CASE STUDY②–Amtex社·OEM BE社
지능형 모터 제어 에너지 절감 최고 50% 실현
로크웰 오토메이션의 지능형 모터 제어는 제조업체가 에너지 사용을 감사, 모니터, 보고, 그리고 최적화할 수 있게 한다. 이 솔루션은 시설물의 에너지 비용이 고정되어 있는지, 가변적인지 상관없이 제조업체가 효율적인 에너지 절약 프로그램을 구성하고 관리할 수 있는 방법을 제시 할 수 있다.
김유리 로크웰 오토메이션 코리아 마케팅팀
많은 제조업체는 지속 가능성은 최소한의 에너지와 자원을 사용하고 재활용과 같은 프로그램을 통해 쓰레기를 최소화하는 생산 프로세스와 기술을 포함 하고 있는 것으로 생각한다. 그러한 생각도 틀린 것은 아니지만 지속 가능한 생산은 그 이상의 의미를 가지고 있다. 이것은 에너지 효율과 배출 제어와 같 은‘Green’이슈를 설명하고 있는 용어이다. 또한 원자재 사용 감소, 작업장 안전, 제품 안전성, 신뢰성, 그리고‘역 공급 사슬’에서의 산업 쓰레기 재사용과 같은 사항을 포함하고 있다.
에너지 비용이 지속적으로 불안정한 상태에서, 지속 가능한 제조는 사회적인 책임일 뿐만 아니라 공장의 에너지 효율 솔루션을 통해 실행해야 하는 재정상의 필수 조건이기도 하다. 제조업체가 에너지와 생산 효율을 경제적 퇴보기에 최적 화하는 것은 경기 상승이 증가된 수요로 매출이 늘어나지만 잠재적으로는 마진 이적어질때, 특히 경기 불황시에 장기적인 이점을 제공할 수 있다.
그렇게 함으로써 시설물의 에너지 비용이 고정되어 있는가 또는 가변적인가와는 상관없이 제조업체가 효율적인 에너지 절약 프로그램을 구성하고 관리할 수 있는 방법을 제시 할 수 있다.
지능형 모터 제어 솔루션은 공장이 결정을 내릴 수 있도록 생산량으로부터 산출된 데이터를 제공한다. 또한 이것은 공정 중단이나 모터 손상을 방지하는 데 도움이 되는 정보를 제공한다. 추가적으로, 이것은 제조업체가 더 치밀한 전력 제어를 계획하고, 프로그래밍을 쉽게 하며, 데이터 기반 신뢰성을 높일 수 있도록 돕는다. 가변 주파수 드라이브 (VFDs), 지능형 소프트웨어, 그리고 네트워크 모터 제어 센터를 포함하는 지능형 모터 제어의 기반인 기술은 에너지 사용과 운영 효율에 대해 즉각적으로 측정할 수 있는 지속 가능한 영향을 제공한다.
에너지 절감을 위한 노력
소프트 스타터와 VFDs는 중요한 에너지 효율성을 높일 수 있다. 잠재적 에너지 비용 절감은 모터 시동과 운전을 위해 전달되는 에너지 효율을 개선함으로써 얻어질 수 있다. 예를 들면, 오하이오주에 있는 미국의 시립 용수 부서는 하루 동안 잦은 펌프 시동에 따라 지나치게 높은 전기 비용을 경험했다. 모터를 제어하고 정확한 수압을 제공하기 위해 Allen-Bradley VFD를 설치한 후, 이 도시는 상당한 에너지 절감을 달성했다.
VFD를 사용하여 단지 20%의 속도와 흐름을 낮춤으로써, 제조업체는 상당한 에너지 절감을 달성할 수 있다. 만일 이러한 감소가 공정에 영향을 미치지 않는다면, 50%까지 에너지 사용을 줄일 수 있다. 많은 운영에서, 이것은 상당한 에너지 절감을 가져와 생산비용을 절감시키고 있다.
로크웰 오토메이션의 Power Control 부서의 부사장이며 총괄 관리자인 Michael Laszkiewicz는 로크웰 오토메이션의 고성능 PAC와 진보된 에너지 관리 소프트웨어는 에너지 절감을 극대화하기 위해 필요한 분석과 제 어를 도움을 주고 있다고 설명한다. 
이러한 에너지 관리 소프트웨어는 모든 전력 변수에 대해 중앙집중식 데이터베이스로서의 역할을 한다. 이것은 표준 웹 브라우저를 사용하는 다양한 지역에서 하나의 시설물 내에 또는 다수의 시설물에 걸쳐 평가될 수 있다. Raw data에서 추출한 정보에서 어떤 ‘문제’를 찾아낼 수 있으며, 적절하고 정확한 조치를 결정할 수 있게 한다.
지속 가능한 제조 위한 솔루션
2년 전에, 라틴 아메리카의 개발자이자 다양한 화학제품의 마케터인 Amtex는 콜롬비아 메델린에 있는 자신의 공장 생산 시스템을 현대화했으며 셀루로스로 만들어진 음이온 폴리머가 Amtex의 가장 중요한 제품이다.
이 회사는 광산·종이·음식·치약·세라믹·세제·페인트, 그리고 직물에서 사용되는 식물성 안정제인 8,200톤의 CMC를 생산한다. 그러나 생산 시스템은 증가된 에너지 소비, 누출, 유압 커플러의 오일 누출, 그리고 생산 휴지기간에 따라 비효율적이 됐다.
압착기와 한 대의 리엑터에 대해 두 대의 Allen-Bradley PowerFlex 700 인버터 구입을 포함한 포괄적인 솔루션이 도입됐다. 드라이브의 품질과 ROI는 Amtex가 로크웰 오토메이션을 선택하게 된 중요한 이유이다.
Amtex의 공장장인 Alvaro Arango는“우리는 2,300kg의 셀룰로스 원자재를 가진 25,000 lt 용량의 두 대의 리엑터를 사용했다. 이때, 우리는 2,550kg을 리엑터에 넣어 6%까지 생산성 증가(500톤 /연)를 얻었다. 이것은 에너지 소비와 노동력 측면에서 동일한 자원을 활용하면서도 더 많은 이익을 가져올 것이다.
또한 우리는 공정의 대부분 단계에서 60Hz에서 43Hz로 반응기 속도를 줄여 약 15%의 에너지를 절약했다”고 말했다. 또한 Amtex는 주파수 변환기를 설치했으며 이것은 제조업체가 전력 전송을 위한 유압 커플링 사용을 멈추게 했다. Arango에 따르면, 이것은 오일과 열 퓨즈에 관련된 월간 약 1,000 달러의 절감을 가져왔다. 또한 뜨거운 오일이 더 이상 유압 커플링으로부터 누출 되지 않기 때문에 안전도 개선됐다.
로크웰 오토메이션 솔루션을 적용한 후에, Amtex는 드라이브의 소프트 스타팅 능력 덕분에 전기 사용 감소와 기계 마모를 줄일 수 있었다고 보고했다. 가변 속도 드라이브의 적용은 유압 커플러에서 발생된 주파수 유지보수를 줄이고 있다. 또한 이것은 모터의 주기적 셧다운을 줄이는데 도움이 되며 이는 생산성 증대로 이어졌다. 마지막으로, 속도 변화는 공정 시간을 최소화하는 데 도움이 되고 추가적인 생산 개선을 가져왔다.
Arango는“우리는 장기간 시장성을 유지해왔으며 우리의 성공 비밀 중의 하나는 지속 가능성의 적용과 더 큰 경쟁력을 가진 확실한 솔루션을 도입한 것”이라고 말했다.
지속 가능한 시스템 제어
타리오 브램프톤의 OEM Brampton Engineering(BE)은 35년 동안 브라운 필름 업계에서 세계적 혁신을 주도해왔다. 이 회사의 기계들은 특히 식품점에서 고기를 포장하기 위한 플라스틱과 같은 식약품 보호 필름을 생산하고 있다. 이 필름은 제품 보관 기관을 연장시키고 고객의 관심을 끌게 한다.
융통성 있는 장비 설계는 가능한 빨리 높은 품질의 브라운 필름을 생산하여 고객의 요구사항을 충족시키기 위해서는 필수적이다. 이 회사는 효율적인 생산을 통한 단순화된 프로그래밍과 통합, 더 빨라진 설계 시간과 개선된 문제 해결 능력을 필요로 했다.
BE의 마케팅 관리자인 Adolfo Edgar는“우리 장비에 의해 처리된 플라스틱 수지는 대부분 비 재생 자원으로 만들어진 것”이라고 설명했다. 이들은 생산, 운송을 위한, 그리고 식약품 제품의 유효 기간을 늘리는 배리어 필름을 만들기 위한 공정에 에너지가 사용된다.
Edgar는“우리의 생산라인이 효율적으로 됨에 따라, 우리 고객들은 더 적은 원자재를 소비하고 운송비용을 절약해, 제작 공정에 적은 에너지를 사용하는 포장재를 생산할 수 있게 됐다”고 설명했다.
BE의 생산 요구사항을 충족시키기 위해, 로크웰 오토메이션 엔지니어들은 Allen-Bradley ControlLogixTM PAC를 포함하는 로크웰 오토메이션 Integrated Architecture 솔루션을 권했다. 전형적인 제어 구조와 달리, ControlLogix PAC는 완전한 통합성과 전체적인 자동화를 위한 확장 가능한 솔루션을 제공했다. 이산, 모션, 프로세스 제어, 배치 드라이브 시스템과 세이프티 솔루션은 단일 제어 플랫폼, 개발 환경, 그리고통신프로토콜을사용한다.
PAC는 플라스틱 펠렛을 다층 용융 시트로 녹이는 사출기로부터 냉각된 필름을 수집하는 와인더까지 전체 시스템을 다루고 있다. 로크웰 Software RSLogixTM 5000 소프트웨어의 가장 최신 버전으로 프로그램 된 Control- Logix PAC는 개별 기계 구성부품에 대한 완전한 통합화 된 접근을 제공한다. PAC는 Allen-Bradley PanelViewTM HMI, Allen-Bradley PowerFlex 700 인 버터, 그리고 Allen-Bradley POINT I/OTM module과 연결된다.
Edgar는“우리가 지속 가능한 생산 솔루션을 결정할 때, 큰 그림을 그리고 모든 변수들을 고려하는 것이 중요했다. 우리가 주요 장비에 투자를 할 때, 장비 구입비용뿐만 아니라 수명에 걸친 운영비용을 고려하는 것이 중요했다” 고 설명했다. 이들 비용들은 간과하기 쉽지만, 수익성과 금전적 손실이라는 큰 결과의 차이를 가져올 수 있다.
맑고 강한 이상적인 필름 두께를 위해 필요한 모터제어 요구사항을 달성하기 위해서, PowerFlex 700 인버터는 정확한 토크와 속도 제어를 제공한다. BE는 프리미어 통합으로부터 혜택을 보았으며, 이것은 엔지니어가 ControlLogix PAC가 장착된 PowerFlex 인터버를 통합할 수 있게 한다.
이러한 통합적 접근은 드라이브 설정 시간을 줄이고 PowerFlex 인버터와 많은 구형 Allen-Bradley 드라이브의 사용자들이 드라이브 시스템 구성, 운영, 그리고 단일하고 통합된 환경으로의 유지보수를 확실히 할 수 있게 돕는다. 하나의 소프트웨어 솔루션을 사용하는 것은 엔지니어링 시간을 줄이고 TCO를 낮춘다. 이러한 전체 시스템 교체에 따라, BE는 효율적인 다중 구조의 기계를 설계하고 미래의 브라운 필름 산업 혁신 설계 기술을 이루어냈다.
로크웰 오토메이션 솔루션은 BE가 측정 가능한 결과를 달성할 수 있도록 도왔으며, 운용 시간과 하드웨어 비용에서 30% 절감과 다운타임의 50% 감 소를 가져왔다. 또한 이것은 쓰레기를 감소시키고 문제해결 능력을 높이고 서보 드라이브 대신 PowerFlex 벡터제어를 사용하여 수집 비용을 반으로 낮추었다.
Edgar는“가장 중요한 혜택은 빠른 설계 시간이다. 우리가 필름 공동 사출 장비를 제작하는 장비 제조업체이지만 고객들이 식약품 포장에서 사용되는 독창적이고 혁신적인 필름을 제작할 수 있는 솔루션을 제공하는 것도 우리의 역할이라 생각한다”고 말했다. 그는 또“이들 솔루션들은 엔드 유저의 특정한 요구사항을 구현해야 하기에 많은 설계 시간을 요구한다. 로크웰의 솔루션은 우리가 더 짧은 시간에 더욱 복잡한 시스템 설계를 할수있게한다”고 덧붙였다.
지속 가능한 제조는 정말 좋은 비즈니스다. 그리고 지속 가능한 생산의 기본은 지능형 모터 제어를 사용한 에너지 제어로부터 시작된다. 에너지의 효과적인 관리와 생산 효율 개선은 제조 업체가 운영을 더 깨끗하고, 더 안전하며, 더욱 에너지 효율적이고 경쟁력 있도록 할 수 있게 한다.
