대형 자율주행차량인 이동식 클린룸

제약산업의 의약품 제조는 멸균상태에서 진행되기 때문에 클린룸에 상당히 까다로운 요건이 적용된다. 소프트웨어, 컨트롤러, 구동기술, 에너지 전달로 이루어지는 새로운 자동화 솔루션이 고객의 요건을 충족해야 한다.

하이코 퓔러(Heiko Füller): SEW-Eurodrive GmbH & Co KG 마켓 매니저

의약품 제조는 EU 위원회와 미국의 FDA가 제시하는 엄격한 가이드라인을 통과해야 한다. 심장과 암 치료 신약을 제조하는 벨기에의 한 제약회사는 FDA의 높은 기준을 준수하기 위해 비멸균 근원으로 인간 요소를 배제하고 완전한 자동화생산을 구현하기 위해 SEW-Eurodrive의 자동화 솔루션 Movi-C를 선택하였다

프로세스 솔루션은 까다로운 한계 조건을 충족해야 한다

독일 쾰른지역 휘르트에 위치한 GEA Lyophil은 전 세계적으로 의약품 제조사에 시스템을 공급하는 회사이다. 국제적으로 활동하고 있는 GEA는 최근 시장에서의 공정기술과 까다로운 생산을 위한 컴포넌트에 집중하고 있으며, 전세계적으로 18,000명의 직원이 근무하고 있고, 2017년에는 46억 유로(한화로 약 6조원)의 매출을 올렸다.

GEA에게 제시된 과제는 기존 시스템의 프로세스로 향후 10년 내지 20년 동안 유지할 수 있도록 확장하고 통합하는 것으로 이에 대한 해결책을 제시하였다. GEA 일렉트릭 엔지니어링팀 리더인 미하엘 그로트는 이동식 클린룸의 에너지 공급은 여러 가지 이유에서 비접촉으로 이뤄져야 한다고 설명하였다. „접촉은 마모와 모든 오염의 근원이 됩니다. 에너지 공급은 비접촉으로 이뤄져야 합니다.“(미하엘 그로트) GEA 엔지니어링팀은 이번 과제를 위하여 토털 솔루션을 제공하는 공급업체를 시장에서 찾고 있었다.

소프트웨어, 컨트롤러, 구동 시스템 그리고 에너지 공급 시스템을 원스톱으로

자동화 키트 Movi-C는 장착 공간이 매우 협소한 경우에 올바른 선택이다. 사진은 Movi-C Controller power와 공급 모듈, 축 모듈(앞 좌측)을 포함한 다축 시스템 Movidrive

여기에서 충족해야 하는 한계조건은 두 가지가 있다. 먼저 소프트웨어, 컨트롤러, 구동 시스템, 에너지 공급 시스템 등 모든 것이 원스톱으로 이뤄져야 한다. 이 원리는 GEA 전문가들에게 매우 중요한 요건이다. „이를 통해 프로젝트의 복잡성을 제거하고, 납품업체들 사이에서 중재역할을 하지 않아도 됩니다.“(미하엘 그로트) 또 하나는 „이동식 어플리케이션의 공간이 작기 때문에 컨트롤러와 변환기도 콤팩트해야 합니다.“ (안네 게를라하, GEA Lyophil의 전기 엔지니어)

GEA는 이러한 한계조건에 적합한 SEW-Eurodrive의 자동화 솔루션 Movi-C를 선택하였다. 이 제품은 공간이 협소한 여건에서 필요한 기능과 성능을 모두 갖추고 있었다. „이 모델은 위에서 언급한 모든 요건을 충족하는 솔루션입니다.“(안네 게를라하)

독일 서부 랑엔펠트에 있는 SEW-Eurodrive 테크놀로지 센터에는 출장업무와 모든 조회내용을 조정하는 담당자가 있다. 이 담당자는 GEA와 고객을 브루흐잘에 있는 SEW-Eurodrive로 안내하였다. „SEW-Eurodrive를 방문하면서 큰 도움이 되었습니다. 고객은 솔루션의 기능에 만족하였고 확신을 갖게 되었습니다.“(안네 게를라하) 결국 SEW 솔루션을 선택하고 벨기에의 고객에게 최종 납품하고 작동을 개시할 수 있었다.

이동식 클린룸 내 자동화된 핸들링

무접촉 에너지 공급은 Movitrans 시스템을 통해 실현된다. 총 22개의 고정 컨버터가 클린룸 내 라인 케이블로 무접촉 에너지를 공급한다.

시운전이 해당 제약회사 제조공장의 새로운 클린룸에서 이뤄졌다. 관건은 기존의 클린룸이었고, 새로운 클린룸 영역으로 이동이 가능한 최대 4개의 이동식 클린룸이 있었다. 이 이동식 클린룸은 건조, 주입, 후가공까지 배치된 제조 핸들링을 전자동으로 진행한다. 이동식 클린룸은 비살균 근원인 인간요소와 구성요소의 마모를 원천적으로 배제하고, 대기영역 사이에서 약 150m 구간을 이동한다. 9.5t의 이동식 클린룸 내부에서 건조시스템이 전자동으로 언로딩되고, 운반 트레이가 바이알과 함께 라벨링과 상자작업을 위해 컨베이어 벨트로 전달된다. 이때 이동식 클린룸은 X 방향과 Y 방향으로 이동하며 프로젝트 단계에서 유연하게 확장할 수 있다. 현재 실행된 솔루션에는 네 개의 이동식 클린룸으로 확장하기 위해 기존 인프라(레일이나 무접촉 에너지 전달, 통신)에 추가적인 조치가 필요 없다.

10kW 전원공급은 자동화 키트 Movi-C의 구성 요소인 다축 변환기 Movidrive modular에 전압을 공급한다. DC 버스바에는 무접촉 에너지 전달시스템인 Movitrans가 연결되며, 이 시스템은 바닥의 라인 케이블을 통해 에너지를 공급한다. 주행 방향과 차량 별로 THM10E 타입의 평평한 전달헤드 10개가 에너지를 수용하며 다섯 개의 조정 액추에이터 TPM12B를 통해 이동식 운반 유닛의 시스템 구성요소인 이동식 클린룸에 에너지를 공급한다. 다축 시스템 Movidrive modular는 공기 공급을 위한 6개 드라이브는 이동식 클린룸 안에 있다. 이 드라이브는 자동화 시스템에 통합되어 Movitrans를 통해 약 7kW을 지속적으로 공급받는다.

Movi-C Controller power UHX85A-R는 양쪽 주행 드라이브와 하중을 수용하는 스트로크 드라이브 및 보조 드라이브를 제어하고 여섯 개의 이중 축모듈과 단일 축모듈은 총 13개의 차량 축을 제어한다. Movidrive 모듈러 시스템의 이중 축모듈 MDD90A는 메인 드라이브와 횡방향 운동을 위한 드라이브를 구동하며, 단일 축모듈 MDA90A는 차량의 스트로크 드라이브를 담당한다. 또 다른 이중 축모듈인 MDD90A는 차량 내에서 운반트레이를 움직인다.

클린룸 내 주행과 스트로크를 위한 구동기술

이동식 클린룸은 바닥의 라인 케이블과 각 10개의 평평한 전달 헤드를 통해 접촉 없이 에너지를 공급받는다. 바코드 리니어 측정센서가 차량의 최종위치를 파악한다.

메인 드라이브를 위한 이중 축모듈을 통해 서보평행샤프트 헬리컬기어모터 FA57BCMPZ71S가 2kW로 구동되고, 횡방향 이동을 담당하는 서보베벨 기어모터 KA57BCMPZ71S 역시 2kW를 공급받는다. 이 드라이브들은 이동식 클린룸을 450mm/s의 속도로 이동하고 가속은 0.25m/s2이다.

스트로크를 위한 단일 축모듈은 FA37BCMP63M를 구동한다. 이 모터로 9.5t 무게의 차량이 10mm/s로 움직인다. 운반 트레이는 네 개의 서보베벨 기어모터 KA19CMP50S를 통해 이동하는데 운반 트레이는 최대 650kg의 무게로 이동 속도는 20초 당 1,000 mm이고, 가속은 0.1m/s2이다.

GEA와 고객 제약회사는 설치하고 작동하는 단계에서 자동화 키트 Movi-C의 장점을 인식하고, 이러한 기술 플랫폼과 엔지니어링 프로세스, 현장에서 SEW-Eurodrive의 지원을 통해 차량의 연속 제작을 위한 초석을 놓았으며, Movi-C는 파일럿 단계에서 자신의 장점을 발휘하였다. „우리는 SEW의 기술과 지원에 상당히 만족하고 있습니다.“(미하엘 그로트)

MM INFO
키트로 이루어진 토털 솔루션

Movi-C는 자동화를 위한 토털 솔루션으로, 인버터, 기어, 모터, 컨트롤러, 엔지니어링 소프트웨어 등을 포함한다. 이 솔루션으로 1축 어플리케이션에서 상위 PLC를 포함한 복잡한 다축 어플리케이션까지 다양한 시나리오를 구현할 수 있다.