새로운 혁신을 통한 다운타임 감소, 처리량 증가, 환경 영향 저감

도전 과제

호주의 혁신 기업 PFi(Products for Industry)는 세계 최초로 순수 티타늄 교차 흐름 멤브레인 솔루션을 구축했다. 이 솔루션은 기존 폐수 처리 방법에 비해 가동 시간, 환경 및 처리량의 측면에서 많은 이점을 제공한다.

10여 년의 개발 과정을 거쳐 완전하게 테스트된 이 제품은 호주의 선도적인 음료 기업에서 가동 개시하였다. 이 새로운 기술은 음료 기업이 폐기물 흐름 공정의 다양한 단계에서 액체 흐름으로부터 고체를 분리하는데 사용될 예정이다.

PFi는 산업 부문에서 비즈니스를 운영하는 개인기업으로, 개념에서 생산에 이르기까지 제조 기업이 필요로 하는 모든 기계 자동화 제품, 시스템 및 솔루션을 지원할 수 있는 역량을 보유했다.

던우디 전무이사는 “세라믹이나 플라스틱으로 만든 기존 멤브레인의 경우, 역펄스와 세척이 종종 문제를 일으켜 장비의 전체 수명이 단축된다”고 설명한다.

티타늄은 지각을 구성하는 금속원소 중 9번째를 차지하며, 강도 대 중량 비율이 가장 높다. 강철만큼 강하지만, 무게는 45% 더 적게 나간다. 또 비자성·비부식성이며, 전기전도율이 매우 낮다.

던우디 전무이사는 “미래 지향적인 이 음료 기업은 처리량을 계속 증가시키는 동시에 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있는 고급 솔루션을 원했다”며 “처음부터 품질에 대한 타협이 없어야 한다는 사실을 분명히 했다”고 덧붙였다.

PFi의 개빈 던우디(Gavin Dunwoodie) 전무이사는 “티타늄은 설치 면적이 작고, 잦은 설비 세척이 필요치 않다.
다운타임이 짧기 때문에 식음료 산업, 특히 음료와 주류 생산의 판도를 바꿔놓고 있다”고 말한다.
솔루션

1) 간편한 자동화 하드웨어 통합
던우디 전무이사는 “효율적이고 반복이 가능하고 쉽게 통합할 수 있는 자동화 하드웨어가 필요했기 때문에 로크웰 오토메이션의 CompactLogix™ 제어 시스템과 PanelView Plus™ 그래픽 터미널을 선택했다”며 “제품들은 이 음료 기업 고객 같은 글로벌 리더들이 선호하는 프리미엄 통합을 제공했다”고 말했다.
로크웰 오토메이션의 CompactLogix 컨트롤러는 성능, 용량, 생산성 및 보안을 향상하여 제조 분야에서 증가하는 스마트 머신 및 장비에 대한 수요를 충족하는데 도움을 준다.
PanelView Plus는 CompactLogix 컨트롤러와 원활하게 통합되어 그래픽 인터페이스를 제공한다. 통합은 엔지니어가 구성 정보를 한 번만 입력하면 전체 자동화 설계에 사용할 수 있도록 해준다. 또한 조깅용 고속 HMI 버튼, 확장 가능한 벡터 그래픽, 진단 정보를 표시하는 사전 구성된 시스템 배너는 현대적인 애플리케이션을 구축하는데 도움을 준다.
던우디 전무이사는 “로크웰 오토메이션은 작업에 가장 적합한 하드웨어를 선택하고, 목적에 적합한지 확인하는 과정에서 지원을 아끼지 않았다”며 “고객이 코딩 스타일은 국제적으로 인정받는 표준인 PAC-ML이어야 한다고 명시했기 때문에 로크웰 오토메이션은 요구에 부합하는 기술을 설정해 주었다”고 덧붙였다.
로크웰 오토메이션의 남태평양 지역 담당 앤서니 웡(Anthony Wong) 이사는 “자동화 기술 솔루션을 제공하고, PFi의 최신 혁신에 지속적인 지원을 제공할 수 있게 된 것을 기쁘게 생각한다”며 “PFi는 Partner Network™의 귀중한 골드 OEM 파트너로, 앞으로도 고객에게 가치를 더해주는 지속적인 협력을 기대한다”고 밝혔다.

결 과

1) 호주의 혁신
티타늄 교차 흐름 멤브레인 솔루션을 개발하기 위해 PFi는 퀸즐랜드에 있는 기존 부지에 새로운 공장을 건설했다.
던우디 전무이사는 “3년 전 뉴질랜드의 한 폐수 처리 공장에서 광범위한 파일럿 테스트를 실시해 티타늄 솔루션이 높은 유량과 유속, 쉽고 빠른 무분리 세척(CIP)을 지원하고, 지방(오일) 및 그리스와 관련된 오염이나 장기적인 문제를 야기하지 않음을 검증했다”고 말했고, “시스템의 수명 기간 동안 운영 비용과 에너지 사용량이 감소하고, 솔루션의 수명이 다한 후에는 100% 재활용할 수 있다는 사실을 확인했다”고 설명했다.
그는 “국내 판매는 물론 수출 잠재력이 있는 이 제품의 성공을 확대하고, 가속화할 수 있도록 호주 정부가 많은 지원을 했다”고 덧붙였다.

2) 솔루션의 이점
티타늄의 특성상 교차 흐름 멤브레인 솔루션은 다음과 같은 이점을 제공한다.
•이상의 연속 길이
•더 넓은 범위의 조리개 및 여과 크기 가능
•400 미크론 미만의 벽 두께 가능(전 세계 유일)
•온도, 산도 및 압력에 대한 높은 저항성
•업계 최고 수준의 멤브레인 통과 유속 및 유량
•부패하지 않고 재활용 가능한 소재
•업계 최고의 하우징당 튜브 밀도 및 표면적
•역펄스와 증기 세척 가능 및 내화학성(세라믹 멤브레인은 역펄스가 가능하지 않으며, 비용은   새로운 티타늄 대안에 필적함)
•세척 간 시간이 더 길어 가동 중지 시간 절감
•설치 면적 감소, 에너지 소비 감소, 제품 수명 연장

3) 확장성
PFi는 파일럿 프로젝트와 테스트를 성공적으로 마친 후 대규모 음료 기업에서 가동 중인 솔루션이 전 세계적으로도 큰 잠재력이 있다고 보고, 운영 규모를 확대할 계획이다.
던우디 전무이사는 “로크웰 오토메이션의 표준 디자인은 PFi가 해외 시장에 진출할 때 도움이 될 것”이라며 “종이 멤브레인을 대체해 폐기물은 줄이고 더 나은 결과를 제공할 수 있는 주류업계에서 강력한 잠재력이 있다”고 말했다.
그는 “티타늄은 진정한 폐쇄 루프 재활용 솔루션을 제공하며, 20년 이상 가동한 후에도 100% 재활용이 가능하기 때문에 최종 사용자의 ESG 목표에 탁월한 이점을 제공한다”는 말로 마무리했다.

* 본고는 로크웰오토메이션이 발행하는 ‘Automation Today 83호’의 내용이다.