디지털 트윈 기반 전기 설계를 이용한 Alexander Bürkle의 빌딩 서비스 및 산업용 '스마트 엔지니어링'
디지털 트윈을 사용한 설계 개선, 이 말은 Alexander Bürkle GmbH & Co. KG가 최근에 제어 캐비닛 엔지니어링 및 조립을 체계화하면서 고수했던 원칙을 한마디로 요약한 것이다. 이러한 설계 개선을 위해 가장 필요한 것이 바로 Eplan 플랫폼이다.
Alexander Bürkle GmbH & Co. KG는 설립 이후 100년이 넘는 시간 동안 지속적인 혁신을 거듭해 왔으며, 항상 탄탄한 핵심 역량을 바탕으로 혁신에 몰두해 왔다. 독일 남부에 22개의 지사를 두고 약 800명의 직원을 채용하고 있는 이 회사는 현재 전기 도매업체에서 건축 기술 산업 분야의 고객들에게 스마트 엔지니어링을 지원함으로써 디지털화된 미래를 이끌 수 있는 서비스 제공업체로 변모하는 중이다. Alexander Bürkle은 타겟 산업 시장을 대상으로 완전한 "스마트 산업" 서비스 포트폴리오를 개발했다.
그림 1. Alexander Bürkle에서는 배선 라벨이 Eplan을 통해 자동으로 표시된다.
이러한 서비스의 기초는 Alexander Bürkle가 빌딩 서비스 엔지니어링(전기 배선반)과 산업 용도로 제공하는 제어 캐비닛 엔지니어링이다. 처음에 이 부서는 고객을 위한 위탁 제조업체로 출발했다. 이후 비즈니스 영역의 확장으로 배선 조립, 라벨링 및 금속 가공에 사용되는 (반)자동 시스템을 비롯해 제어 캐비닛 최적화 같은 스마트 서비스까지 진출했다. 그 결과, Alexander Bürkle의 엔지니어링 노하우를 이용하려는 회사들이 점차 늘어났다. 덕분에 제어 캐비닛 엔지니어링 비즈니스는 성장을 거듭했다.
1년 6개월 전 '스마트 빌딩'의 시작
1년 6개월 전부터 경영진은 이 부문에서 엔지니어링 서비스를 꾸준히 확장하여 전기 시스템 계획이라는 새로운 개념을 내세우며 고객들에게 4차 산업혁명을 향한 길을 제시하기로 결정하였다. 그래서 나온 첫 번째 결과물이 빌딩 서비스 엔지니어링이었다. 엔지니어링 관리자인 파비앙 카멕(Fabian Camek)은 "우리는 ECAD 소프트웨어를 대체하면서 초기 개념부터 세부적인 계획 및 공장 운영에 이르기까지 전체 과정에서 데이터를 활용할 수 있는 Eplan으로 마이그레이션을 실행하였다."고 밝혔다.
그림 2. Alexander Bürkle GmbH & Co. KG의 전기 설계 팀장인 파비앙 카멕(Fabian Camek, 오른쪽)과 제어 캐비닛 시공 및 생산 계획 팀장인 루벤 스케멜(Ruben Schemel)
Eplan Cogineer와 Preplanning 툴을 사용하는 빌딩 배선반 계획의 이점은 한 문장으로 이렇게 정의할 수 있다. "일반적으로 고객 측 현장에 상주하는 설계자들은 드래그-앤-드롭 방식으로 배선반을 구성하고 부품을 선택하여 할당하지만 ECAD 시스템은 설계 작업을 백그라운드에서 가져온다." 따라서 기본적인 계획 작업이 세부적인 부분까지 자동으로 이루어진다. 그러고 나면 배선과 전도체(마찬가지로 나중에 자동으로 작성됨)의 라벨링이 이미 구성되고 제어 캐비닛의 3D 구조도 마찬가지다.
2단계: 4차 산업혁명을 위한 제어 캐비닛
Alexander Bürkle는 두 번째 단계로서 이러한 원칙을 제어 캐비닛 엔지니어링에도 적용하여 유수의 기계 공구 제조업체 같은 산업 고객을 유치하였다. 여기에서도 엔지니어링 작업량이 늘어나면서 Eplan 플랫폼을 기반으로 한 계획 및 전기 설계 통합이 매우 중요한 조건이 되었다. 그래서 시작된 것인 EEC One이고 이후 Eplan Cogineer까지 통합되었다. 현재 (사전)계획에는 Eplan Preplanning이, 3D 제어 캐비닛 레이아웃에는 Eplan Pro Panel이, 그리고 유압/공압 제어 설계에는 Eplan Fluid가 사용된다.
그림 3. 제어 캐비닛 생산 예
부품 데이터에 대한 높은 수요
제어 캐비닛 설계 및 조립의 자동화를 위해서는 먼저 중요한 전제 조건이 충족되어야 했다. 빌딩 배선반을 조립하는 데 필요한 모든 부품을 비롯해 두 번째 단계의 산업용 제어 캐비닛이 모든 특성 데이터 및 치수와 함께 Eplan에 저장된다. 전기 설계 팀 직원 3명이 "스타일 가이드"에 저장된 표준화된 지침에 따라 새로운 부품을 기록한 후 Alexander Bürkle의 부품 데이터베이스에 입력한다.
이러한 노력은 결국 Alexander Bürkle과 고객 모두에게 값진 결과로 돌아온다. 파비앙 카멕은 "시스템화된 다양한 옵션에 따라 부품이 선택되기 때문에 제어 캐비닛을 설계하는 속도가 크게 빨라졌다. 또한 요청이 있을 때 고객에게 데이터를 제공하기 때문에 이러한 서비스의 가치를 긍정하지 않는 고객은 찾아보기 어렵다."라고 설명했다.
디지털 트윈의 기초를 이루는 부품 데이터베이스
Alexander Bürkle가 이러한 서비스를 산업 고객에게 제공하는 것도 당연하다. 스타일 가이드 표준에 따라 부품 데이터를 제공하는 것은 제어 캐비닛 설계와 별도로 진행되는 프로젝트이다. 데이터에 대한 수요도 매우 높다. 이렇게 수요가 높은 이유는 기계 엔지니어와 그 고객에게 부품 데이터가 묘사하는 ’디지털 트윈’에서 찾을 수 있다. 디지털 트윈이란 전체 서비스 수명을 통틀어 실제 트윈으로 업데이트할 수 있는 기계 또는 시스템의 가상 이미지를 말한다. 파비앙 카멕은 "디지털 시스템과 실제 시스템이 영구적으로 연결되어 있기 때문에 객체 메모리 개발도 가능하다. 디지털 데이터를 사용하는 사람들은 예를 들어 시스템 구현 및 유지보수를 효과적으로 계획할 뿐만 아니라 수리가 필요할 때 필요한 정보를 쉽게 이용할 수 있기 때문에 시간과 비용을 절감하게 된다. 그 밖에 기계를 현대화하거나 전환할 때도 이러한 데이터는 매우 소중하다."라고 언급했다.
그림 4. 디지털 트윈에 대한 묘사. Eplan Pro Panel에서 본 모습
전체 과정의 데이터 활용 이점
통합 전기 설계의 또 다른 이점에 대해 파비앙 카멕은 "이제 기능을 비롯해 모듈과 현장에 따른 구조화에 이르기까지 설계가 유기적으로 진행된다."고 설명했다. 각 기능, 부품 및 모듈을 통해 크기가 자동으로 결정되기 때문에 설계자가 처음부터 제어 캐비닛 크기를 직접 선택할 필요 없다. 전기 설계자들은 고객이 별도로 요청하지 않는 한 Rittal 제품을 사용한다. 파비앙 카멕은 »워크플로우가 개선되어 처음부터 무결점 설계가 가능하다.»고 말하고, "케이블 덕트에 사용할 배선을 선택하거나 장비에 라벨을 표시하는 등 여러 특정 작업들이 자동으로 실행된다. 심지어 내항 포장에도 데이터를 사용할 수 있다. 내항성 포장 상자의 규격은 물론이고 운송 중량까지도 Eplan에서 도출해 운송업체에게 전달할 수 있다."고 밝혔다.
그림 5. 대표적인 Alexander Bürkle 제품 - 실제 마운팅 패널
세계 최초의 터미널 서버 사용
터미널 서버는 데이터 일관성과 투명성을 한층 더 높여준다. 이러한 기술에 Eplan 소프트웨어가 적용되면서 인프라의 중앙화가 구현되었다. 이에 따라 현재는 제어 캐비닛 3D 도면, 회로도 등 필요한 데이터가 노트북이든 태블릿이든 위치에 상관없이 제공된다. 파비앙 카멕은 "우리는 이러한 툴을 세계 최초로 사용하였을 뿐만 아니라 이 툴을 통해 프랑크푸르트 지사의 전기 설계자와 연결할 수도 있다. 이제는 프랑크푸르트에서 미국 시장에 판매할 제어 캐비닛을 UL/ANSI에 따라 설계하고 제작하는 동시에 터미널 서버를 사용해 두 위치 모두에서 공유 데이터 풀에 액세스하는 것도 가능하다."라고 설명했다.
제조 서비스 기업에서 시스템 기업으로 발돋움하는 과정
위에서 살펴본 고급 엔지니어링 서비스의 이점과 높은 수요를 감안하면 Alexander Bürkle가 Eplan Platform을 사용해 올바른 방향으로 나아가고 있다고 생각하는 것도 놀랄 일이 아니다. 파비앙 카멕은 "우리의 결정은 옳았다. 우리는 결정에 따라 엔지니어링 포트폴리오를 확장하였고, 앞으로도 작업 부담을 덜 수 있도록 고객과 더욱 밀접한 관계를 유지할 것이다."라고 강조했다.
그림 6. 마운팅 패널의 디지털 트윈
이제는 고객이 Alexander Bürkle에서 제공하는 Eplan Platform 기반 프로젝트를 구성하면 모든 부품 목록, 3D 도면 및 회로도가 포함된 설계도를 (대부분 자동으로) 받을 수 있도록 하는 것이 가까운 미래의 목표이다. 이렇게 새로운 방식으로 작업을 공유했을 때 이점은 엄청나다. Alexander Bürkle는 전기 설계에 필요한 시간을 75%까지 단축할 것으로 예상하고 있다. 또한 이렇게 새로운 설계 방식은 고객과 기계 엔지니어의 협력 방식에도 변화를 가져올 것이다. 파비앙 카멕은 "우리는 제어 캐비닛 제조업체이자 엔지니어링 서비스 기업에서 시스템 기업으로 진화하는 중이다."라고 피력했다. Alexander Bürkle의 고객들도 이러한 발전 과정을 관심 있게 지켜보고 있다.
