제품을 보호하는 포장

인간은 수 천년 전부터 식품이나 귀중한 물건을 외부로부터 보호하기 위해 다양한 포장방법을 이용하였다. 이는 오늘날까지도 달라진 것이 거의 없다. 제조 산업과 기계 제조업에서도 포장의 목적은 운반물품을 보호하는 것이다. 그렇다면 어떤 포장 프로세스가 올바른 방법인가? 물품이 손상되지 않도록 포장하고, 이 포장재를 잘 제거할 수 있는 방법은 무엇인가?

베네딕트 호프만(Benedikt Hofmann)

칩을 넣는 백이나 선적 컨테이너, 블리스터 포장은 우리의 삶에서 뗄래야 뗄 수 없는 일부분으로 자리 잡고 있다. 모든 산업은 포장을 통해 제품을 표현하고, 제품을 보호하기 위해 노력하고 있다. 이는 소비재에만 해당하는 것이 아니며 모든 산업 영역에도 해당되는 사안이다. 구성품, 예비 부품, 시스템 전체도 공정을 효율적으로 진행하기 위해, 또 운반 물품을 최대한 보호하기 위해 포장을 이용한다. 이는 제품의 유형, 크기, 양에 따라 다양한 프로세스와 포장 방법이 제공되며, 고도로 자동화된 포장 설비에서 개별적인 수동 작업에까지 이른다.

소형 부품 포장

대부분 소비재나 산업제품의 포장은 기계로 취급 가능한 주로 소형 부품과 관련이 있다. 예를 들면 전기전자 반제품, 기계 콤포넌트 그리고 화학물 용기가 그런 경우이다. 제조공정이 까다롭고, 고가의 민감한 제품들 그리고 제때에 생산 공정에 투입해야 하는 부품들도 종종 있다. “공정 체인의 모든 관련자들, 즉 생산자, 발송자, 도매업체, 또는 고객들에게 있어서 가장 중요한 것은 제품 보호입니다. 운반, 환적 또는 보관 중인 물품은 손상될 위험도가 매우 높습니다. 이런 물품은 또 다른 기후와 환경에 노출되기도 합니다. 따라서 고도로 산업화된 포장 공정에서 법적 규정과 분야별 표준을 충족하며, 제품을 소중하게 보호하는 포장은 반드시 필요합니다. “ (발레스카 혹스, Multivac 기업 마케팅 수석 이사)

포장기가 산업 분야에서 어떤 기능을 수행해야 하는지, 이에 대한 문제에 파고들기 위해, 기업들의 요건을 들여다보는 것이 도움이 될 수 있다. 기계 콤포넌트나 구성품 제조사들은 넓은 스펙트럼의 제품을 사용하는 경우가 많아, 시장에는 다양한 조성과 포장 크기 다양한 포장재가 나와 있다. 생산량이 매우 높고, 핸들링이 견고하며, 기계 조작에 시간이 많이 필요하지 않아야 한다. 공장에서는 보통 포장기 한 대로 다양한 사양을 취급한다.

„이로부터 도출되는 요건들을 Multivac은 고효율 포장 솔루션으로 커버합니다. 동시에 최대한 융통성 있고, 가용성이 높으며, 쉽게 조작할 수 있고 또한 최대한의 공정 안정성을 제공합니다.“(혹스) 산업 제품 제조사들은 포장 공정이 생산 공장 바로 뒤에 이어지기 때문에 신뢰성과 정비 용이성에 큰 가치를 둔다. 기계 가동 중지는 비용을 초래하기 때문이다. 또 다른 중요한 측면은 낮은 마진으로 인한 경제성과 기업의 경쟁력이다. 즉 많은 산업 분야에서 포장 공정을 필요에 맞추어 조정하고, 효율성과 자동화 정도의 측면에서 모든 최적화 잠재력을 십분 활용하며 그와 함께 경제성을 개선하는 것이 중요하다. 이러한 요건을 달성할 수 있는 방법으로 적합한 기계와 사양 옵션을 선택하는 것에서 올바른 포장 기술과 성형기, 실링기, 절삭기 등에 대한 교체 시스템과 공급 시스템, 핸들링 모듈, 라벨기 그리고 컨트롤 시스템에 이르기까지 그 폭이 넓다.

로봇이 적재하는 경우

자동 팔레타이징 시스템은 처리량이 적은 경우에도 장점을 제공할 수 있다.

앞으로, 소형 부품을 포장하는 경우 자동화된 시스템이 소형 부품을 팔레트 등의 로딩 캐리어에 정확한 배치를 담당하게 될 것이다. 이는 효율적인 생산과 잦은 제품 교체 때문이 아니며 인간 공학적 관점과 인력의 고령화 때문이라 할 수 있다. Ro-Ber Industrieroboter의 매니저인 엘마 슈퇴브는 지금까지 이런 사실이 산업 현장에서 무시되어 왔다고 한다. 팔레타이징/디팔레타이징 어플리케이션과 피킹 어플리케이션은 제조 산업에서 항상 뒷전으로 밀렸다고 한다. „일반적으로 산업 현장에서 핸들링 어플리케이션은 박스 제품, 통, 캔을 취급하거나, 컨테이너 취급을 기준으로 합니다. 하지만 제조 산업에서 제품 스펙트럼은 매우 광범위합니다.“(엘마 슈퇴브) 그는 대형 스위치 제조업이 상품 입고 절차를 예로 들었다. 그 회사에서는 반제품이 들어있는 개별 중량 최대 40kg인 컨테이너를 팔레트에서 내려야 했는데, 전체 질량이 컨테이너 내부에서 균일하지 않아서, 그리핑 기술이 더욱 복잡할 수 있었다. 상품 출고 시 이 컨테이너는 완제품으로 채워지고 중앙 발송 센터로 배송하기 위해 다시 팔레타이징하게 된다. 하나의 로봇 시스템이 팔레타이징과 디팔레타이징 작업을 하고 빈 팔레트 관리까지 맡는다. „물론 이런 시스템은 고객의 데이터 기술 환경에 연결하여 온라인으로 재고를 관리할 수 있습니다.“(엘마 슈퇴브) 이 시스템에서 얻을 수 있는 큰 장점은 제조 산업 영역의 어플리케이션이 식품 산업과 음료 산업의 어플리케이션과 크게 다르지 않다는 점이다. 이러한 핸들링 시스템을 가장 강력하게 사용하는 분야에서 이 기술을 옮겨올 수 있다. „차이점이라면 산업 환경에서 취급하는 물품들이 상자, 통, 컨테이너와 같이 대체로 무겁다는 것입니다. 또한 분진 발생, 극심한 주변 온도 또는 주변 온도의 변화 등으로 환경 조건이 부분적으로 더 열악하다는 것입니다.“(엘마 슈퇴브)

엘마 슈퇴브에 따르면 그러한 시스템이 어떤 경우에 어떤 업체에 의미가 있는지는 말하기가 쉽지 않다. 중요한 것은 정확한 프로세스 분석이다. 일분 당 근소한 양의 상자만 팔레타이징 하는 경우는 자동화까지 할 필요가 없을 것이다. 이러한 사례도 실질적인 팔레타이징을 고려할 필요가 있다. 품목을 자주 바꾼다거나 팔레트 유형을 바꾸는 경우 그리고 라벨링이 다양하고 많은 경우에 자동화 시스템이 가치가 있을 수 있다. 인간 공학 주제도 여기서 중요한 역할을 하며 인간 공학 측면에서 팔레타이징 시스템의 필요성을 주장할 수 있다.

포장재로서 많은 장점을 지닌 목재

목재는 사실 B2C 영역에서 거의 완전히 사라진 재료임에도 불구하고 업체들은 크고 무거운 부품을 포장해야 하는 경우 목재를 사용하는 경우는 빈번하다. 이유는 간단하다. 목재는 다른 재료에 비해 가성비가 뛰어나고 더 중요한 것은 “맞춤 포장”을 하기에 적합하다는 것이다. “목재는 어떤 치수의 운반 포장 수단도 쉽게 제작할 수 있습니다. 목재가 고정된 치수로 정해져 있지 않기 때문입니다. 따라서 여러 번 사용한 플라이 우드를 톱으로 자르고, 큰 치수로 재생해야 하는 경우에도 정확하게 맞추면 됩니다.“(얀 쿠르트, 목재 포장재, 팔레트, 수출 포장 협회(HPE) 매니저) 낱개 합판을 적절히 재단한 후 맞춘 원목 재질의 구성물도 비슷하다. 즉 포장해야 할 물품의 치수와 관련하여 목재는 매우 유연성을 갖는다. 또한 무게가 가벼워 동적 속성이 매우 우수하다.

관건은 개별 포장이다. 고객들은 포장할 물품에 대한 정확한 정보를 필요로 한다. 정확한 치수 외에 무게, 정확한 무게 중심, 가능한 고정점도 중요하다. „무게 중심이 있는 곳에서 포장 구조 계산을 강화해야 합니다. 또한 기계를 운반하고 환적하는 방법과 어떤 운반 수단을 이용하여 어디로 가는지도 중요합니다.“ (얀 쿠르트) 선박 위에서는 트럭에서 부가되는 힘과 다른 힘이 포장물에 가해진다. 상자를 크레인으로 들어올려야 하는 경우 대체로 특수한 슬링 포인트가 필요하며 이를 고려해야 한다. 포장된 부품의 이동 여정이 다소 길고 습기에 노출될 수 있다면 (여러 기후대를 거쳐 운반), 방청 처리도 매우 중요하다.

매우 유용한 „조수“

제품 취급 시, 포장(예, 카드보드 박스 또는 목재 상자) 안으로 제품을 넣거나 포장재 안에서 제품을 움직일 경우, 핸들링 장치가 유용한 도움이 된다. 인간 공학적으로 까다로운 작업 조건일수록 더욱 그렇다. „이런 경우 이미 언급한 자동화된 솔루션 외에 수동 리프팅 수단이 요긴하게 사용될 수 있다. 잦은 빈도로 작은 화물들을 들어 올릴 경우 작업자의 부담을 덜어주고, 작업자의 피로를 줄이며 건강 유지에 도움이 됩니다. 그리퍼 하나로 일정 수준까지 다양한 가공물을 취급할 수 있어 높은 융통성을 보장합니다.“ (클라우스 디터 슈바벤탄, Schmalz 비즈니스 개발 및 운반 프로세스 진공 핸들링 시스템 책임자)

슈말츠의 클라우스 디터 슈바벤탄에 의하면 진공 기술은 짧은 시간 내에 많은 화물을 환적해야 하는 경우에 매우 유익하다. Schmalz 장비에서 수동으로 들어 올려야 하는 화물의 무게는 최대 750kg이고, 어떤 유형의 진공 리프터를 사용해야 할지를 정할 수 있다. 화물 무게가 무겁거나 가공물 치수가 큰 경우에는 자동화된 진공 그리핑 시스템을 사용하는 것이 합리적이다. 충분한 진공 레벨을 생성할 수 없으면 진공 시스템을 일반적으로 사용하는 것은 어렵다. 예를 들어 화물이 너무 무겁거나, 공작물에 구멍이 있거나 또는 그리핑할 수 있는 면이 너무 작은 경우 진공상태를 형성하기가 매우 어렵다. Schmalz는 가능한 많은 수의 다양한 제품을 “그리핑”하기 위해 다양한 지오메트리와 크기의 수많은 그리퍼를 갖추고 있다. 또한 신속 교체 어댑터를 이용하면 공구 없이도 단시간에 그리퍼를 교체할 수 있으며, 개별 맞춤 진공 콤포넌트도 제작할 수 있다. “자동화된 공정에서 슈말츠 진공 그리퍼는 포장기 등에 바로 장착할 수 있습니다. 또한 평면 그리핑 시스템은 매우 유연하여, 전체 층, 부분 층 그리고 팔레트 중간 층 등 모두 하나의 그리퍼로 취급할 수 있습니다.“ (클라우스 디터 슈바벤탄)

미래는 어떤 모습일까

미래에 대한 전망은 각 분야마다 천차만별이다. Multivac, Ro-Ber, Schmalz에서는 이미 오래 전부터 네트워크로 연결된 생산 환경이 주요 이슈이다. 이 시스템은 완전한 소프트웨어 아키텍처에 연결되어야 하고 무엇보다 진보적인 센서를 통해 “스마트“해져야 한다. 이 가운데 많은 부분이 지금 가능하고 실제 체험 가능한 현실이다. 특히 모든 콤포넌트를 네트워킹하는 최신 컨트롤 시스템을 꼽을 수 있다.

목재 운반 상자와 목재 팔레트는 부품이 크거나 전체 시스템을 운반하는 경우에 사용한다.

HPE 회원사가 생산하는 목재 상자는 미래에도 당연히 운영 시스템을 이용할 수는 없다. 하지만 이 부분에도 최신기술은 적용될 것이다. „당사는 수출 포장물을 설계하고 정적 계산하기 위한 소프트웨어를 개발 중입니다. 당사는 지금도 고객으로부터 데이터 트랜스퍼를 통해 포장물에 대한 정보를 미리 받고 있으며, 이러한 정보는 자체 시스템에 저장됩니다.“(얀 쿠르트) 내년부터는 이 데이터가 Case Express 소프트웨어로 이동하며, 이 소프트웨어는 연산 후 설계 데이터는 구성품 제작을 위해 목재 가공 기계에 전송한다. 고객들은 또한 데이터 트랜스퍼를 통해 통계 증거를 받는다 이런 방식으로 이 포장 산업도 인더스트리 4.0의 한 가운데 있을 것이다.

포장산업에 만능은 없지만, 각각의 요건에 알맞은 솔루션은 많다.

베네딕트 호프만(Benedikt Hofmann), 물질 흐름 에디터