추억을 살린 자동화

추억을 살린 자동화

전통방식의 스윙 톱(swing-top) 방식 병이 다시 유행하고 있다. AMS Getranketechnik 사에서는 그동안 자동화시키기 어려웠던 스윙 톱 마개의 제작 및 밀봉 작업에 적합한 장비를 개발했다. AMS 사의 모든 자동화 솔루션을 B&R의 기술로 업그레이드하였고, 덕분에 AMS사는 매우 짧은 시간 내에 새로운 라인주입기를 개발해냈다. 뛰어난 성능, 편의성, 손쉬운 사용법 등과 함께 글로벌 마켓 리더로서의 그들의 위치를 더욱 강화시킬 수 있게 되었다.

 

스윙 톱 마개는 수 십 년 동안 맥주 광들에게 널리 알려져 왔고 많은 사랑을 받아왔다. 뿐만 아니라 주류나 과일 주스, 식용유, 식초와 같은 유기농제품, 액상화장품, 위생용품 등 여러 분야에서도 이미 이 방식의 병을 사용하고 있다. 이것은 실용적이고 다양한 분야에 적용할 수 있는 병마개 방식이다. 스윙 톱 마개는 병속의 내용물들이 기압을 발생시킬 경우 - 예를 들면, 탄산화 작용 같은 경우에 매우 적합하다. 어떠한 도구 없이도 무한 반복하여 마개를 열고 닫을 수 있다. 다만, 전통적인 방식의 마개보다 비싸다는 점과 스윙탑 공법기술을 병에 적용하고 입구에 씌우는 작업의 자동화 과정이 왕관형 마개나 나사 뚜껑형 마개보다 훨씬 어렵다는 단점이 있다.
독일어권의 여러 나라들에서 스윙 톱 마개를 사용한 병을 보면 향수를 불러일으킨다. 야외 혹은 건설 현장에서의 활기차고 건강한 모습들을 떠올리게 하며, 기분 좋은 기억들을 되살려준다. 스윙 톱 마개는 지금껏 독일에서 가장 성공적인 코믹 캐릭터인 백수폭주족 Werner를 통해 80-90년대의 젊은이들 사이에서 유행했다. 이런 점에서 스윙 톱 마개 병은 마케팅적인 관점에서도 흥미로운 소재다. 70년대 거의 사라졌었던 스윙 톱 마개 병들은 80년대 들어 재등장하게 되는데, 특히 특별한 맥주를 알리기 위한 마케팅 요소로서 사용되었다.

 

늘어가는 자동화의 필요성
일반적으로, 스윙 톱 마개는 손으로 조립된다. 특정한 방식의 뚜껑을 병에 적용해서 조립하고, 설치하는 것은 힘이 들고 단순하며 지루한 작업이다. 스윙 톱 마개의 공병을 보상하여 회수하고 있는 독일에서도, 그 회수율은 매년 5% 정도에 지나지 않는다. 다른 나라들에서는 한 번 쓰고 버리는 일회용 병들이 시장의 대부분을 차지하고 있으며, 수천 만 개의 병 제품들을 만들어내야 하는 생산현장에서는 자동화 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있다.
예전에는 내용물이 채워진 병을 마개로 닫고, 밀봉하는 과정마저도 수작업으로 했다. 소규모의 작업에서는 소화해 낼 수 정도의 양이겠지만, 대량의 병들이 생산되고, 시간당 수천 개의 마개를 닫아야하는 수준에선 수작업으로는 감당이 불가능하게 되었다. 이런 정도의 작업량은 정말 보통이 아니다.

독점으로 인한 시장 격차
60년대 한 특허가 출원되었는데, 그 특허의 범위에는 이런 작업들을 수행하는 장비도 포함하고 있었다. 그러나 70년대 들어 스윙 톱 마개의 가격이 하락하였고, 특허로 인해 독점적 지위를 누리던 그 독일의 생산자는 모든 기술개발을 멈춰버렸다.
숙련된 금속공이자 기계 엔지니어링 현장감독관인 Helmut Gazo 씨는 이런 낡은 기술이 점점 커지고 있는 양조산업의 요구를 더 이상 충족시키지 못한다는 사실을 인식했다. 시장의 요구와 기술 사이에 큰 격차가 있었던 것이다. 그는 1994년 AMS Getranketechnik사를 설립하여 이 격차를 줄였다. 이 회사는 스윙 톱 마개를 사용하는 음료 주입장치를 전문으로 하였다. 1995년 독일 국제 음료산업 박람회에서 AMS사는 업계를 깜짝 놀라게 만든 시제품을 발표하였다. 현재는 전 세계에서 75대 이상의 AMS Getranketechnik사의 장비가 사용되고 있으며, 이 분야의 글로벌리더로 인정받고 있다.
Gazo 씨는 오스트리아 남부에 위치한 이 회사의 성공이 전문화를 위한 노력과 고객중심의 경영 덕분이라고 생각했다. “우리는 한 분야에만 집중하였으며, 그것에서 벗어나 본적이 없습니다. 또한 기술을 규격화하려고 노력하는 동시에, 제품을 사용하는 고객들과의 긴밀한 협력관계도 꾸준히 발전시켜 왔습니다. 우리 장비들이 시장에서 가장 빠른 장비들입니다.”
AMS사의 스윙 톱 마개 밀봉 장비(swing stopper sealing machine)는 내용물 주입 작업부로부터 들어오는 병들을 정렬시키고, 마개를 닫고, 확인 작업을 한다. 이 일련의 과정은 초당 열개씩 쉴 새 없이 이루어진다. 첫 번째 밀봉기계가 탄생한지 10주년 째 되는 해인 2005년도에는, 마개 설치 기계가 작업라인에 추가되었다. 기계 설치를 위한 기존의 계획에 따라서 다소간의 수작업이 포함되었지만, 개발하는 과정에서 분류장치가 추가되었다. 이 분류장치는 마개 설치 작업부로 병을 공급할 때, 조립된 마개들의 정렬작업을 위해 카메라와 로봇 기술을 사용한다.

 

포트폴리오 확장을 위한 공급자 교체
“최근까지, 우리의 고객들은 특정 업체의 제어시스템을 선호했습니다. 그리고 우리는 아주 오랫동안 이러한 기존 업체의 경직되고, 확장성이 결여된 제품에 대항하기 위한 사투를 벌였습니다.”라고Gazo 씨는 말했다. 특히, 고속에서는 신호가 사라지는 고질적인 문제가 있었다. AMS사의 엔지니어들은 제어 패널 디자인의 제한된 선택폭과 맞춤 제작이 안 되는 점에도 불만을 표시했다. 그리고 무엇보다도 오랜 기간 사용 후에 부품의 교체를 마음대로 할 수 없는 점이 가장 큰 문제였다.
여러 AMS사의 시스템들은 단순히 독립적으로 운영되는 방식이 아니라 유명제조사의 시스템과 함께 전체 생산라인의 일부로써 동작한다. 이들 제조사들은 B&R의 기술을 가지고 그들의 제품들을 자동화하였기 때문에 AMS사의 전자공학 프로그래머인 Stephen Holzer씨는 B&R로 교체하는 것이 기존 문제들을 해결하기 위한 해법이 될 것이라고 생각했다.
2010년 후반, 대만의 한 양조장에서는AMS사의 스윙 톱 마개 밀봉 장비와 함께 하위 공급업체를 통해 라인 주입기를 주문하였다. 하지만, 이 하위 공급업체에서 라인 주입기를 공급할 수 없게 되는 일이 발생했다. 장비의 성능과 사양들을 충족할 수 있는 이와 유사한 시스템을 시장에서 찾을 수 없게 되자, AMS사는 자체적으로 라인주입기를 개발하였다. 그 결과로 소형 양조장과 같이 소규모의 작업에서도 최상의 주입 상태를 보장해주는 시스템을 개발해내는데 성공했다. 이 모듈방식의 짧은 튜브 형태의 주입기의 용도는 맥주에만 국한되지 않는다. 50~120mm 사이의 직경과 180~470mm 사이의 높이의 유리나 PET 재질의 병에 담긴 어떤 액체 제품에도 적용할 수 있으며, 정확한 높이까지 계속적으로 채울 수 있는 뛰어난 정밀도도 갖추었다.

 

혁신의 촉매제
“빡빡한 마감시한에도 불구하고, 기존의 소프트웨어에 대한 부담 없이 백지 상태에서 시작할 수 있었기 때문에, 우리는 기존 업체의 장비를 교체하기 위해 이 프로젝트를 활용할 수 있었습니다. B&R은 콘셉트에 대한 적극적인 협조와 함께 평가를 위한 개발 툴을 공급해주어 우리에게 많은 도움을 주었습니다.”라고 Gazo 씨는 말했다.
새로운 시스템에 자동화 기술을 적용하는 모든 프로그래밍 작업을 위한 범용 툴로서 Automation Studio를 사용하기 때문에, AMS 사의 엔지니어들뿐만 아니라 하청 소프트웨어 개발회사인 GEMINOS Anlagebau 사의 작업도 보다 수월해졌다. “프로세스 제어나 HMI, 모션 제어 및 세이프티 기술 등 어떤 것이든 단지 하나의 툴만 구입하고 설치하면 됩니다. 더욱 중요한 것은 딱 한가지의 툴만 익히면 된다는 겁니다. 이러한 장점은 고객의 프로젝트를 매우 촉박한 상황에서 맡아서 시작하게 될 때, 정말 큰 이점으로 작용합니다.”라고Hozler 씨는 밝은 표정으로 말한다.
자동화 솔루션을 통해 이루어진 높은 수준의 통합성과 성능은 새로운 개발이 적시에 이루어질 수 있도록 대응하였기에 가능했다. 그 결과, 개발자들은 그들의 구상을 실현시키기 위해 필요했던 바로 그런 제품을 갖게 되었다.
AMS사는 앞으로 출시될 장비들에 있어 스테인리스강으로 하우징된 Power Panel 500을 콤팩트한 제어를 위한 패널로 사용할 것이다. 이들 대부분은 B&R의 Automation Runtime 운영체제와 Window의 조합을 통해 작동될 것이다. 이는 내장된 PDF도움말 설명서와 동영상을 보며 HMI를 익히는 동시에, 모든 제어 작업을 다룰 수 있게 해준다. 호환성이 높은 Window용 써드 파티 프로그램은 간단하고 안전한 원격 유지 시스템을 설치하여 사용해왔다. AMS사는 특정 사용자 접근 허가기능을 제공하기 위해서 통합된 자동응답 칩 리더기의 기능도 활용한다.

최고 성능의 분산화 시스템
POWERLINK를 통해 Power Panel 500컨트롤러는 기타 다른 자동화 시스템에 연결이 된다. 이는 X67장치가 설비 프레임에 직접적으로 설치되는 것과 마찬가지로, 중앙 제어 캐비닛과 보조 제어 캐비닛 안에 있는 X20 System으로 구성된다. 기존의 밸브 집합관은 XV모듈을 사용하여 연결되고 통합이 이루어진다.
수많은 모션 축들은 ACOPOS 서보 드라이브들을 통해 제어된다. ACOPOS 서보 드라이브는 B&R 기어박스가 연결된 8LSA 시리즈 동기 모터들을 제어하고, 책 형태의 주파수 변조 방식의 드라이브인 ACOPOSinverter P74와 함께 POWERLINK를 통해 제어된다.
“손쉬운 사용, 강력한 성능, 역동적인 모션 제어는 우리를 기대 이상이었습니다.”라고Hozler씨는 기억한다. “모션 제어 프로그래밍 환경은 조작자의 실수를 방지해주고, POWERLINK 네트워크는 사실상 자체적으로 정밀한 축 동기화 기능을 보장해줍니다.”
B&R의 최신 솔루션은 그저 표준적인 장치의 수준에 머물지 않는다. 예컨대 손을 쓰지 않고도 설정이 가능하고, 안전장치가 장착된 강화 유리 재질로 만들어진 세이프티 윈도우들과 같이 복잡한 세이프티 기능들은 openSAFETY 프로토콜을 사용한 X67모듈을 통해 SafeLOGIC컨트롤러에 연결된다. 세이프티 제어 시스템은POWERLINK를 통해 ACOPOS 드라이브들과 통신할 수 있다. 이러한 Safe Motion Control의 특징들 덕분에 케이블 확장 작업이나 진단 없이도 설비에서 작업을 중에 있는 작업자의 안전을 지켜준다.

 

자체 구매 성과
“B&R에서 제공해주는 높은 수준의 자문과 각 제품 적용에 대한 직접적인 지원이 특히 인상적이었습니다. 또한 B&R이 오스트리아 회사이기 때문에 언어장벽도 없었고, 장거리 출장에 대한 염려도 할 필요가 없습니다.”라고 Gazso 씨가 칭찬한다. 게다가, 모든 설정 관련 데이터들이 중앙 컨트롤러에 저장되어있어서 고객사의 기술자들이 제어장치, HMI 및 드라이브 구성품들을 자체적으로 교체할 수 있다. 이는 개별 장치들이 사용자 설정이나 특별한 프로그래밍 툴을 필요로 하지 않기에 가능한 일이다.
2011년 11월, B&R의 기술을 사용한 AMS사의 첫 번째 제품인 ‘Sensibar’ 라인 주입기가 독일 국제 음료산업 박람회에서 그 모습을 드러냈으며, 2012년 5월에는 대만의 생산현장에서 가동되기 시작했다. AMS사는 스윙 톱 마개 밀봉 장비와 B&R의 솔루션이 적용된 3대의 장비를 가동시켜왔다. “고객이 우리의 장비를 주문할 시, B&R 외 타사의 제어장치, HMI 및 드라이브 기술을 선택할 수 있도록 해줍니다. 하지만 이 경우, 반드시 중요한 사실 한 가지를 알려줍니다. 우리의 고객들이 놓칠 수 있는 우수한 성능과 편의성에 대해서 말이죠.”라고Gazso 씨는 말했다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 추억을 살린 자동화