시켜 온도를 낮추라고 명령합니다.



많이 사용하는 DCS 메이커

애머슨, 하니웰, 요코가와, 지멘스 등의 메이저 업체들의 제품을 산업현장에서 많이 사용하고 있습니다. 각각의 메이커별로 특징이 다르기 때문에 매 프로젝트마다 경쟁할 수 밖에 없는 구도입니다.


정리하며

지금까지 DCS 시스템의 정의와 구성요소, 많이 사용하는 메이커를 설명해드렸습니다. 도움이 되셨나요? 다음 포스팅에서 DCS에 대한 더 많은 이야기를 다뤄려고 합니다. 기대해주세요. 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.

함께 읽으면 좋은 글들

SCADA와 PLC 차이점 가장 쉽게 이해하기

ChatGPT plugin 베스트 3 알아보고 쉽게 설치하기

Similar Posts