5G 캠퍼스 네트워크 무선 광대역 통신을 위한 산업 적용 예제입니다.
간단한 요약
낮은 대기 시간, 높은 안정성, 높은 데이터 전송 속도는 5G가 제공하는 기능 중 일부입니다. 소위 5G 캠퍼스 네트워크는 산업용 애플리케이션을 위한 상당한 잠재력을 약속합니다. 대규모 화학 회사와 복합 시설들이 이에 대해 탐구하고 있으며 무엇보다도 무인 운반 차량 시스템의 운영, 탱크 시설 및 공급망 관리에서 5G를 얼마나 유용하게 사용할 수 있는지에 대해 알아보고 있습니다．
디지털 혁신의 원동력으로서의 5G
과거 살펴보기: 5G의 경우처럼 4개 산업 협회가 합의한 경우는 거의 없었을 것입니다. VCI, VDA, VDMA 및 ZVEI 협회는 2020년 11월 공동 보도 자료를 통해 "산업용 5G 캠퍼스 네트워크에 대한 높은 관심"을 선언했습니다. 화학 산업을 대표하는 BASF에서 산업용 연결성 및 산업용 이동성을 담당하는 Martin Schwibach는 보도 자료에서 5G 캠퍼스 네트워크가 "화학 산업의 디지털 변혁을 추진하기 위한 중요한 전제 조건"이라고 말했습니다. Schwibach는 화학 산업의 신기술을 이끄는 주요 인물 중 한 명으로 고려됩니다.
BASF가 다른 화학 회사들과 마찬가지로 한동안 5G 셀룰러 기술과 관련되어 있다는 것은 비밀이 아닙니다. 2018년 초 Wirtschaftswoche 잡지의 기사에서는 5G 셀룰러 통신이 "향후 BASF의 물류 세계를 뒤집어 놓을 수 있다..."고 설명했습니다.. BASF 관리자인 Matthias Frankhänel은 당시 Ludwigshafen 공장 부지를 통과하는 무인 탱크 수송기가 어떻게 스스로를 "느끼는"지를 보여주었습니다. 무인 탱크 수송기는 항상 지상에 내장된 응답기를 따라 비디오 카메라와 중앙 제어실의 직원이 면밀히 모니터링합니다. Frankhänel은 당시 “미래에 20대 이상의 차량을 사용하게 되면 5G 기술을 통해 전송된 대량의 데이터만 받게 될 것”이라는 사실을 이미 알고 있었습니다. 이후 BASF는 생산 환경의 다양한 적용 분야에서 5G 테스트 환경을 구축했습니다.
고독한 위엄 속의 셀룰러 네트워크
기업은 혼자가 아니었습니다. 피닉스컨택트를 포함하여, 2021년 5월 현재 126개 회사와 조직이 로컬 5G 네트워크에 대한 3,700에서 3,800 MHz 범위의 주파수 할당을 위해 독일 연방네트워크청에 신청서를 제출했습니다. 이러한 캠퍼스 네트워크는 종종 에지 클라우드와 결합되어 Industry 4.0 프레임워크 내에서 산업용 통신을 위한 새로운 가능성을 제공합니다. 이전의 셀룰러 기술과 달리 기업은 자신의 구내에서 이러한 네트워크를 완전히 제어할 수 있기 때문에 자체 데이터에 대한 주권을 유지하고 네트워크의 보안과 가용성을 결정할 수 있습니다. 그러나 공공 사업자나 기타 공급자를 통해 네트워크를 설치하고 운영할 수도 있습니다. 이러한 방식을 사용하면 프로세스 산업의 중견 기업도 네트워크를 사용할 수 있습니다.
거대한 BASF 공장에 원자재를 공급하는 AGV(무인 운반 차량)는 프로세스 산업에서 5G 셀룰러 통신을 적용한 놀라운 사례이기는 하지만 유일한 적용 사례는 아닙니다. 무인 차량은 일반적으로 비-Ex 영역에서 이동하기 때문에 대규모 화학 공장에서 모니터링에 필요한 실시간 비디오 전송을 가장 먼저 적용할 수 있는 애플리케이션 중 하나입니다. 폭발 방지가 중요한 애플리케이션의 경우 산업용 통신에 대한 현재의 보호 개념을 시급히 수정하고 발화원을 방지하기 위한 새로운 요구 사항에 맞게 조정해야 합니다.
비상 샤워기 모니터링은 사용 준비가 갖춰진 가장 가까운 의료 스테이션에 즉시 경고하여 공장 직원의 안전성을 향상할 수 있습니다.
5G의 잠재적 적용 분야
현재 화학 산업 분야에서 논의되고 있는 5G 적용은 2025년쯤부터 가능할 것으로 예상됩니다. 여기에는 AGV 운영 외에도 모니터링 및 최적화를 위한 Industry 4.0의 일반적인 빅 데이터 전송을 포함하여 생산 과정의 수많은 애플리케이션이 포함됩니다. 또한 구조팀에 비상 샤워기가 사용 중이라는 신호를 보내는 등의 안전 필수 애플리케이션도 포함됩니다.
충전 레벨 모니터링을 통해 충전 레벨, 온도, 압력과 같은 중요한 시스템 파라미터의 편차가 통신 네트워크의 초기 단계에서 발견됩니다.
물류 및 공급망 관리 범위 내에는 다른 많은 잠재적 애플리케이션이 존재합니다. 예를 들면, 재고 관리 측면에서 탱크의 충전 수준이 공급업체에 자동으로 전송되고 필요한 경우에 주문이 이루어지면 공급망의 공백을 피할 수 있습니다. 원칙적으로 이는 다른 통신 기술에서도 가능합니다. 그러나 피닉스컨택트와 같이 5G 캠퍼스 네트워크를 사용할 수 있다면 해당 애플리케이션에 이를 사용하는 것이 합리적입니다.
반대 방향으로의 전송도 가능합니다. 공급업체는 납품 전에 현재 제품 배치에 대한 품질 정보를 가공 회사로 보내고 가공 회사는 공정 최적화 등을 위해 이 정보를 사용할 수 있습니다. 오랫동안 제약 및 식품 산업에서 반드시 필요했던 생산 공정의 추적성 확보와 관련한 데이터 전달을 위한 추가의 옵션이 있습니다. 중간 제품에서 수집된 추가 품질 데이터를 무선 기술을 사용하여 간편하게 QM 관리 센터로 전송할 수 있습니다.
유지 관리 작업 시 지원을 제공하는 증강 현실
드론을 이용한 모니터링 단순화
또 다른 5G의 사용 사례는 증기 크래커, 석유 플랫폼 및 대형 탱크 시설과 같이 대규모이거나 접근하기 어려운 시스템의 보안 모니터링 작업을 위해 비디오 신호를 전송하는 것입니다. 화학 단지의 일부 회사 자체 소방서에서 이미 사용하고 있는 것과 같은 열화상 카메라가 장착된 드론은 향후 모니터링해야 하는 회사와 창고에서 자율적으로 이륙하고 실시간 평가를 위해 비디오 데이터를 전달하게 될 것입니다. 따라서 화재가 발생하기 전에 과열점을 발견할 수 있습니다.
5G는 또한 유지 관리 팀이 작업을 최적화할 수 있도록 도와줍니다. 예를 들면, 스마트 안경과 태블릿을 통한 증강 현실 프레임워크 내에서 오랫동안 부분적으로 전파되고 구현된 두 가지 Industry 4.0 애플리케이션이 있습니다. 사내 5G 캠퍼스 네트워크를 사용하여 언제든지 시스템 내 현장에서 서비스 담당자에게 기술 지침과 짧은 비디오를 제공할 수 있습니다. 비전에 따르면 전체 모바일 작업자 팀과 일부 AGV 운송업체에 의해 발생되는 대량의 데이터 전송 작업조차도 더 이상은 병목 현상을 일으키지 않게 될 것입니다.
산업용 5G의 다양한 특성을 애플리케이션에 따라 사용할 수 있습니다.
5G는 가치 있는 서비스를 제공합니다
이러한 모든 잠재적 애플리케이션을 고려할 때 5G 기술의 한 가지 기능은 특히 중요합니다. 다른 휴대폰 표준과 달리 5G는 완전한 통신 인프라입니다. 여기에는 다양한 방식으로 장치에 리소스와 우선 순위를 할당하는 기능과 같은 매우 유익한 서비스가 포함됩니다. 생산 작업에서 중요한 기능을 모니터링하기 위해서는 데이터 전송 시에 높은 수준의 신뢰성이 요구되며 이에 따라 우선 순위를 높은 수준으로 설정해야 합니다. 그러나 예측 유지 관리 과정에서 여러 펌프의 상태 모니터링을 위한 데이터는 일반적으로 시간에 구애받지 않습니다. 따라서 우선 순위는 낮게 설정됩니다.
필요한 데이터 속도도 다소 낮습니다. 비상 샤워기의 예는 낮은 데이터 속도가 낮은 우선 순위와 상관관계가 없음을 보여줍니다. 의료 스테이션에서는 비상 샤워기가 사용되었음을 알려주는 단 한 번의 신호면 충분합니다. 하지만 최대한 한 빨리 도착해야 합니다. 반면에 AGV를 작동하는 데 필요한 높은 데이터 속도는 우선 순위가 낮습니다. 실제로 데이터 상황이 나빠지면 AGV를 가장 가까운 안전한 정류장에 일시적으로 주차하면 됩니다.
미래를 바라보며
5G 네트워크 조정을 통해 산업 운영 과정의 매우 다양한 애플리케이션의 요구 사항을 충족할 수 있는 이러한 옵션은 5G를 다른 모든 전송 기술보다 돋보이게 만듭니다. 따라서 언젠가는, 적어도 대규모 산업 현장에서는, 유일한 통신 표준이 될 것입니다. 인정하건대, 이것은 미래에 대한 희망입니다. 다양한 무선 및 유선 기반 연결 기술의 공존은 앞으로도 오랫동안 프로세스 산업에 종사하는 대부분의 기업에서 사용되는 방식일 것입니다. 그리고 앞으로 많은 소규모 화학 회사들이 5G 없이 일하게 될 것입니다. 그러나 5G는 불과 몇 년 안에 AGV와 드론이 통합된 내부 물류 애플리케이션과 상태 모니터링 및 유지 관리 작업 내의 애플리케이션을 통해 수많은 기업에서 그 이점이 입증될 것입니다.
