XiO, 수자원 관리에 스마트 연결성(Smart Connectivity)을 도입하다
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"Digi의 연결 기술을 바탕으로 Acuity Hub는 즉각적이고 명확한 가시성을 제공하여,
더 적은 비용으로 한층 더 효율적인 수자원 관리를 실현할 수 있도록 지원합니다."– Mauritz Botha, 공동 설립자 겸 최고 기술 책임자(CTO)
현대 산업 조직, 특히 상업용 및 공공 상수도 운영 기관은 효율성을 극대화하고 비용을 절감해야 한다는 압박을 지속적으로 받고 있습니다. XiO의 Acuity 클라우드 네이티브 솔루션은 기존 인프라와 현대적인 운영 관리 사이의 격차를 해소합니다. Digi 라우터를 통해 연결된 스마트 센서 네트워크를 활용하여 Acuity는 원시 데이터를 실행 가능한 인사이트(Actionable Insights)로 전환합니다. 이를 통해 산업 현장의 운영팀이 사용 패턴을 예측하고 운영 상태를 모니터링하며 비용을 절감할 수 있도록 지원함으로써, 물과 에너지 자원을 보다 효율적으로 관리할 수 있게 합니다.
물 공급 최적화
언뜻 듣기에는 다소 의아하게 생각될 수 있습니다. 하지만 많은 산업 운영자와 공공기관에게 있어 물 공급과 관련된 가장 큰 지출은 종종 농장, 기업, 주거지, 심지어 소방 시설에 물을 펌핑, 저장 및 이송하는 데 필요한 '전기 비용'입니다. 이는 시간대별 요금제가 적용되어 사용량이 많은 피크 시간대에 전기 요금이 급등하는 캘리포니아와 같은 지역에서 특히 두드러집니다.
XiO Water의 공동 설립자이자 최고기술책임자(CTO)인 Mauritz Botha는 다음과 같이 설명합니다.
“사용량이 가장 많은 오후 4시부터 9시 사이의 전기 요금 급등은, 기업과 기관이 해당 시간대의 펌핑 작업을 피하도록 유도하는 강력한 요인이 됩니다. 하지만 사용 패턴을 정확히 파악할 수 있다면 피크 시간대를 피해 비용이 저렴한 시간대에 물을 펌핑할 수 있으며, 동시에 최소 24시간 분량의 물을 확보해야 하는 규제 요건도 충족할 수 있습니다.”
물론 가장 큰 과제는 전체 상수도 시스템 내의 저장량을 정확히 파악하는 것입니다. 과거에는 담당자들이 직접 트럭을 타고 현장을 순회하며 클립보드에 수기로 기록해야 했는데, 이는 비용과 시간이 많이 소요되는 매우 비효율적인 방식이었습니다.
이후 많은 지역에 전통적인 SCADA 시스템이 도입되면서 자동화가 가능해졌지만, 초기 아키텍처 자체는 거의 변하지 않았습니다. 이러한 노후화된 SCADA 시스템은 과거의 기술에 의존하고 있어 사이버 공격에 취약할 뿐만 아니라, 단종(End-of-Life)으로 인한 제조사 기술 지원 종료 위험에 노출되어 있습니다. 또한, 성능과 효율성을 향상시키기 위한 최신 고급 기능도 부족한 실정입니다.
Botha는 다음과 같이 덧붙였습니다.
“이러한 기관들은 전력 소비를 최적화하지 못하고 있을 뿐만 아니라, 전체 시스템 성능에 대한 데이터를 실시간으로 얻지도 못하고 있습니다. 배관 파손, 누수 및 기타 고장이 발견되지 않은 채 방치될 수 있으며, 그 결과 심각한 물 낭비와 충분히 예방 가능했던 피해가 발생하게 됩니다.”
새로운 차원의 자동화, 연결성 및 인사이트(Insight)
XiO Water는 사물인터넷(IoT)을 활용하여 이러한 한계를 뛰어넘기 위해 Acuity Hub를 개발했습니다. Acuity Hub는 기존 SCADA 시스템과 분산된 데이터의 한계를 극복하고자 하는 상하수도 처리 시설 운영자를 위한 현대적인 클라우드 네이티브 솔루션입니다.
Acuity Hub는 원격 센서 노드의 중앙 집중식 프로비저닝(Provisioning) 기능을 제공하며, 이를 통해 모니터링, 알람, 데이터 분석은 물론 운영 시스템 및 장비의 원격 제어까지 가능합니다. 또한 운영팀이 자산을 관리하고 특정 이벤트에 즉각 대응하며, 상수도 시스템 전체의 성능을 최적화할 수 있도록 지원합니다.
솔루션의 연결 계층인 Acuity Connect는 최신 장비와 기존 노후 장비를 아우르는 거의 모든 산업용 장치의 데이터를 변환하고 통합합니다. PLC, 센서, 제어 시스템 등의 데이터를 하나의 플랫폼으로 취합하며, 센서 노드와 함께 산업용 셀룰러 라우터를 활용하여 시스템 내 다양한 구성 요소로부터 데이터를 수집 및 전송합니다.
Digi의 산업용 셀룰러 라우터는 긴 서비스 수명 동안 안정적으로 동작하도록 설계되었으며, 구축과 중앙 관리가 매우 용이합니다. 유연한 전원 공급 및 연결 옵션을 제공하여 공용 및 사설 셀룰러 네트워크에서 안전한 통신이 필수적인 산업용 애플리케이션에 매우 적합하고 경제적인 선택지가 됩니다.
제공되는 주요 네트워크 제어 및 관리 기능은 다음과 같습니다.
이중 SIM(Dual SIM)을 통한 페일오버 (Failover, 장애 조치)
VLAN 지원
셀룰러 및 Ethernet WAN 간 로드 밸런싱 (Load Balancing)
이중 APN
설정 가능한 APN 검색 기능
또한 각 현장에서는 산업용 Digi IoT 게이트웨이를 활용하여 셀룰러 또는 Ethernet을 통한 클라우드 백홀(Backhaul) 연결을 수행합니다.
Botha는 다음과 같이 말했습니다.
우리는 Digi 라우터를 IP67 등급의 방수/방진 엔클로저(Enclosure)에 설치하는데, 이는 캘리포니아 센트럴 밸리의 험난한 여름철 고온 환경에서도 안정적으로 동작합니다.
둘째, Linux 인터페이스(Digi Accelerated Linux)를 제공한다는 점도 큰 매력입니다.
이를 통해 다른 장비에 원격 Telnet 접속이 가능하며, 원격 및 보안 자동 구성과 배포를 위한 맞춤형 Python 스크립트 작성도 지원합니다.”
XiO Water의 또 다른 핵심 혁신은 산불 감지 및 피해 완화(Mitigation) 솔루션입니다. 이 솔루션은 남부 캘리포니아와 같이 산불이 빈번한 지역의 주택 소유자를 위해 특별히 설계되었습니다. 이 시스템은 주택 뒤편 수영장의 물을 펌프로 끌어와 난연성 젤과 혼합한 후 주택 외벽에 분사합니다. 이러한 선제적 산불 대응 솔루션은 재난 발생 시 주택을 보호할 뿐만 아니라 보험료를 크게 절감해주며, 주택 소유자에게 심리적 안정감도 제공합니다.
수자원 관리를 위한 IoT: 에너지 절감 및 낭비 최소화
XiO Water는 현재 미국 내 수백 곳의 현장에 Acuity를 구축하였으며, 고객들이 에너지 사용을 최적화하고 보다 현명한 유지보수 결정을 내리며, 물 낭비를 줄이고 규제 준수(Compliance) 수준을 높일 수 있도록 지원하고 있습니다.
첫 번째 도입 사례는 북부 캘리포니아 와인 생산지에 위치한 40가구 규모의 고급 은퇴자 커뮤니티였습니다. 이 고객은 솔루션 도입 직후 즉각적인 효과를 체감했습니다.
Acuity Hub 도입 후 성과:
전력 사용량 20% 감소
전년도 대비 물 사용량 15% 증가 (물 사용량이 늘었음에도 전력 비용은 오히려 감소)
Botha는 다음과 같이 설명했습니다.
또한, 몇 년 후 대형 산불로 인해 마을 전체가 대피해야 했을 때에도 담당자는 원격으로 상수도 시스템에 접속하여 탱크 수위를 안전하게 조절할 수 있었습니다.
배관이 파손되거나 서서히 진행되는 미세 누수가 발생하면 펌프 가동량이 급증하기 때문에 시스템을 통해 즉시 이를 감지할 수 있습니다.
이제는 비정상적인 전기 요금 청구서를 받을 때까지 상황을 모른 채 기다릴 필요가 없으며, 폭우 시 빗물 유입(Inflow)으로 인해 발생하는 추가적인 수처리 문제도 예방할 수 있습니다.
대부분의 고객은 시스템 구축 후 6~12개월 이내에 투자 비용(ROI)을 회수하고 있습니다.”
캘리포니아의 또 다른 지역인 Pleasant Valley County Water District(PVCWD)는 가뭄 및 건기 동안 지표수 공급 및 농업용 우물의 보조 수원으로 활용하기 위해 11개의 심정(Deep Well)을 시추하고 관련 설비를 구축했습니다. 이들 심정은 기존 배관 시스템 및 가용 지표수와 함께 연계되어, 보다 효율적인 분배를 통해 지하수 고갈을 막고 전력 소비를 절감하는 데 기여하고 있습니다.
각 심정에는 자체 제어기가 설치되어 있으며, 기관은 Acuity를 통해 전력 비용을 17% 절감하여 연간 약 87,000달러(USD)를 절약할 수 있었습니다.
해당 기관의 총괄 관리자 Jared Bouchard는 다음과 같이 평가했습니다.
데이터 수집 범위를 확대하고 생산 및 운영 성능을 실시간으로 모니터링할 수 있게 되면서 직원들의 업무 효율성과 선제적 장애 대응 능력이 크게 향상되었고,
초과 근무를 줄이는 동시에 전체 시스템의 신뢰성을 개선할 수 있었습니다.”
또 다른 도입처인 Linda County Water District에서도 Acuity Hub는 시스템 운영 전반에 대한 탁월한 가시성을 제공하며 유의미한 성과를 창출하고 있습니다.
해당 기관의 수석 엔지니어 Javier Rios는 다음과 같이 설명했습니다.
모든 정보는 역할 기반(Role-based)으로 엄격하게 관리되고 타임스탬프(Timestamp)가 함께 기록되기 때문에, 체계적인 운영 관리와 규제 준수(Compliance)에 큰 도움이 됩니다.”
Botha는 마지막으로 다음과 같이 강조했습니다.
“Acuity Hub는 친환경 기술 솔루션으로서 고객이 단순히 '비용 절감'만을 목표로 시스템을 운영하지 않도록 돕습니다.
예를 들어, 전기 요금이 저렴한 심야 시간대에 펌핑하는 대신 태양광 등 재생 에너지가 충분히 생산되는 낮 시간에 펌핑하도록 운영 전략을 수정할 수도 있습니다.
또는 저장량이 부족할 경우 수질 및 수량 규제 준수를 최우선으로 하여 펌핑을 수행할 수도 있습니다.
Digi의 견고한 연결 기술을 기반으로 Acuity Hub는 즉각적이고 명확한 데이터 가시성을 제공하며, 이를 바탕으로 더 낮은 비용으로 더욱 스마트하고 효율적인 수자원 관리를 실현하고 있습니다.”
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