[기획] LS산전, 스마트에너지의 미래를 열다

안양R&D캠퍼스·청주2사업장 자체 EMS 적용
에너지효율 향상은 물론 근무환경까지도 개선

[에너지신문] LS산전은 스마트에너지의 미래를 열어간다는 ‘Futuring Smart Energy’를 미션으로 선포하고 이 분야에서의 사업을 본격적으로 전개하고 있다.

‘스마트에너지의 미래’는 기존 전력자동화 분야의 독보적인 기술력에 더해 ICT 융복합과 DC(직류) 시대에 걸맞는 스마트화를 추진하는 것으로 4차 산업혁명과 맥을 같이 한다.

LS산전은 일찌감치 전력과 IT 기술을 융합한 스마트그리드 기술 개발에 매진해왔으며 자동화에 IoT 기술을 접목한 스마트공장 솔루션도 상용화하는 등 4차 산업혁명의 핵심 기업으로 주목 받고 있다.

구자균 LS산전 회장은 “세계 시장에서 외면 받던 한국 전자제품이 글로벌 톱이 된 계기는 바로 디지털”이라며 “130년 전 전류전쟁에서 테슬라의 ‘교류’에 패배했던 에디슨의 ‘직류’ 방식이 재조명을 받기 시작하면서 DC와 연계한 스마트그리드, ICT가 접목된 스마트 공장 등 4차 산업혁명을 기반으로 패러다임의 전환이 일어나고 있다”고 말했다.

구 회장은 “LG와 삼성이 글로벌 시장에서 디지털로 전환되는 트렌드에 발 빠르게 대응, 글로벌 플레이어로 도약했듯이 우리 기업들도 4차 산업혁명과 연계한 스마트에너지 산업을 주도해 글로벌 시장 리더가 돼야 한다”고 강조했다.

LS산전은 제조업 분야에 있어 에너지의 효율적인 사용과 생산성을 동시에 향상시키는 스마트 팩토리 솔루션을 필두로 4차 산업혁명을 주도하는 리딩 컴퍼니로 도약하고 있다는 평가다.

◆ 청주2사업장 FEMS 구축…투자비 67억, 8년내 회수

글로벌 에너지 패러다임이 공급 중심에서 수요관리 중심으로 변화하고 있다. 제조업의 확대와 급속한 도시화로 매년 에너지 소비가 급격히 증가하면서 기존 공급 중심의 에너지 수급정책으로는 역부족인데다, 온실가스 배출량 감축에 대한 관심 또한 높은 상황이기 때문이다.

에너지경제연구원에 따르면 국내 에너지 소비 현황은 산업(62%), 건물(21%), 수송(18%) 순으로 공장 등 산업시설과 대형 건물이 에너지 소비에서 가장 큰 비중을 차지하고 있다.

현재 우리나라의 산업용 전력요금은 OECD 평균 대비 약 55% 수준이나 전력사용량은 약 2배가 많은 에너지 다소비형의 비효율적 구조를 보이고 있다.

고효율 설비 교체 등 하드웨어 중심의 기존 에너지 효율화 방식의 한계를 획기적으로 뛰어넘어 선진국 수준으로 전환하기 위한 대안으로는 EMS(Energy Management System)가 주목 받고 있다.

LS산전은 국내 최초의 스마트그리드 브랜드 ‘그리드솔(Gridsol)’을 지난 2014년 런칭하고 ESS, 태양광발전 등 자사의 스마트에너지 토털솔루션을 적용했다. 특히 에너지 최적 운영을 가능케 하는 △FEMS(Factory EMS) △BEMS(Building EMS) △HEMS(Home EMS) 등 각 수용가에 특화된 기술을 보유하고 있다.

뿐만 아니라 LS산전은 안양R&D캠퍼스(BEMS)와 청주2사업장(FEMS)에 자체 개발한 EMS를 적용, 에너지 사용량을 획기적으로 절감하고 있다. 에너지효율화 분야를 미래 핵심 사업으로 인식하고 선제적인 시장 확보를 위한 과감한 투자결정을 통해 자사 사업장에 EMS를 적용, 사업 레퍼런스를 확보함으로써 기술 완성도를 높이는 한편 구축·운영역량 강화에도 힘쓰고 있다.

LS산전은 BEMS, FEMS 상용화를 통해 입증된 에너지관리솔루션 고도화 기술을 앞세워 전체 건물에너지 사용량의 약 60%를 차지하는 산업시설은 물론 대형 빌딩, 백화점, 일반 건물에 이르기까지 다양한 분야에 대한 에너지효율화 사업을 본격화 한다는 전략이다.

그 첫 단추로 지난 2015년 3월 경기도 안양에 위치한 신축 R&D캠퍼스에 빌딩자동제어를 기반으로 IBS(Intelligent Building System)와 ESS, 태양광발전, 스마트미터 등 스마트기술이 총 집결된 스마트빌딩을 구현했다.

LS산전 안양 R&D캠퍼스에는 △1MW급 ESS △500kW 태양광발전시스템 △스마트 콘센트 △자연채광 자동제어 블라인드 △LED조명 △스마트미터 등이 적용됐으며 중앙제어센터를 통해 이 같은 솔루션을 통합 관리, 제어할 수 있다. 이를 통해 연간 에너지 사용량 10%, 온실가스 12toe 감축효과를 거두고 있다.

LS산전은 BEMS 적용으로 에너지 효율은 높이고 사용자의 불편함은 없앴다. 에너지절감은 물론 연구자의 업무 효율성 강화까지 고려한 것.

건물 내부 센서가 사용자 위치를 파악해 빈 사무실과 회의실 등 공간에 냉난방과 조명을 자동 제어함으로써 전력 사용을 최소화 하는 등 적극적인 에너지관리가 가능하다.

또한 전기, 냉난방, 공조, 보안 등 각각의 설비와 솔루션을 통합 관리해 확보한 에너지 소비패턴 정보를 사용자와 공유함으로써 무조건 에너지 사용을 줄이자는 과거 개념에서 벗어나 합리적 에너지 소비를 유도하고 있다는 평가다.

안양 R&D캠퍼스는 2016년 3월 에너지공단으로부터 ‘BEMS 설치 1호 인증’을 획득한데 이어 같은 해 6월에는 글로벌 그린빌딩 공모전인 ‘제1회 APIGBA(A

sia Pacific Intelligent Green Building Alliance)’에서 30개 참가기업 중 2위(금상)에 선정되며 실제 에너지 절감 효과를 공인 받았다.

LS산전 청주 2사업장은 한층 고도화된 솔루션이 구현된 스마트팩토리로 꼽힌다.

LS산전은 2015년 7월 청주시 흥덕구에 위치한 청주2사업장에 기존 자동화 기반 스마트 공정 라인에 에너지효율 운영 관리시스템을 기반으로 ESS, 태양광, 스마트미터 등 LS산전의 노하우가 집약된 FEMS를 구축했다.

청주2사업장에는 총 67억원을 투자해 △1MW급 ESS △2MW 태양광 발전시스템 △고효율 인버터 △LED조명 △스마트미터를 적용했다. 각각의 솔루션은 하나의 네트워크로 통합 운영되며, FEMS스테이션에 구축된 중앙제어센터(FEMS) 통해 공장 전체 실시간 에너지 사용 현황을 한눈에 파악할 수 있어 효율성 확보뿐만 아니라 설비 안정성까지 높였다.

ESS, 태양광 발전시스템 구축과 함께 공조기, 보일러 등 각종 설비의 성능을 개선함으로써 에너지비용 절감은 물론 자체생산 전력 판매로 연간 에너지사용량 25%, 온실가스 1024toe 감축 효과를 거둘 것으로 예상된다. 이를 비용으로 환산하면 연간 약 10억원 수준으로, 설비 기준 투자비 회수기간은 약 8년이 채 걸리지 않을 것으로 보인다. 투자비 회수기간만 지나면 매년 전기요금의 약 25%를 벌어들일 수 있어 사업성을 충분히 확보하고 있다는 평가다.

◆ 스마트공장, 자재관리부터 포장까지 알아서 ‘척척’

LS산전 청주1사업장 G동에는 스마트 생산 라인이 구축돼 있다. 부품 공급부터 조립, 시험, 포장 등 전 라인에 걸쳐 자동화 시스템이 구축된, 이른바 제조업 혁신의 핵심으로 꼽히는 ‘스마트 공장’이다. 스마트 공장에는 APS(수요예측 시스템)가 적용된 유연생산시스템으로 운영된다. APS는 주문부터 생산계획, 자재발주까지 자동 생산관리가 가능한 유연생산방식으로, 생산라인에 적용되어 조립-검사-포장 등 전 공정의 자동화를 구현하고 있는 것이다.

LS산전은 2011년부터 약 4년간 200억원 이상의 투자를 통해 단계적으로 스마트공장을 구축해왔다. ICT와 자동화기술을 접목해 다품종 대량생산은 물론 맞춤형 소량다품종 생산도 가능하도록 시스템의 변혁을 구현했다는 평가다.

스마트공장 구축을 통해 설비 대기 시간이 절반으로 줄었고 생산성은 60% 이상 향상됐다. 저압기기 라인의 경우 38개 품목의 1일 생산량이 기존 7500대 수준에서 2만대로 확대, 생산효율이 획기적으로 개선됐다. 에너지사용량 역시 60% 이상 절감됐으며 불량률도 글로벌 스마트공장 수준인 6ppm으로 급감했다. 필요한 작업자 수도 라인 당 절반으로 줄어 신규 사업 라인으로 재배치하는 등 경영 효율성에도 크게 기여하고 있다.

청주사업장 고객수요 예측시스템과 일괄 자동화 라인은 △기초단계 △중간 1단계 △중간 2단계 △고도화 단계에 이르는 공장 스마트화 4단계 가운데 중간1, 중간2 단계 수준으로 국내 기업 스마트공장 구축 우수 사례로 평가 받고 있다.

LS산전은 이에 그치지 않고 CPS(사이버 물리 시스템) 및 IoT를 지속적으로 도입하고 시뮬레이션 분석에 의한 생산시스템을 최적화해 공장 스마트화 고도화 단계까지 구현하겠다는 계획이다.

이를 위해 솔루션 도입은 물론 CPS, IoS(Internet of Service), IoT 역량 강화를 위해 내부 전문가를 지속 양성하는 한편 협력회사를 대상으로 기술교육과 현장 견학을 제공, 스마트 공장의 확대 보급을 꾀하고 있다.