상하이 중한 전기: 폐수 처리장 PLC 제어 시스템 프로젝트 사례

I. 프로젝트 개요

지방자치단체 소유의 폐수 처리장은 운영 효율성 향상, 방류수 수질의 일관성 확보 및 유지보수 비용 절감을 목표로 시설 개선을 추진하였다. 이를 위해 해당 처리장은 상하이중한전기에 자동화 제어 시스템의 설계, 제작, 프로그래밍 및 현장 시운전 전반을 위탁하였다. 본 프로젝트의 핵심 목표는 폐수 처리 전 공정에 대한 정밀하고 완전 자동화된 제어를 제공함으로써 신뢰성 높은 성능과 안정적·무중단 운전을 보장하는 것이었다. 이 솔루션의 중심에는 처리장의 고유한 운영 요구사항을 충족하고 기존 인프라와 원활하게 통합될 수 있도록 맞춤 설계된 PLC 제어 시스템이 자리 잡고 있었다.

II. 핵심 프로젝트 방안 및 구성

(A) 제어 코어 구성

PLC 제어 시스템은 고성능, 신뢰성 및 확장성을 갖춘 중앙 제어 장치로서 시멘스 S7-1500 시리즈 PLC(CPU 1516-3PN/DP)를 기반으로 구축되었다. 이 시스템은 스크리닝, 폭기, 슬러지 재순환, 침전 등 모든 공정 단위에 걸쳐 약 800개의 I/O 포인트(DI, DO, AI, AO)를 처리하도록 설계되어, 전반적인 신호 모니터링 및 제어 기능을 제공한다. 시스템 아키텍처는 분산형 모델을 채택하여 1개의 메인 스테이션과 3개의 원격 스테이션으로 구성되어, 광활한 플랜트 배치에 대한 견고한 커버리지를 보장한다. 메인 스테이션과 원격 스테이션 간 통신은 광섬유를 매개로 한 산업용 이더넷을 사용하여, 플랜트 내부의 가혹하고 전기적 잡음이 많은 환경에서도 뛰어난 간섭 방지 성능과 안정적인 데이터 전송을 실현한다.

(B) HMI 및 하드웨어 구성

PLC 제어 시스템을 보완하기 위해 본 프로젝트에는 완전히 통합된 하드웨어 및 모니터링 시스템이 포함되었다. 주 모니터링 시스템은 시멘스 WINCC 7.5를 기반으로 하여 실시간 공정 흐름 시각화, 과거 데이터 로깅, 경보 관리, 자동 보고서 생성, 원격 제어 기능 등 고급 기능을 제공하였다. 맞춤형 PLC 제어 캐비닛은 고품질 냉간 압연 강판으로 제작되었으며 정전기 분사 도장 처리를 거쳐 폐수 처리 시설에서 흔히 발생하는 습기와 부식성 환경에 견딜 수 있도록 IP40 보호 등급을 달성하였다. 캐비닛 도어에는 MCGS(곤륜통태) 터치스크린이 설치되어 현장에서의 로컬 작동 및 모니터링이 가능하도록 하여 신속한 조정과 문제 해결을 지원하였다. 캐비닛 내부에는 유명 브랜드의 고성능 부품들이 정돈된 배선으로 정밀하게 배치되어 국제 전기 안전 표준을 엄격히 준수함으로써 장기적인 시스템 신뢰성을 보장하였다.

III. 서비스 및 구현 프로세스

상하이 중한 전기(Shanghai Zhonghan Electric)는 프로젝트의 성공을 보장하기 위해 전주기 일괄 종합 서비스를 제공했습니다:

• 설계 기획: 당사 팀은 현장 조사를 철저히 수행하여 공장의 공정을 정확히 파악하고, 상세한 전기 회로도를 작성하였으며, 직관적인 조작이 가능한 터치스크린 및 호스트 컴퓨터 인터페이스를 설계했습니다.
• 제조 및 조립: PLC 제어 캐비닛은 정확한 사양에 따라 제작되었으며, MCGS 터치스크린을 통합하고 시멘스(Siemens) PLC, 전원 공급 장치, 통신 모듈 등 모든 내부 구성 요소를 조립했습니다.
• 소프트웨어 개발: 초기 스크리닝부터 최종 방류수 배출까지 핵심 공정을 자동화하기 위한 맞춤형 PLC 제어 로직을 개발하였습니다. WINCC 및 MCGS 운영자 인터페이스를 설정하여 운영자가 시스템 성능에 대해 명확하고 실행 가능한 인사이트를 얻을 수 있도록 하였습니다.
• 현장 시운전: 선임 엔지니어들이 현장 배선 점검, 네트워크 디버깅 및 시스템 통합 테스트를 완료하기 위해 투입되어, PLC 제어 시스템이 펌프, 밸브, 센서 등의 현장 장치와 완벽하게 통신하도록 보장하였다.
• 교육 및 인도: 고객사 팀을 대상으로 시스템 운영 및 정비에 관한 종합적인 교육을 실시하였으며, 이는 시스템 탐색, 고장 진단 및 일상 점검을 포함한다. 프로젝트 최종 인수를 완료하기 위해 배선도면, 사용자 매뉴얼, 소프트웨어 백업 등 모든 기술 문서를 인도하였다.

프로젝트 성과

시운전 완료 후, PLC 제어 시스템은 전체 폐수 처리 공정에 대한 완전 자동화 및 지능형 제어를 가능하게 하였습니다. 이 시스템은 장비의 안정적인 성능, 고장의 신속한 탐지 및 대응, 그리고 인건비 절감 효과를 실현하였으며, 현장에서의 지속적인 수동 조정이 불필요해졌습니다. 방류수 수질은 유량이 최대치에 달하는 피크 구간에서도 일관되게 규제 기준을 충족하거나 초과 달성함으로써, PLC 제어 캐비닛이 동적 운영 조건에 유연하게 적응할 수 있음을 입증하였습니다. 본 프로젝트는 계획된 일정과 예산 내에서 성공적으로 완료되었으며, 고객으로부터 신뢰성, 사용 편의성, 운영 효율성 향상에 미친 긍정적 영향 등에 대해 높은 평가를 받았습니다.

V. 프로젝트 요약

이 폐수 처리장 프로젝트는 상하이 중한 전기(Shanghai Zhonghan Electric)의 PLC 제어 시스템 설계, 장비 제조 및 현장 시운전 분야 전문성을 입증하는 사례입니다. 본 프로젝트는 지방 정부 차원의 환경 인프라가 직면한 고유한 과제에 맞춤화된 고효율 솔루션을 제공할 수 있는 당사의 역량을 보여줍니다. 향후 상하이 중한 전기는 환경 자동화 분야에서의 영향력을 더욱 확대해 나가며, PLC 제어 시스템과 같은 첨단 기술을 활용하여 전 세계 폐수 처리 산업의 지능형·고효율·지속가능한 발전을 주도해 나갈 것입니다.