산업 현장에서 활용되는 LoRaWAN 기반 압축 공기 모니터링 솔루션
2025-12-11
도입 배경
본 사례는 철강 공장에서 압축 공기 사용량을 무선으로 원격 모니터링하고 분석하기 위해 구축된 LoRaWAN 기반 시스템을 소개합니다. 해당 시스템은 공장 내 서로 다른 3개 구역에 분산된 컴프레서, 드라이어, 필터 설비에서 발생하는 핵심 데이터를 실시간으로 수집·분석합니다. LoRaWAN 기술을 적용함으로써 중앙 집중형 모니터링과 조기 유지보수 감지가 가능해졌으며, 이를 통해 설비 운영 효율과 시스템 안정성을 크게 향상시켰습니다.
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공장 설비 모니터링의 주요 과제
- 설비의 공간적 분산: 파이프라인과 측정 지점(컴프레서, 드라이어, 필터 등)이 여러 구역에 흩어져 있어 유선 방식 적용이 현실적으로 어렵습니다.
- 배선 비용 및 구축 복잡성: 장거리 유선 케이블 설치는 높은 비용과 공사 부담, 긴 구축 시간을 수반합니다.
- 산업 환경 내 신호 간섭: 밀폐된 공간이나 금속 구조물이 많은 환경에서는 일반 무선 통신의 신뢰성이 떨어집니다.
- 중앙 관리의 한계: 넓은 범위에 분산된 설비 데이터를 하나의 플랫폼에서 실시간으로 관리·분석하기 어렵습니다.
적용 솔루션 구성
- 유량 및 소비량 측정: SUTO 유량계를 통해 유량, 온도, 압력, 유속, 이슬점, 전력 소비 등 주요 지표를 측정합니다.
- 데이터 수집 (WISE-2200): 어드밴텍 WISE-2200 모듈이 SUTO 유량계와 Modbus/RTU로 연결되어 데이터를 수집합니다.
- 중앙 게이트웨이 (WISE-6610 V2): LoRaWAN으로 전송된 데이터를 중앙에서 수신·집계하며, 최대 500개 측정 포인트를 처리할 수 있습니다.
- 엣지 처리 및 프로토콜 지원: 게이트웨이에 내장된 Node-RED 환경을 통해 엣지 단에서 로직과 알고리즘을 실행하며, WebService, MQTT, Modbus TCP 등 다양한 프로토콜로 상위 시스템과 연동됩니다.
- 모니터링 및 분석 (S4M Software): 모든 데이터는 그래프, 트렌드 분석, 알람 관리 기능을 통해 실시간으로 시각화·분석됩니다.
시스템 아키텍처 구성
본 압축 공기 모니터링 시스템은 분산 센서 구조를 기반으로 합니다.
컴프레서, 필터, 드라이어 설비에 설치된 SUTO 유량계와 이슬점 센서가 압축 공기 상태를 측정하고, 해당 데이터는 WISE-2200을 통해 Modbus RTU 방식으로 수집됩니다. 이후 LoRaWAN 장거리 무선 통신을 통해 중앙의 WISE-6610 V2 게이트웨이로 전송되며, 게이트웨이는 Ethernet을 통해 S4M 중앙 모니터링 소프트웨어로 데이터를 전달합니다. 이를 통해 실시간 분석, 그래프 시각화, 알람 관리가 가능합니다.
시스템 다이어그램
도입 효과 및 주요 이점
- 운영 비용 절감: LoRaWAN 기반 무선 통신으로 대규모 배선 비용을 제거해 설치 및 유지비를 크게 절감합니다.
- 넓은 커버리지와 안정성: 금속 구조물이 많은 환경에서도 300~400m 거리의 안정적인 통신을 유지합니다.
- 중앙 집중형 실시간 관리: 분산된 설비 데이터를 하나의 플랫폼에서 통합 관리해 유지보수 시점을 조기에 파악할 수 있습니다.
- 확장성과 유연성: 최대 500포인트까지 확장 가능해 대규모·다중 센서 환경에 적합합니다.
- 간편한 구축: 산업용 설계와 컴팩트한 폼팩터로 플러그앤플레이 방식의 빠른 설치가 가능합니다.
결론
이번 어드밴텍과 SUTO의 LoRaWAN 기반 압축 공기 모니터링 시스템 구축 사례는 대규모 산업 환경에서 Industrial IoT를 효과적으로 구현한 대표적인 사례입니다. 거리와 배선이라는 기존 한계를 극복하고, 실시간 데이터 기반의 설비 최적화와 유지보수 효율화를 실현함으로써 LoRaWAN이 산업 모니터링을 위한 실질적이고 비용 효율적인 통신 기술임을 입증했습니다.
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