요꼬가와, NTT 도코모와 함께 플랜트 시스템 원격 제어를 위한 5G, 클라우드 및 AI의 PoC 수행 -자율 플랜트 제어 달성을 위한 이니셔티브 -

요꼬가와전기는 4월 13일 NTT 도코모(NTT DOCOMO, INC.)와 5G 통신, 클라우드, AI 및 기타 기술을 활용하여 플랜트 시스템의 원격 제어를 위한 실증 테스트베드 테스트 (PoC, Proof of Concept)를 공동으로 수행하는 계약을 체결했다고 발표했다. 

이번 PoC에서는 플랜트 제어를 위해 클라우드 기반 요꼬가와 AI를 사용하고 수위를 원격으로 제어하기 위해 3개의 탱크 레벨 제어 시스템*1에 장착된 5G 통신 모듈을 사용한다. 이번 테스트는 정유, 화학 등 공정업계에 해당하는 기업이 기존 시스템을 일부 수정하기만 하면 최신 클라우드 기반 AI로 최첨단 5G 자율 제어 장치를 활용할 수 있다는 용이성을 입증하기 위한 것이다. 요꼬가와는 향후 공장 자율 제어를 목표로 도코모(DOCOMO)와 협력해 이 기술을 검증하고 최적화할 예정이다. 

COVID-19의 유행으로 부분 자율 공장 제어를 통한 생산의 안전성 및 효율성 개선에 대한 필요성이 급격히 증가하고 있다. 요꼬가와가 작년에 실시한 공정 산업에 관한 설문조사*2에서 응답자의 64%는 2030년까지 플랜트가 완전히 자율적으로 운영될 것이며 AI 및 기타 기술을 사용하고 사람의 개입을 필요로 하지 않는 자율 제어 메커니즘이 점차 보편화 될 것으로 예상된다고 응답했다. 그러나 기존 무선 통신을 사용하게 될 경우 클라우드와 각 장치의 컨트롤러 간에 발생하는 통신 지연 시간을 고려할 때, 플랜트 시스템의 자율 원격 제어에서 주요한 기술적 문제가 있었다.

이번 PoC에서는 다중 액세스 에지 컴퓨팅(Multi-access edge computing)*4을 제공하는 도코모의 고속, 대용량, 저지연 5G 통신 네트워크인 도코모의 오픈 이노베이션 클라우드(DOCOMO Open Innovation Cloud®*3)를 사용하여 5G 시대의 요구 사항을 충족함으로써 대기 시간을 단축하여 기술적 문제를 해결할 수 있는지 조사할 예정이다. 요꼬가와는 이미 3개 탱크 레벨 제어 시스템에서 수위를 성공적으로 제어하는 자체 AI 기술*5을 통한 자율 제어 시스템의 시운전을 마친 바 있다. 이는 일반적으로 매우 어려운 것으로 알려진 작업이며, 업계 내에서는 사용된 기술이 가장 앞선 것으로 평가되고 있다. 이 PoC는 2022년 3월 말까지 도코모와 협력해 AI를 활용한 3개 탱크 레벨 제어 시스템에 클라우드를 기반으로 하는 수위 원격제어를 위한 실증 환경을 구축하고, LTE와 5G 간 통신 성능 비교 및 평가를 진행할 예정이다.

요꼬가와는 플랜트 제어 및 운영 기술, IT 및 산업에 대한 전문적인 지식을 바탕으로 광범위한 산업의 고객이 비즈니스 활동과 관련된 문제를 시각화하고 운영을 최적화하며, 새로운 가치를 창출하고 지속적인 성장을 할 수 있도록 지원하고 있다. 요꼬가와는 이번 PoC를 통해 도코모와 협력해 새로운 가치를 창출하고 공정 산업 외에도 다양한 산업의 발전에 기여할 예정이다.

요꼬가와 부사장 겸 Product본부의 최고 관리자인 켄지 하세가와 (Kenji Hasegawa)는 "요꼬가와는 플랜트 생산설비의 운영을 통제하고 감시하는 분산 제어 시스템(DCS) 분야에서 오랫동안 주도적인 역할을 해왔고, 다양한 산업의 성장을 지원해 왔다. 훗날 업계가 자율적 운영을 채택할 수 있도록 우리는 현재 IA2IA(Industrial Automation to Industrial Autonomy, 산업 자동화에서 산업 자율화)를 추진하고 있다. 클라우드, 5G, 요꼬가와 AI, 기기 컨트롤러와의 연계를 통해 시스템을 원격으로 제어할 수 있고, 플랜트 운영이 자율화 단계로 나아가는데 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대하고 있다. NTT 도모코와 함께 고객을 위해 더 많은 가치를 창출하기 위해 노력할 것이다.” 라고 말했다. 

*1 가장 낮은 단계에서 수위를 제어하기위해 물의 흐름을 한 레벨에서 다음 레벨로 조절하는 훈련과 실험을 수행하는데 사용된다. 유체의 특성을 감안할 때 공정업계에서는 유량을 올바르게 제어하기는 어려울 수 있지만 이는 생산성 향상으로 이어질 수 있다는 점이 널리 인정되고 있다.
*2 요꼬가와전기 (2020) "산업 자율화 전망" 
(참조: https://www.yokogawa.com/kr/news/press-releases/2020/yokogawa-survey-2020/)
*3 MEC를 활용하여 5G 통신에 필요한 짧은 지연 시간과 높은 보안을 실현하는 클라우드 서비스이며, 필요한 클라우드 인프라는 도코모 네트워크 시설의 필수적인 구성요소다.
*4 이동통신 네트워크 서버와 스토리지가 고객 가까이 배치되는 설정
*5 플랜트 운영의 자율 제어를 위한 AI 인 Factorial Kernel Dynamic Policy Programming (FKDPP) 강화 학습 알고리즘은 2018년 나라 과학 기술원 (NAIST, Nara Institute of Science and Technology)과 공동으로 개발했다. 3개의 탱크 레벨 제어 시스템에서 수위를 모니터링하고 그에 따라 3개의 밸브의 개방을 조정함으로써 물의 흐름을 제어하고 3번째 탱크의 수위를 정해진 레벨로 유지할 수 있는 것으로 나타났으며, 단 30회 정도의 훈련 주기로 최적의 제어 모델을 만들 수 있다.
(참조: https://www.yokogawa.com/library/videos/product-overviews/ai-control-3-levels/)

PoC 개요

1. 내용
요꼬가와는 요꼬가와 AI를 도코모의 오픈 이노베이션 클라우드 등 클라우드 서비스와 함께 3개 탱크 레벨 제어 시스템의 원격 제어를 위한 실증 환경을 구축하고, LTE와 5G간 통신 성능을 비교하며, 통신 지연이 원격 제어에 미치는 영향을 평가할 예정이다.

<이미지 참조>

  1. PoC 기간
    2022년 3월 말까지
  2. 각 회사의 역할
    요꼬가와전기
    • 클라우드 기반 AI를 이용한 3개 탱크 레벨 제어 시스템 원격 제어를 위한 실증 환경 구축
    • LTE와 5G 통신 성능 비교, 원격 제어에 대한 통신 지연 시간 영향 평가
    도코모
    • 5G 제공, DOCOMO 개방형 혁신 클라우드 구축 및 검증 등
    • 저수조 제어를 위한 통신환경 검증 및 최적화

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About Yokogawa

1915년에 설립된 요꼬가와전기는 측정, 제어 및 정보 분야에서 광범위하게 사업을 펼치고 있다. 산업 자동화 비즈니스는 석유, 화학, 천연가스, 전력, 철강, 펄프 및 제지 산업을 비롯해 다양한 범위의 공정 산업에 없어서는 안 될 중요한 제품과 서비스 및 솔루션을 제공하고 있다. 생명 과학 혁신 사업을 통해 의약 및 식품 산업 가치 사슬 전반에 걸쳐 근본적으로 생산성을 향상시킨다는 목표를 추구하고 있기도 하다. 또한 시험 및 측정, 항공 그리고 그 밖의 사업에서는 업계를 선도하는 정밀도와 신뢰도를 자랑하는 필수 계기와 장비를 지속적으로 공급하고 있다. 요꼬가와는 62개국 114개 기업으로 이루어진 글로벌 네트워크를 통해 고객들과 함께 공동으로 혁신을 추구하고 있다. 2019 회계연도의 총 매출액은 37억 US달러에 이른다. 자세한 정보는 웹사이트(http://www.yokogawa.com) 참조.

이 보도자료에 언급된 기업, 조직, 제품, 서비스의 명칭과 로고는 요꼬가와, NTT 도코모 및 해당 소유자들의 등록상표 또는 상표이다.

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