[B&R 제공] 밀폐된 포장으로 밀봉된 식품 및 의약품 생산과정에서 누출 테스트는 결정적인 단계다. Oxipack의 새로운 검사 장치인 Rotary는 제품에 손상없이 미세한 누출을 감지한다. 기계제작업체인 Geurtsen과 B&R 제어전문가의 긴밀한 협력을 통해 탄생한 스페셜한 솔루션은 라인을 통과하는 모든 품목을 테스트하기에 충분히 효율적이었다.

사진왼쪽부터 Wico Reineman(B&R), Pim Jobse (Oxipack), Wardo Dietrich(Machinefabriek Geurtsen)가 ‘Rotary’라고 명명된 새로운 검사 기계를 선보였다. [사진=B&R]

폐기물 감소 및 품질개선을 지속적으로 추구함에 있어 식품 및 제약업계의 기업들은 포장을 매우 중요하게 생각한다. 가장 중요한 목표 중 하나는 최대한 빨리 누출된 포장재를 제거하는 것이다. 종종 이것은 기포가 빠져나가는지 확인하기 위해 무작위 샘플을 물에 담그는 방식으로 이루어진다. 하지만 이런 수동검사는 신뢰성이 부족하고 아주 미세한 구멍을 감지할 만큼 정확하지도 않다. 수동검사에서 걸러지지 않을 만큼 작은 미세누출이라도 제품을 손상시킬 수 있을 만큼 위험성이 크기 때문에, 소비자에게 잠재적으로 이미지를 손상시키는 위험까지 초래한다.

Oxipack 누출 감지기는 혁신적인 진공기술을 바탕으로 대안적인 방법으로 개발됐다. 네덜란드 호텐(Houten)에 본사를 둔 이 회사의 Pim Jobse 테크니컬 매니저는 “이 아이디어는 매우 간단하다”라며, “두개의 고무막 사이에 제품을 놓고 모든 것을 밀봉해 진공상태를 만든다. 포장이 제대로 밀봉됐으면 아무일도 일어나지 않지만 미세 구멍이라도 있으면 진공 챔버의 압력이 계속 상승하게 된다”고 설명했다.

이 접근 방식을 사용하면 10미크론(μm)의 미세 누출까지 감지할 수 있다. 무엇보다 중요한 것은 포장을 손상시키거나 오염시키지 않고 검사를 수행하기 때문에 무작위 샘플 검사가 아닌 전수검사가 가능하다.

물 침지법처럼 진공감지도 시간이 소요된다. Jobse 매니저는 “이전까지는 하나의 전체 프로세스를 마치기까지 약 30분이 소요됐다”고 밝혔다. 이는 Oxipack 엔지니어에게 커다란 도전 과제였다. 인라인 누출 감지에 대한 시장의 요구를 충족시키기 위해서는 분당 120개를 검사해야 했다. 따라서 회사는 필요한 효율성과 가능한 최소의 설치공간을 갖춘 솔루션을 개발하기 위해 기계제작 파트너를 찾았다.

인피드 벨트와 로터리 휠은 B&R의 완전 통합된 모션 제어 시스템에 의해 완벽하게 동기화됐다. [사진=B&R]

범용 개발 환경

Oxipack은 혁신적인 개발 파트너로 Machinefabriek Geurtsen을 찾았다. 제어를 위해 이 기계제작자는 수년 동안 B&R 기술을 표준화해 왔다. Geurtsen의 Wardo Dietrich 수석 디자이너는 “B&R의 Automation Studio 플랫폼이 모든 것을 쉽게 프로그래밍하고 제어할 수 있기 때문”이라며, “시스템에 연결하기만 하면 무엇이든 통신이 가능해 프로그래머에게 익숙한 하나의 환경에서 모든 것을 수행할 수 있다”고 설명했다.

Oxipack의 Pim Jobse 테크니컬 매니저는 “10분만에 확신했다”면서, 특히 편리한 컨트롤러 진단에 깊은 인상을 받았다고 전했다. Jobse 매니저는 “모든 것이 사전 프로그래밍돼 있기 때문에 아무것도 할 필요없이 컨트롤러의 상태를 즉시 확인할 수 있다”면서, “B&R의 System Diagnostics Manager는 추천 솔루션과 함께 세부 정보에 대한 빠른 액세스를 제공한다”고 밝혔다.

설치 공간의 절감

Oxipack은 Geurtsen의 개발자들에게 원하는 것이 무엇인지에 대한 명확한 아이디어를 가지고 있었다. Geurtsen의 Wardo Dietrich 수석 디자이너는 “과거의 부정적인 경험 때문에, 캐러셀(carousel)을 개발하지 말라는 지시를 받기도 했다”고 전했다. 이에 여러 대안을 검토했지만, 결국 거의 모든 아이디어가 비용이 많이 드는 것으로 드러났고, 캐러셀이 최선의 선택이었다. 다만 Oxipack이 이전에 사용했던 수평 회전식 캐러셀 대신 대관람차(Ferris wheel)처럼 옆으로 뒤집어 필요한 바닥 공간을 크게 줄였다.

‘The Rotary’라고 불리는 이 솔루션에는 최대 12개의 측정 챔버가 있다. 각 제품이 Rotary에 회전해 들어가면 챔버에서 공기가 배출되고 측정이 수행된다. 출발 지점으로 돌아가면 포장 상태가 좋은지 거부돼야 하는지 분명해지고, 제품은 해당 벨트위로 미끄러진다.

아울러 Geurtsen은 벨트가 계속 전진하는 동안 마지막 순간에 다시 후퇴하는 셔틀 컨베이어를 선택했다. Dietrich 수석 디자이너는 “이는 제품을 조용하고 깔끔하게 제자리에 떨어뜨린다”면서, “인피드가 회전하는 휠 속으로 들어가면서 작업시간 동기화가 실현됐다”고 전했다.

광범위한 테스트와 협업을 통해 Geurtsen과 B&R은 성공적인 솔루션에 도달했다. 인피드 벨트와 로터리 휠의 완벽한 동기화는 서보 드라이브, 인버터 및 세이프티 기술을 포함하는 B&R의 완전 통합된 모션 제어 시스템을 통해 가능했다. Rotary의 제어는 단일 디바이스에서 HMI와 PC기반 제어를 결합한 B&R Panel PC 2100에 의해 처리된다. Jobse 테크니컬 매니저는 “B&R의 mapp Technology 툴킷에서 소프트웨어 컴포넌트를 사용해 인피드 셔틀 컨베이어를 복잡한 계산없이 다양한 포장작업을 위한 설정이 가능하다”면서, “몇 가지 주요 파라미터를 설정하는 것은 매우 간단하다”고 말했다.

레시피 처리를 위해 mapp 컴포넌트를 사용하면 기계 작동자는 다양한 크기와 무게의 제품간에도 빠르고 쉽게 전환할 수 있다. 센서를 사용해 제품 파라미터를 자동으로 결정해 동시에 여러 제품을 조합해 처리하는 것도 가능하다.

Oxipack과 Geurtsen이 개발한 첫 번째 제품은 테스트를 위해 이탈리아 고객에게 갔다. Jobse 테크니컬 매니저는 “현재의 설정에서는 분당 20개의 제품을 확인할 수 있다”면서, “이것이 바로 모듈러 디자인이 빛를 발하는 부분”이라고 말했다. 이어 “포장 라인의 공간에 심각한 영향을 주지 않고 5개의 휠을 쉽게 추가할 수도 있다”고 강조했다.

[최종윤 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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