100개의 터널을 제어

산악 지형으로 인해 이탈리아는 도로 터널이 많은 나라이다. 롬바르디아(Lombardy) 지역의 새로운 통제 및 원격제어 시스템은 젬모 S.p.A(Gemmo S.p.A)가 설계하고 구현한 것이다. ARC 인포머티크(ARC Informatique)의 PcVue SCADA 시스템에 기반한 이 솔루션은 140km에 이르는 터널을 이용자들이 편리하고 안전하게 사용할 수 있도록 만들어준다.

그림 1. 벨라노(Lecco)에 위치한 ANAS 운영센터의 모습

이탈리아 영토를 둘러싸고 있는 광범위한 고산지대는 많은 터널이 있는 도로들이 가로지르고 있다. 이 터널들은 변동이 심한 유서 깊은 것들로, 이 안에 사용된 설비는 서로 다른 구현 날짜와 적용된 기술로 인해 일관성이 없다. 새로운 포괄적인 프로젝트 덕분에 도로망의 이 터널 시스템은 이제 규모 및 복잡성 면에서 독보적인 새로운 통제 및 제어 시스템으로 관리되고 있다.



그림 2. 통제 및 원격제어 시스템은 젬모 S.p.A.가 설계하고 구현한 것으로 ARC 인포머티크의 PcVue SCADA에 기반하고 있다.

1억4천만 유로 규모의 프로젝트
이 애플리케이션은 롬바르디아의 ANAS S.p.A에 의해 관리되는 주 도로의 약 100개에 이르는 터널에 대한 기술적 재평가 및 안전 관리를 고려하는 프로젝트에 포함되어 있다. 이 프로젝트는 터널의 기술적 재평가는 물론 전력 및 조명, 환기, 비디오-안전성, 데이터 전송 설비의 표준화 및 개선 등 광범위한 측면이 포함되어 있다.

이 작업의 예상 규모는 약 1억4천만 유로에 이르며, ANAS가 50%를, 민간부문이 50%를 출자한다. 터널 제스트(Tunnel Gest: 대주주인 젬모 S.p.A에 의해 설립된 회사)는 향후 17년 동안 이 프로젝트의 관리를 책임지게 되며, 2013년 6월에 시작해 3년 동안 공사 및 재평가를 완료할 예정이다. 이 기간은 프로젝트 초기에 재무계획에 따라 수립된 것으로, 이 회사는 설비의 유지관리와 같은 서비스 제공을 통해 보답을 받게 된다. 도로관리는 계속해서 ANAS의 책임하에 남게 된다.

젬모 S.p.A의 시스템 비즈니스 사업부 매니저인 잉그 치로 아시오네(Ing. Ciro Ascione)는 “첫 단계는 터널 안전성과 관련된 주요 유럽 표준을 채택한 ANAS의 가이드라인에 따라 완성에 가깝게 터널의 기술적 재평가를 스케쥴링하는 것이다.”고 말하고 “길이에 따라 터널은 간단한 조명에서 환기 및 공해 분석, 열 감지, 비디오-감시 및 이미지 분석, SOS 관리, 비상 상황용 오디오, 가변-메시지 디스플레이 패널, 구조대 지원 무선 통신 장비에 이르기까지 서로 다른 복잡도의 설비가 제공된다.”고 설명했다. 각 터널은 자체 PLC 기반 자동 시스템이 공급되며, 통제 및 제어를 위해 광통신 및 마이크로웨이브 기술을 모두 이용하는 통신 네트워크(WAN)를 통해 벨라노(Lecco)에 위치한 ANAS 운영센터와 연결된다. WAN으로 로컬 시스템에 통합하기 위해 주변기기 및 관련 데이터를 안정적으로 직접 제어가 가능한 Modbus TCP/IP 프로토콜이 폭넓게 사용되고 있다.



그림 3. 경보 신호를 갖춘 메인 페이지

통제 및 원격 제어
ARC 인포머티크의 인증된 OEM 파트너인 젬모 S.p.A가 구성한 통제 및 원격 제어 시스템은 PcVue SCADA 사용자 지정 애플리케이션에 기반하고 있다. 약 5만개의 데이터 포인트와 800개의 네트워크 노드 및 500페이지 이상의 그래픽 페이지가 관리된다.

시스템 개요를 보여주는 메인 페이지에서 디스플레이 상에 표기된 다양한 터널 서브 페이지에 액세스할 수 있다. 서브 페이지의 정보 창이 열리고 액세스되면, 서브 페이지 내부를 검색할 수 있다. 동시에 특정 시스템(예를 들어, 조명 시스템)을 선택한 경우, 모든 터널 안의 상태를 시각화하는 것이 가능하다. 마지막으로 특정 장비의 정보 창을 열면, 동작 상태 및 경보 조건 설정, 경보 알림 시각화, 원격 장비 제어를 위한 로컬 제어 로직 바이패스 등 여러 측면을 시각화할 수 있다.

실제로 모든 객체들은 자동 혹은 원격 수동 모드로 운용이 가능하다. 문제가 발생한 경우(화재위험이나 심각한 공해와 같은) 적절한 자동화된 절차가 수행되지만, 상황에 맞는 보다 정확한 관리를 위해 작업자가 수동으로 개입할 수도 있다. 예를 들어, 터널내의 과도한 공해로 인해 경보 절차가 자동으로 시작되면, 작업자는 비디오 시스템(약 1,500개의 카메라로 구성)을 통해 상황을 파악할 수 있고, 터널 진입을 막기 전에 터널에서 자동차가 빠져나올 수 있도록 디스플레이 패널의 가변 메시지나 팬 설정을 우선시 할 수 있을 것이다.

하드웨어는 데이터베이스 관리 전용의 추가 서버와 핫 백업 설정을 위한 2개의 서버, 그리고 ANAS를 위한 2개의 클라이언트, 터널 제스트용 2개의 클라이언트, 교통경찰을 위한 하나의 클라이언트로 구성된다. 2개의 유지관리 클라이언트는 젬모 팀이 사용한다.

제어센터의 각 워크스테이션에는 2개의 42인치 모니터가 나란히 설치되어 있으며, 독립적으로 사용할 수 있다. 따라서 예를 들어, 터널의 SOS 시스템 관리나 전체 시스템의 동시 모니터링을 가능하도록 해준다.

잉그. 아시오네는 “우리는 벨라노의 ANAS 운영 센터에 모든 터널 설비 모니터링을 중앙 집중화했다.”고 말하고 “SCADA는 모든 장비의 상태를 실시간으로 제공하는 일련의 비디오 그래픽 맵을 작업자에게 보여준다.”고 설명했다.

네트워크 연결이 가능해 웹을 통해 개별 컨트롤러와 연결할 수 있다. 또한 국부적으로 포터블 PC를 사용해 PcVue 클라이언트나 컨트롤러 쿼리처럼 연결하는 것이 가능하고, 네트워크 서버를 브라우저로 검색할 수 있다.

통제 시스템이 디스플레이해 주는 그래픽 페이지로부터 작업자는 경보가 트리거된 지점이나 이용자가 터널 내부에서 전화를 하는지 즉각적으로 알 수 있다.



그림 4. SS36 도로를 위한 경보 및 정보 창 메인 페이지

안전 극대화
전체 시스템은 여러 안전 레벨로 특성화되어 있다 모든 터널에는 모든 자동화 주변기기와 서브시스템과 결부된 전체 WAN과 연결된 리던던트 LAN이 있다. 터널의 모든 자동화 시스템은 센터와는 독립적이기 때문에 모든 서브시스템은 터널의 LAN을 통해 상호 작용한다.

잉그. 아시오네는 “SOS 신호가 어떤 터널에서 트리거되면, 일반 경보 절차가 활성화된다. 메인 페이지에서 최대 2단계 만으로 경보가 나타나는 지점을 항상 작업자에게 가이드할 수 있다.”고 설명했다.

이력 데이터는 약 2달 동안 저장되며, 기록된 경보 이벤트의 수에 따라 달라진다.

과도한 공해가 발생하는 경우, 증가하여 터널을 폐쇄할 가능성이 있을 때까지 감지된 공해 오염도의 강도에 따라 환기시스템이 활성화된다. 동시에 이용자를 위한 경보가 가변 메시지 디스플레이 패널 상에 보여지며, 오디오 시스템을 활성화하여 이용자들에게 차량을 버리고 떠나도록 유도할 수 있다. 이러한 모든 정보는 SCADA 시스템으로 모니터링되며, 작업자에게 자동 시스템보다 관련 시스템으로 원격 제어를 통해 직접적인 상호작용을 우선시할 수 있는 기회를 제공한다. 터널은 주로 축류형 환풍기를 사용하는데, 일부는 크로스 혹은 하프-크로스 환풍기를 사용한다. 그리고 이 시스템들은 대체로 배관이 있는 환기 중앙 장치를 가지고 있다.

SCADA 메인 페이지에는 서로 다른 임계값으로 설정 가능한 공해 및 환기 레벨, 신호 시스템 상태 등의 가장 중요한 정보들이 수집된다. 더불어 모든 객체 상태도 보여진다. 시뮬레이션 모드에서 경보 임계값을 변경할 수도 있고, 특수 알고리즘을 추가할 수도 있다. 예를 들어, 환기 시스템에서 이 알고리즘은 공기의 희박 정도를 고려하여 진동을 방지할 수 있다. 또한 모든 팬이 동시에 유지관리 프로그램에 따른 예정된 시간에 도달할 수 있도록 팬 동작 주기를 구현할 수 있고, 정상적으로 급작스런 개입(터널 폐쇄)을 최소화할 수 있다.

화재 감지의 경우, 환기 시스템은 불투명도 센서나 CO 센서뿐만 아니라 이미지 분석 및 온도 측정 시스템으로도 가동된다. 운영 센터는 FM 라디오 시스템을 통해 운전자들에게 직접 전달되는 메시지로 개입할 수 있다. 소방 시스템은 급수가 가능한 하나 이상의 펌핑 및 여압 장치를 기반하고 있다. 저장탱크는 1,000m가 넘는 길이의 터널을 위해 600l/m의 유동율을, 100m~500m의 길이의 터널을 위해서는 300l/m 유동율을 제공한다. 특수 소방 호스는 터널 안의 매 150m 간격으로 배치된 SOS 컨테이너에 위치해 있다. 또한 이 컨테이너는 네트워크 안에 통합된 VOIP 전화 통신 장비를 제공한다.



그림 5. 경보 상황과 복잡한 르골레도(Regoledo) 터널을 보여주는 메인 페이지

통합 비디오 시스템은 비디오 감시뿐만 아니라 이미지 분석도 가능하다. 이는 온-디맨드 및 작업자 요청, 이벤트 상황에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 이미지 분석을 통해 사고나 고장으로 정차해 있는 차량, 혹은 교통량을 무시하고 운전하는 차량, 연기발생, 도로의 보행자 유무, 여타 경보상황 등을 감지할 수 있다.

비디오 시스템은 독립적이면서도 통합되어 있다. 잉그 아시오네는 “우리는 특정 이미지에 접속할 수 있도록 PcVue 상에 인터페이스를 개발했으며, 벨라노 센터에 운영본부를 두고 있는 교통경찰 전용의 비디오 시스템과의 인터페이스도 만들었다.”고 설명했다.



그림 6. 르골레도(Regoledo) 터널을 위한 경보 및 정보 창이 있는 메인 페이지

완벽한 개방형 시스템
잉그 아시오네는 “우리는 ARC 인포머티크의 PcVue를 채택했는데, 완전한 개방형이라는 점에서 이 시스템을 높게 평가했다.”고 말하고 “SI(System Integrator) 업체로서 우리의 작업은 기능 활용을 극대화하고 맞춤화하는 것은 물론 도로산업에서 쌓은 50년 간의 경험을 최대한 활용해야 하기 때문에 개방성은 필수적이다. 우리는 PcVue 상에 두 가지 목표를 모두 달성하기 위해 특유의 노하우와 최첨단 SCADA 기술을 통합했다. 하나는 모든 관련 정보를 제공하면서도 비교적 사용이 간편한 인터페이스를 제공함으로써 모든 설비를 일관되게 모니터하는 것이며, 또 다른 하나는 기술자들이 설비효율을 유지하는데 필요한 세부사항들을 수집할 수 있도록 하는 것이다.”고 언급했다. 따라서 젬모 S.p.A는 단일 툴을 사용하고 있지만, 이는 2개의 완전히 서로 다른 목표를 가지고 있다. 매니저는 보다 효율적으로 도로 상황을 모니터하기 위해 그래픽 페이지 툴을 사용해야 한다. 반면 기술자는 진단이 가능하도록 세부항목들로 툴을 이용함으로써 고장을 방지한다. 잉그 아시오네는 “적절한 원격 제어를 통해 효율적으로 설비를 운영해 나감으로써 고장을 방지하고, ANAS가 사용자를 위한 최상의 향상된 안전 목표로 작업을 수행할 수 있도록 할 수 있다.”고 설명했다.

SI 업체를 위한 PcVue의 또 다른 혜택은 짧은 시간 안에 대규모 변경을 수행하기 위해 텍스트 포맷으로 그래픽 페이지 편집 및 온라인 수정이 가능하다는 것이다. 실제로 이러한 규모의 애플리케이션에서 다중 페이지 상의 병렬 작업 능력은 구성을 가속화할 수 있다.

잉그 아시오네는 “우리가 이미 잘 알고 있는 제품인 FactoryLink^®로 사용했기 때문에 PcVue의 그래픽 에디터를 충분히 이해할 수 있었다. 이는 ARC 인포머티크 솔루션의 부가적인 장점이었으며, 우리가 이를 선택한 또 다른 이유이기도 하다. 우리는 FactoryLink^®로 개발한 솔루션과 모든 노하우를 이 플랫폼 상에 구현할 수 있었다.”고 덧붙였다.



그림 7. 스트라다 스타테일 델라 발사시나(Strada Statale della Valsassina) 도로의 포기(Poggi) 터널 서브 페이지

향후 개발계획
잉그 아시오네는 “PcVue에 기반한 우리의 애플리케이션은 ANAS 처리를 위한 효율적인 관리 툴임이 입증되었다.”고 결론지었다. 향후 시스템 확장은 에너지 관리 시스템이 고려될 예정이다. 이는 ANAS가 터널의 교통량이 줄어들면 조명을 끄고, 터널 내부의 오염도의 잔여 정도에 따라 팬을 조절함으로써 에너지를 절감하고 소모량을 모니터할 수 있도록 해준다.

젬모 그룹 소개
1919년부터 공공기반시설 및 서비스 분야에서 활동해 온 젬모 그룹(Gemmo Group)은 모든 종류의 M&E 시스템 및 철도 시스템, 공중 가로등 시스템의 기획, 설계, 구현, 유지관리를 담당하고 있으며, 전세계의 민간 및 국유 기업들에게 설비 관리 서비스(Facility Management Services)를 제공한다. 젬모 지주회사(Gemmo Holding)는 운영사인 젬모 S.p.A.(Gemmo S.p.A.), 젬모 인터내셔널(Gemmo International), 젬모 파티시페이션즈(Gemmo Participations)의 모기업이다. 마켓 요구에 부응하여 젬모 그룹은 유지보수 및 관리 서비스 기술로 제조 및 건설 분야를 통합하여 운영 분야를 다각화했다. 단일 구조 하에 매우 복잡하게 구성된 프로젝트에서 요구되는 모든 범주의 서비스를 제공함으로써 젬모는 고품질 서비스와 함께 고품질 제품을 보장하고 있다.

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