automatica, 고도의 자동화로 지속 가능한 생산을 최대화

지속 가능한 생산은 다양한 연구 결과에서 환경뿐만 아니라 기업에게 이익이 되는 것으로 나타나고 있다. 자원보존 생산기술로 발생하는 비용 절감 효과는 수십억 달러(원화로 수조 원)에 이를 것으로 예상된다.

사비엔 바그너 (Sabine Wagner, AUTOMATICA PR Manager)

핵심 내용

  • 자원 보존 자동화와 유연성으로 기기 수명 연장
  • 미래 자동화 기술의 새로운 시장

오는 6월 21일부터 24일까지 뮌헨 전시장에서 열리는 automatica 2022에서는 지속 가능한 생산을 위한 자동화의 잠재력과 이를 활용하는 다양한 방법들이 공개된다. 특히 자동차 산업과 관련 산업의 생산 공정에서 적은 에너지와 자원을 사용하면서 동일한 품질을 확보하려는 자동차 기업들의 솔루션을 만날 수 있다. 많은 자동차 제조업체들이 탄소중립 공장을 만들기 위해 다양한 시도를 하고 있다. 메르세데스 벤츠는 2039년까지 완전한 탄소중립을 목표로, 현재 독일 징델핑겐에 있는 ‘Factory 56’ 파일럿 공장에서 광범위한 에너지 절약 생산기술을 테스트하고 있다. BMW와 많은 자동차 제조업체들도 이와 비슷한 목표를 설정하고 이를 실현하기 위해 노력하고 있다.

BMW는 전기 그리핑 시스템의 도입으로 에너지 소비를 90% 가까이 줄였다

폐기 대신 재 활용

로봇의 유연성이 지속 가능성을 향한 추진력이 되고 있다. 고정 컨베이어 기술이 적용된 고도로 자동화된 생산 라인은 생산된 차량 모델과 서비스 수명이 동일하다. 스마트 공장에서는 유연성이 높은 로봇과 AGV가 스테이션 간 운송을 포함하여 모든 프로세스 단계를 맡고, 모델 체인지를 간단한 재 프로그래밍을 통해 구현할 수 있다. 후속 모델이 기존 공장에서 사용하고 있는 유연하고 생산성이 높은 장비를 재 프로그래밍하여 즉시 생산할 수 있기 때문에 비용뿐만 아니라 자원도 크게 절감할 수 있다.

생산 로봇도 재 프로그래밍을 통해 서비스 수명을 연장할 수 있다. 에너지 소비와 마찬가지로 기기의 서비스 수명도 지속가능성을 결정하는 요소이다. 로봇의 경우, 자체 개발한 구동 기술로 평균을 훨씬 웃도는 서비스 수명을 제공한다. Stäubli 로봇의 페터퓌링거 전무이사는 “오래된 모델을 분해하고 수리하여 새로 업데이트하면 공정에 다시 투입해도 처음과 동일한 역학과 정밀도로 구동할 수 있습니다.”라고 밝혔다.

일본 화낙도 이러한 지속 가능성을 추구하는 회사로, 로봇의 수명을 가장 큰 강점으로 보고 있다. 실제로 현장에서 20년 넘게 사용하는 로봇들이 잘 운용되고 있어, 예비 부품을 수십 년 동안 비축하고 평생 서비스를 보장하고 있다.

경량 디자인으로 에너지 절약

자동화는 움직임을 동반하고, 모든 움직임은 에너지를 필연적으로 소모하기 때문에, 무게가 많이 나갈수록 많은 에너지가 필요하다. 따라서 지속 가능성을 최대한 달성하기 위해서는 선형 축이나 로봇, 그리퍼 같은 부품을 경량화해야 한다. 많은 기업들이 다양한 분야에서 이미 경량화 솔루션으로 지속가능성에 대응하고 있다. 알루미늄과 마그네슘 그리고 티타늄과 같은 경량 금속이나 섬유 강화 복합재료 같은 경량 소재로 전환하는 이슈는 이번 automatica의 흥미로운 주제 가운데 하나이다.

자동화의 에너지 절약

이번 automatica에서 BMW는 ‘지속가능성이 있는 자동화’라는 주제로 적용 사례를 선보일 예정이다. BMW는 뮌헨 부근 딩골핑 부품 공장에서 액슬 빔 생산에 사용되던 6축 KUKA 로봇의 공압 그리퍼를 에너지 효율적인 전기 그리퍼 시스템으로 교체했다. 섀시 및 드라이브 시스템의 사전 개발 책임자인 Roland Treitler는 이에 대해 “이제 액슬 빔 처리에서 압축 공기를 사용할 필요가 없습니다. 새로운 그리퍼는 공압식 그리퍼에 비해 90% 이상 에너지가 절감됩니다. 또한 새로운 그리퍼는 유연성이 훨씬 높아 다양한 제품에 적용할 수 있어, 새로운 모델이 들어올 때마다 그리퍼를 변경할 필요가 없습니다. 모델 체인지 이후에도 계속 사용할 수 있어 재료와 투자 비용을 모두 절약할 수 있었습니다.”라고 설명하였다. 새로운 시스템은 현재 여러 시리즈의 생산 라인에서 활용하고 있다.

자동화의 새로운 시장

한편, 자동화와 지속가능성이 결합하면서 또 다른 시장이 형성되고 있다. 일례로, e-모빌리용 배터리나 전기 모터가 대량 생산되면서 이를 위한 자동화 시장이 새로 생겼다. automatica 참가 업체인 Teamtechnik은 EOL 테스팅과 완전한 e-드라이브, e-액슬, 전기 모터와 하이브리드 드라이브의 콜라보레이션을 위한 표준화된 플랫폼을 개발했다. 이 회사는 자원과 에너지 절약에 집중하여 테스트 중인 부품 작동에 사용되는 에너지를 테스트 주기와 브레이크 테스트 중에도 회복할 수 있도록 하였다.

팀테크닉은 e-드라이브를 위한 테스트에 소요되는 에너지를 브레이크 테스트 중에도 회복할 수 있다.

디지털 트윈으로 에너지 절약

이번 automatica에서는 Bosch Rexroth 등의 전시업체들은 사용 중인 에너지 회생 테스트 벤치에서 나아가 ‘지속 가능한 자동화’의 미래를 위해 방문자에게 영감을 주고 있으며, 또 다른 흥미로운 개발 및 연구 분야인 ‘디지털 에너지 트윈을 선보일 예정이다. 자동화 조립 및 컨베이어 시스템과 같은 장비들이 개발을 마치기 전에 에너지 소비 측정에 활용되고, 나아가 반복 단계를 최적화하여 자동화를 통한 지속 가능한 생산에 한층 다가서고 있다.