훼스토(FESTO), 피에조 기술의 에너지 효율적 제어 공압 선보여

[산업일보]
타이어 생산과 웨이퍼스 생산은 서로 전혀 상관이 없어 보인다. 그러나 자동화 기술 측면에서는 제어 공압이라는 동일한 기술을 사용한다. 훼스토(Festo)가 공압을 지속 가능하고 자원을 절약하며 에너지 효율적으로 만들기 위해 압축 공기 기술을 더욱 발전시킨 이유다.

Controlled Pneumatics에서 Festo는 비례 기술, 센서 및 제어 알고리즘을 결합해 제어 루프를 형성한다. 이들은 센서 변수를 기반으로 한 폐쇄 루프 제어와 함께 디지털 영향을 가능하게 하는 밸브 및 통신 기술을 갖춘 메카트로닉 공압 시스템이다.

이 기술은 특히 압력 및 유량 제어를 위한 새로운 응용 분야를 창출해 공압의 한계를 뛰어 넘고 보다 간단하고 안정적이며 빠르고 정확하며 효율적인 솔루션을 가능하게 한다. 반면, 기존의 표준 공압 장치는 지점 간 이동과 같은 간단한 응용 분야에 특별히 사용한다. 무엇보다 표준 공압 장치의 단순성이 많은 경우에 이상적인 솔루션이라는 평가다.

디지털화된 공압
Controlled Pneumatics 제품의 대표적인 예는 Festo가 공압을 디지털화하는데 사용하는 Festo Motion Terminal VTEM이다. 이 자동화 플랫폼은 공압 제어 회로 내에서 50개 이상의 개별 구성 요소를 대체할 수 있는 피에조 기술 및 Motion App을 사용한다.

타이어 생산에 적용할 경우 가류 프레스의 적재 공정에서 절감 가능성이 있다.

Festo Motion Terminal은 Motion App '선택 가능한 압력 수준'을 사용해 그린 타이어 블랭크(접지면이 없는 미가공 타이어)를 프로스에 부드럽게 공급할 수 있다. 적재 중 핸들링 시스템의 변동이 적을수록 공급 속도를 더 높일 수 있다. 각 타이어의 프로세스는 몇 초씩 가속화 한다. 처음에는 중요하다고 생각하지 않지만 매년 약 18억 개의 자동차 타이어가 생산되므로 각 타이어 제조업체에 상당한 금액이 될 수 있다. 제어된 공압 장치의 또 다른 장점은 충격력을 줄여 사용되는 부품의 서비스 수명을 크게 증가시킨다는 것이다.

더 적은 압력=더 적은 에너지
실제로 로딩 작업이 가속화될 뿐만 아니라 압력을 줄일 수 있고 압축 공기 소비도 감소하므로 에너지가 덜 필요하다. 계산 결과, 수평으로 설치된 공압 실린더 DSBC의 움직임을 표준 공압 장치와 비교할 때 거의 33%, 동일한 실린더를 수직으로 설치할 때 거의 75%의 압축 공기 절약이 나타난다. 수직 및 수평 실린더를 제어하는 것만으로도 이러한 적재 및 하역 작업 중에 약 60%의 에너지 절약이 달성된다.

예측 유지보수
유지 보수를 간소화하고 누출을 자동으로 모니터링하기 때문에 Motion App '누설 진단'도 사용된다. 따라서 진단 주기 및 정의된 임계값을 사용해 오작동을 감지하고 진단 주기 및 정의된 임계값을 정확히 찾아낼 수 있다. 그 결과 예측 유지보수를 위한 신뢰할 수 있는 기반이 된다.

Festo Motion Terminal은 결함이 있는 에어 덕트를 차단할 수 있으므로 누출이 발생할 경우 점점 더 많은 압축 공기가 공급되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 혁신적인 자동화 플랫폼은 불필요한 공기 소비를 방지한다.

피에조 기술로 마모 방지
반도체 산업에서 웨이퍼를 운송 및 보관해야 하는 경우 Festo의 N2 퍼지 시스템은 산소가 웨이퍼를 산화를 방지한다. 따라서 비용 효율적인 유량 컨트롤러는 웨이퍼 주변의 대기에 비활성 질소를 지속적으로 공급한다. 질량 유량 컨트롤러 MFC라고도 하는 유량 컨트롤러는 피에조 기술과 통합 센서 기술을 기반으로 한다.

피에조 밸브의 설계는 전체 서비스 수명 동안 입자 마모로 인한 가스 흐름의 오염 위험을 줄인다. 피크 값은 전환 주기당 약 0.1마이크로미터의 입자 크기이다. 기존 솔루션은 5배의 입자 함량을 생성한다. 사용된 피에조 기술은 마찰로 인한 마모를 방지해 밸브의 서비스 수명을 증가시킨다. 기존 솔루션과 비교해 운영 및 유지 보수 비용이 크게 절감된다.

낮은 고유 에너지 소비로 비용 절감
설계 덕분에 직접 작동되는 유량 컨트롤러는 누출 위험을 줄인다. 전기 에너지 소비는 1W 미만이다. 이는 두 경우 모두 기존 솔루션보다 80% 적다. 폐쇄형 제어 루프는 히스테리시스를 최소화하면서 유량의 정확하고 안정적이며 선형적인 동작을 한다. 시험 정확도는 설정값의 +/-0.25%다.

Controlled Pneumatics, 관련 디지털화 및 피에조 기술을 통해 Festo는 압축 공기 기술을 자원 절약, 에너지 효율성 및 지속 가능한 새로운 기술 수준으로 끌어올리고 있다.

한편, Festo는 독일 Esslingen am Neckar에 본사를 둔 글로벌 기업이자 독립적인 가족 소유 회사다. Festo는 설립 이래로 산업 자동화 기술 및 기술 교육의 표준을 설정해 환경, 경제 및 사회의 지속 가능한 발전에 기여하고 있다. 공압 및 전기 자동화 기술을 35개 이상의 산업 분야에서 공장 및 프로세스 자동화 고객 30만 명에게 공급한다. 전 세계 61개국 250개 이상의 지사에서 약 2만700명의 직원을 보유한 Festo는 2021년에 약 33억 6천만 유로의 매출을 달성했다.