XiO Acuity Hub 수자원 관리, Digi 셀룰러 라우터 연결

Acuity Hub는 Digi의 연결 기술로 상수도 데이터를 한곳에 모아 더 적은 비용으로 수자원을 관리하게 합니다.

XiO Acuity는 Digi 산업용 셀룰러 라우터로 연결한 스마트 센서 네트워크의 데이터를 실행 가능한 인사이트(Actionable Insights)로 바꾸는 클라우드 네이티브 수자원 관리 솔루션입니다. 상업용·공공 상수도 운영 기관은 효율을 높이고 비용을 줄여야 하는 압박을 계속 받고 있으며, Acuity는 기존 인프라와 현대적인 운영 관리 사이의 격차를 줄입니다.

운영팀은 이 데이터로 사용 패턴을 예측하고 운영 상태를 모니터링하며 비용을 줄여 물과 에너지 자원을 효율적으로 관리합니다.

배경

물 공급의 가장 큰 지출은 전기 요금입니다

많은 산업 운영자와 공공기관에서 물 공급과 관련한 가장 큰 지출은 농장, 기업, 주거지, 소방 시설로 물을 펌핑, 저장, 이송하는 데 드는 전기 비용입니다. 시간대별 요금제가 적용되어 사용량이 많은 피크 시간대에 요금이 급등하는 캘리포니아 같은 지역에서 특히 그렇습니다.

XiO Water의 공동 설립자이자 최고기술책임자(CTO)인 Mauritz Botha는 이렇게 설명합니다. "사용량이 가장 많은 오후 4시부터 9시 사이의 전기 요금 급등은 기업과 기관이 해당 시간대의 펌핑을 피하게 만드는 강력한 요인입니다. 사용 패턴을 정확히 알면 피크 시간대를 피해 비용이 저렴한 시간대에 펌핑하면서도, 최소 24시간 분량의 물을 확보해야 하는 규제 요건을 충족할 수 있습니다."

가장 큰 과제는 전체 상수도 시스템의 저장량을 정확히 파악하는 일입니다. 과거에는 담당자가 트럭을 타고 현장을 돌며 클립보드에 수기로 기록했는데, 비용과 시간이 많이 드는 방식이었습니다. 이후 전통적인 SCADA 시스템이 도입되며 자동화가 가능해졌지만 초기 아키텍처는 거의 변하지 않았습니다.

• 노후화된 SCADA 시스템은 과거 기술에 의존해 사이버 공격에 취약합니다.
• 단종(End-of-Life)으로 제조사 기술 지원이 끝날 위험이 있습니다.
• 성능과 효율을 높이는 최신 고급 기능이 부족합니다.

Botha는 "전력 소비를 최적화하지 못하고, 전체 시스템 성능 데이터를 실시간으로 얻지도 못합니다. 배관 파손, 누수, 고장이 발견되지 않은 채 방치되면 심각한 물 낭비와 예방할 수 있었던 피해가 생깁니다"라고 덧붙였습니다.

구성

Acuity Hub와 Digi 라우터의 구성

XiO Water는 사물인터넷(IoT)으로 이 한계를 넘기 위해 Acuity Hub를 개발했습니다. Acuity Hub는 기존 SCADA 시스템과 분산된 데이터의 한계를 넘으려는 상하수도 처리 시설 운영자를 위한 클라우드 네이티브 솔루션입니다.

Acuity Hub는 원격 센서 노드의 중앙 집중식 프로비저닝(Provisioning) 기능을 갖추고 있어 모니터링, 알람, 데이터 분석은 물론 운영 시스템과 장비의 원격 제어까지 가능합니다. 운영팀이 자산을 관리하고 특정 이벤트에 즉각 대응하며 상수도 시스템 전체의 성능을 최적화하도록 돕습니다.

연결 계층인 Acuity Connect는 최신 장비와 기존 노후 장비를 아우르는 거의 모든 산업용 장치의 데이터를 변환하고 통합합니다. PLC, 센서, 제어 시스템 데이터를 하나의 플랫폼으로 모으고, 센서 노드와 함께 산업용 셀룰러 라우터로 시스템 곳곳의 데이터를 수집해 전송합니다.

Digi의 산업용 셀룰러 라우터는 긴 서비스 수명 동안 안정적으로 동작하도록 설계되었고 구축과 중앙 관리가 쉽습니다. 유연한 전원 공급과 연결 옵션이 있어 공용·사설 셀룰러 네트워크에서 안전한 통신이 필수인 산업용 애플리케이션에 맞는 경제적인 선택지입니다. 주요 네트워크 제어·관리 기능은 다음과 같습니다.

• 이중 SIM(Dual SIM) 페일오버(Failover, 장애 조치)
• VLAN 지원
• 셀룰러와 Ethernet WAN 사이의 로드 밸런싱(Load Balancing)
• 이중 APN
• 설정 가능한 APN 검색 기능

각 현장에서는 산업용 Digi IoT 게이트웨이로 셀룰러 또는 Ethernet 기반 클라우드 백홀(Backhaul) 연결을 수행합니다.

Botha는 Digi를 선택한 이유를 두 가지로 설명했습니다. "첫째, 혹독한 환경에서도 견디는 넓은 작동 온도 범위입니다. Digi 라우터를 IP67 등급의 방수·방진 엔클로저(Enclosure)에 설치하는데, 캘리포니아 센트럴 밸리의 험난한 여름철 고온 환경에서도 안정적으로 동작합니다. 둘째, Linux 인터페이스(Digi Accelerated Linux)입니다. 다른 장비에 원격 Telnet으로 접속할 수 있고, 원격·보안 자동 구성과 배포용 맞춤형 Python 스크립트도 작성할 수 있습니다."

XiO Water의 또 다른 주요 개발은 산불 감지 및 피해 완화(Mitigation) 솔루션입니다. 남부 캘리포니아처럼 산불이 잦은 지역의 주택 소유자를 위해 설계했으며, 주택 뒤편 수영장의 물을 펌프로 끌어와 난연성 젤과 섞어 주택 외벽에 분사합니다. 재난 시 주택을 보호하고 보험료를 줄이며 주택 소유자에게 심리적 안정감도 준다고 합니다.

적용 사례

에너지 절감과 물 낭비 최소화

XiO Water는 미국 내 수백 곳의 현장에 Acuity를 구축했고, 고객이 에너지 사용을 최적화하고 유지보수 결정을 개선하며 물 낭비를 줄이고 규제 준수(Compliance) 수준을 높이도록 돕고 있습니다.

북부 캘리포니아 은퇴자 커뮤니티

첫 번째 도입 사례는 북부 캘리포니아 와인 생산지의 40가구 규모 고급 은퇴자 커뮤니티입니다. 솔루션 도입 직후 즉각적인 효과가 나타났습니다.

Botha는 "핵심은 전기 요금이 비싼 시간대에 펌프를 가동하지 않는 것입니다"라고 말했습니다. 몇 년 후 대형 산불로 마을 전체가 대피해야 했을 때도 담당자는 원격으로 상수도 시스템에 접속해 탱크 수위를 안전하게 조절했습니다.

배관 파손이나 서서히 진행되는 미세 누수가 생기면 펌프 가동량이 급증하므로 시스템이 이를 바로 감지합니다. 비정상적인 전기 요금 청구서를 받을 때까지 기다릴 필요가 없고, 폭우 시 빗물 유입(Inflow)으로 생기는 추가 수처리 문제도 예방할 수 있습니다. Botha에 따르면 대부분의 고객은 시스템 구축 후 6~12개월 이내에 투자 비용(ROI)을 회수합니다.

Pleasant Valley County Water District(PVCWD)

캘리포니아의 PVCWD는 가뭄과 건기 동안 지표수 공급과 농업용 우물의 보조 수원으로 쓰려고 11개의 심정(Deep Well)을 시추하고 관련 설비를 구축했습니다. 이 심정들은 기존 배관 시스템, 가용 지표수와 연계되어 효율적인 분배로 지하수 고갈을 막고 전력 소비를 줄이는 데 기여합니다.

각 심정에는 자체 제어기가 설치되어 있고, 기관은 Acuity로 전력 비용을 17% 절감해 연간 약 87,000달러(USD)를 절약했습니다. 총괄 관리자 Jared Bouchard는 "PVCWD는 XiO 플랫폼으로 측정 가능한 에너지 절감과 상당한 비용 절감 효과를 달성했습니다. 데이터 수집 범위를 넓히고 생산·운영 성능을 실시간으로 모니터링하면서 직원 업무 효율과 선제적 장애 대응 능력이 크게 향상되었고, 초과 근무를 줄이면서 전체 시스템 신뢰성도 개선했습니다"라고 평가했습니다.

Linda County Water District

Linda County Water District에서도 Acuity Hub가 시스템 운영 전반의 가시성을 높이고 있습니다. 수석 엔지니어 Javier Rios는 "고급 알람(Advanced Alarm) 기능으로 현장 운영자가 알람을 즉시 확인하고 메모를 추가하며 어떤 조치가 이루어졌는지 정확히 기록합니다. 모든 정보는 역할 기반(Role-based)으로 엄격히 관리되고 타임스탬프(Timestamp)가 함께 기록되어 운영 관리와 규제 준수에 큰 도움이 됩니다"라고 설명했습니다.

운영 전략

비용 절감을 넘어선 운영 전략

Botha는 Acuity Hub가 친환경 기술 솔루션으로서 고객이 비용 절감만을 목표로 시스템을 운영하지 않도록 돕는다고 강조했습니다. 전기 요금이 싼 심야에 펌핑하는 대신 태양광 등 재생 에너지가 충분히 생산되는 낮 시간에 펌핑하도록 운영 전략을 바꿀 수 있고, 저장량이 부족하면 수질·수량 규제 준수를 최우선으로 펌핑할 수도 있습니다.

Digi의 연결 기술을 바탕으로 Acuity Hub는 데이터를 명확하게 보여 주고, 더 낮은 비용으로 스마트하고 효율적인 수자원 관리를 실현하고 있다고 합니다.

자주 묻는 질문

참고 자료

• XiO Water Acuity Hub
• Digi 산업용 셀룰러 라우터
• Mauritz Botha(XiO Water 공동 설립자 겸 CTO)
• Pleasant Valley County Water District(PVCWD)
• Linda County Water District