리탈의 공장 디지털화

리탈의 제조 시설을 보면 미래의 공장이 어떤 모습일지 미리 볼 수 있다. 특히 에너지 효율이 높은 인클로저 냉각 장치를 제조하는 이탈리아 발레지오 공장의 제조 라인은 거의 완벽하게 디지털화되었다.

라인홀드 섀퍼(Reinhold Schäfer)

감수: ()리탈 마케팅팀 김구철 주임

스캐너가 냉각 유닛에 장착한 부품을 정확하게 파악한다.

“검은 선과 거리를 유지하도록 주의하여 주십시오.” 공장 견학 중 냉각 장치 제조 라인 4개가 있는 공장에서 이 검은 선에 다가가자 안드레 베너(리탈 제조 엔지니어링 프로젝트 매니저)가 경고를 주었다. “그 검은 선을 따라 소리가 나지 않는 무인 운반 시스템이 제조용 부품을 운반합니다.“ 사람이 가까이 접근하면 운반 차량이 즉각 정지하여 사고를 예방하지만, 작업을 중단시키고 싶어하는 사람은 없었다. 이 차량 가운데 한 대가 프레임 위에 장착된 냉각 장치를 싣고 여유 있는 속도로 다가와 작업 위치에 잠시 멈추더니, 장치를 포함한 프레임을 내려놓고 다른 곳으로 이동하였다. 이곳에서는 현재 네 개 라인이 인더스트리 4.0 개념에 따라 거의 완벽하게 제조 작업을 한다.

작업 지시서는 각 작업 위치에서 장치 사양에 맞게 불러올 수 있다.

„장치 제조 시 걸려 있는 모든 문서들은 디지털 형태로만 존재하며, 작업 주문자들이 작업장에서 바로 불러올 수 있습니다.“ 손바닥만한 작은 종이 쪽지 하나만 장치에 붙어 있었다. 이마저도 지난 연말에 모든 제조 데이터를 담고 있는 RFID 칩으로 대체될 예정이라고 한다. 리탈 관계자가 검은 선 가까이에 그의 가방을 놓으니 운반 차량이 정지하였다. 생각했던 것보다 훨씬 더 멀리서 운반 차량이 정지한다는 것을 생각하지 못했다. „여러분은 지금 차량 안전 장치가 작동하는 것을 보고 계십니다.“ (안드레 베너) 가방을 옆으로 치우자 잠시 멈췄던 차량이 자기 갈 길을 다시 찾아갔다. 다른 세 개 라인에는 아직 인쇄된 조립 설명서가 있었지만, 안드레 베너에 따르면 이 라인들은 점진적으로 바뀔 것이라고 한다.

에너지 효율성이 역할을 한다

리탈의 R&D 매니저인 토마스 슈테판이 Blue e+ 시리즈의 고효율 냉각 장치를 제조하는 것이 얼마나 중요한 일인지 설명하였다. „유럽 전역에서 약 2백만 개의 인클로저 냉각 장치가 전력망에 연결되어 있으며, 이들 냉각 장치는 2GW로 거시 경제적으로 중요한 소비 잠재력이며, 연간 약 4백만 톤의 이산화탄소 배출하고 있습니다. 발레지오 공장에서 제작하는 Blue e+ 시리즈의 냉각 장치를 사용하면 에너지 피크 소비량을 75% 정도 낮출 수 있습니다.“ 모든 냉각 장치를 새로운 시리즈로 교체하면, 에너지 소비뿐만 아니라 유럽의 CO2 배출을 현저히 낮출 수 있다. “그렇게 되면 3백만 톤의 이산화탄소가 저감됩니다. 소비전력이 훨씬 더 낮아지기 때문에 이론상으로는 중급 이상의 핵 발전소 하나를 끌 수 있습니다.“ (토마스 슈테판)

이 냉각 장치가 얼마나 효율적으로 작동하는지는 리탈의 제품을 사용하는 업체들이 증명할 수 있다고 한다. 이 장치를 이용하여 다임러는 91.2%, 아우디는 79.4%, 폴크스바겐은 76.3%, 르노는 53%의 에너지를 절감할 수 있었다고 한다. 매우 효율적으로 건설했다는 볼보의 공장도 에너지 소비 감소율은 17.1% 정도이다. 공작기계 제조사들의 경우도 이와 비슷하다. “에너지 절감률은 항상 75% 내외였습니다.“ 이 냉각 장치의 또 다른 특이 사항은 정확한 제어이다. „이 냉각 장치는 인클로저 내부의 온도를 항상 일정하게 유지합니다. 이 장치에서 히스테리시스는 0에 가깝습니다. 이는 냉각해야 할 구성품의 수명을 유지하는 데 기여합니다.“(토마스 슈테판) 전에는 히스테리시스가 5K였다. 그에 따라 구성품들이 당연히 일정한 온도 스트레스에 노출되었다.

이 새로운 장치의 기술적 핵심은 전통적인 압축 냉매 회로에 히트 파이프(Heat Pipe)를 통합한 특허 기술이다. 이를 통해 인클로저의 자연 냉각이 가능하다. 냉각 성능이 충분하지 못하면, 컴프레서가 장착된 종래의 액티브 냉각 시스템이 장치를 직접 냉각한다. 강조할 점은 이 액티브 냉각 시스템이 제어 가능하고 개별적인 요건에 맞게 설정할 수 있다는 것이다. 히트 파이프와 회전수 제어식 컴프레서 (및 팬)의 이러한 하이브리드 시스템은 에너지 소비에만 긍정적인 효과를 미치는 것이 아니다. „이전의 인클로저 냉각 장치는 필요에 따라 압축 냉매 회로를 켰다가 끄는 개폐식 제어로 작동했습니다“ (토마스 슈테판) 즉 이전의 시스템은 원하는 온도에 도달할 때까지 전부하 상태로 냉각하다가 완전히 꺼지고, 다시 온도가 올라가면 모터가 최대 출력으로 가동되어야 했다. 이는 높은 에너지 소비 외에도 모터, 팬 그리고 기타 구성품에 불필요한 부하가 가해진다는 의미이다. 또한 냉각해야 할 인클로저 구성품도 지속적으로 열 변형력에 노출되어, 결국 인클로저 구성품의 수명을 현저히 낮추게 된다.

부분 부하로 지속적인 작동

Blue e+ 장치의 경우 부분 부하로 지속적인 작동이 가능하다고 한다. 이 말은 에너지 소비는 더 줄고, 열 스트레스는 더 낮아, 모터와 팬에 대한 부하도 낮아져 서비스와 유지보수 비용이 이전보다 훨씬 낮아진다는 의미이다. 모터 출력은 인버터 기술을 통해 제어할 수 있게 되었는데, 이를 통한 긍정적인 부차적 효과도 있다. „지금까지는 각 전압 범위에 따라 각기 다른 장치로 포트폴리오를 구성해야 했는데, 이제는 인버터 기술을 통해 새 냉각 장치를 여러 전압 범위에 사용할 수 있습니다.“ (토마스 슈테판) 사용자로서는 사용 가능한 전압 범위가 어떻게 되는지 고려할 필요 없이 전세계 어느 곳이든지 이 장치를 사용할 수 있다는 의미이다.

가까운 미래에 나머지 세 개의 냉각장치 라인도 인더스트리 4.0에 적합하게 바꿀 것이다

이러한 기술적 혁신을 통해 Blue e+ 시리즈의 냉각 장치는 종전보다 훨씬 유연하게 사용할 수 있게 되었다. 리탈은 지금까지의 세분화된 모델들을 훨씬 줄일 수 있게 되었다. Blue e+의 이러한 기술적 혁신 외에 개발자들은 조작 편의성 개선에도 역점을 두었다. 새로운 세대의 리탈 냉각 장치는 전면에 스마트한 TFT 터치 디스플레이를 장착하였다. 2개 국어 디스플레이는 장치 상태를 일목요연하게 보여주어 손쉬운 조작과 구성이 가능하도록 지원한다. 에너지 절감률이 뛰어난 Blue e+ 제품군은 2015년부터 제작하였다. 이 제품은 헤르본에서 개발하였으며, 앞으로 리탈의 모든 냉각 장치는 발레지오 공장에서만 제작할 예정이어서, 앞으로 발레지오는 리탈의 냉각장치 센터가 될 것이다.

냉각 기술의 중심으로 부상하는 이탈리아

안드레 베너, 리탈 제조 엔지니어링 프로젝트 매니저 „장치 제조 시 걸려 있는 모든 문서들은 디지털 형태로만 존재하며, 작업 주문자들이 작업장에서 바로 불러올 수 있습니다.“

냉각 기술과 관련된 많은 노하우가 북 이탈리아에 집중되고 있다. 이탈리아 파두아 대학은 전세계적으로 인정받는 냉각 기술 연구 센터이다. „베네토 구역에는 유럽 전역에서 가장 많은 수의 냉각 센터 분야에 속한 업체들이 자리하고 있습니다.“(토마스 슈테판) 약 150개 업체의 생산 역량은 전체 유럽의 60%에 해당한다. 리탈도 그 곳에 수년 전부터 효율적인 냉각장치 공장을 가지고 있으며, 현재 증축과 리모델링 작업을 하고 있다. 냉각기 및 고객 맞춤 냉각 솔루션 공급자인 Kelvin사는 1985년에 설립되었고, 2000년에는 리탈이 속해 있는 Friedhelm Loh 그룹에 의해 인수되었다. 오늘날 건평 9,000m2의 리탈 발레지오 공장에는 255명이 종사하고 있다. „2015년에는 그러니깐 냉각 장치, 냉각기, 열 교환기, 열전 냉각기를 약 120,000 대를 제작하였습니다.“ (니콜라 살라디니, 리탈 이탈리아 발레지오 시스템 디렉터) 인더스트리 4.0에 적합한 제조 전략은 리탈 제조 시스템과 결합하여 많은 이점을 지닌다. „많은 종이들이 공장에서 사라졌고, 모든 문서들이 이제는 디지털 방식으로 존재합니다. 보다 투명하고, 품질은 높아졌으며, 유연성은 증가하고 공정은 더욱 안전해졌습니다. 이 모든 것이 인더스트리 4.0이 우리에게 가져다 준 결과입니다.“(니콜라 살라디니)