이천--(뉴스와이어)--독일 아헨(Aachen)에 위치한 승용차 및 밴용 고품질 타이어 생산 기업 Continental Reifen Deutschland GmbH(이하 Continental)는 타이어 제조 공정 중 텍스타일 절단기(Textile Cutting Machine)의 핸들링 작업에 Busch Vacuum Solutions의 중앙집중식 진공 시스템을 도입했다. 이 시스템은 3대의 텍스타일 절단기가 소재를 안정적으로 핸들링하는 데 필요한 진공을 중앙에서 공급한다. 이를 통해 생산 현장의 소음을 크게 낮추는 동시에 에너지 비용과 유지보수 비용까지 대폭 절감하는 효과를 거뒀다.

유럽에서 운행되는 차량 세 대 중 한 대는 Continental 타이어를 장착하고 있다. Continental은 원료인 천연고무를 직접 배합하고 압출한 뒤 여러 중간 공정을 거쳐 장착 가능한 완제품 타이어로 가공한다. 타이어는 크게 텍스타일 코드(Textile Cord), 강철 와이어(Steel Wire), 천연고무 혼합물(Rubber Compound)의 세 가지 핵심 소재로 구성된다. 이 세 가지 기본 소재는 타이어의 각 부품에 맞게 조합돼 카카스(Carcass)와 벨트(Belt)를 형성하고, 최종적으로 타이어 형태로 성형된 뒤 가황(경화) 공정을 거쳐 완제품이 된다.

텍스타일 코드는 수많은 텍스타일 원사로 이뤄져 있으며, 대형 언코일(Uncoil) 장치를 통해 캘린더(Calender) 공정으로 투입된다. 이 공정에서 텍스타일 코드 표면에 천연고무가 코팅돼 두께 1mm 미만의 길고 연속적인 고무 시트가 만들어진다. 이 시트는 실의 배열 방향과 직각으로 원하는 폭에 맞춰 절단된 뒤 다시 롤 형태로 감겨 후속 공정으로 이동한다. 텍스타일 소재는 이후 타이어 가장 안쪽의 고무층에 직접 부착된다. 이 텍스타일층은 타이어 내부에서 보강재 역할을 한다. 원사가 방사형(Radial)으로 배열돼 있어 타이어에 한층 향상된 안정성을 부여한다. 이 보강층은 타이어의 하중 지지 능력은 물론 승차감과 핸들링 특성까지 좌우하는 중요한 요소다.

기존 진공 공급 방식의 한계

텍스타일 절단기에서는 핸들링 작업에 진공 기술이 사용된다. 고무가 코팅된 시트(Web)는 원하는 길이로 절단된 후 Pick & Place 방식으로 또 다른 시트 위에 정밀하게 적층된다. 이때 정확한 위치 결정은 완성된 텍스타일 시트의 품질을 좌우하는 가장 중요한 요소다. 각 층이 오차 없이 정확히 겹쳐져야 하기 때문이다. 기존에는 텍스타일 절단기 3대에 사이드채널 블로워가 각각 1대씩 설치돼 텍스타일 스트립의 핸들링에 필요한 진공을 공급했다. 이 블로워들은 항상 최대 출력으로 연속 가동돼 막대한 에너지를 소비했다. 또한 생산 현장 작업자들은 높은 소음에 지속적으로 노출될 수밖에 없었다.

건식·고효율·저소음 - Busch의 지속가능한 진공 솔루션

Continental의 한 직원은 사내 아이디어 관리 제도(Idea Management)를 통해 텍스타일 절단기의 진공 공급 시스템을 재검토해 보자고 제안했다. 가장 큰 문제는 기존 사이드채널 블로워에서 발생하는 심각한 소음이었다. 끊임없이 개선점을 찾는 Continental은 보다 인체공학적이고 효율적인 솔루션을 모색하기로 했다. Busch Vacuum Solutions의 진공 전문가들은 MINK 클로 진공펌프를 이용한 진공 생성 방식을 제안하고, 우선 테스트용 시스템을 제공했다.

Continental의 Utilities & Sustainable Infrastructure 책임자인 Ingmar Heinze는 테스트 운전을 시작한 지 불과 며칠 만에 이 방식이 최적의 진공 솔루션이라는 확신을 갖게 됐다. 테스트 운전 이후 Continental에는 MINK MV Synchro 진공펌프 2대로 구성된 진공 시스템이 설치됐다. 이 시스템은 기존 사이드채널 블로워 3대를 대체했으며, 현재 스테인리스 배관을 통해 여러 대의 텍스타일 절단기에 필요한 진공을 중앙에서 공급하고 있다.

MINK MV Synchro 진공펌프는 주파수 인버터(Frequency Converter)와 수요 기반 제어장치(Demand-driven Control Unit)를 기본 사양으로 탑재한다. 진공펌프는 고무 코팅 텍스타일 코드를 안정적으로 흡착해 정확한 위치에 배치하는 데 필요한 흡입 성능을 실시간으로 감지하고, 그에 맞춰 성능을 조절한다.

새로운 진공 공급 시스템이 가져온 뚜렷한 효과

새로운 진공 시스템은 소음 문제 해결에 그치지 않고 여러 부가적인 효과까지 가져왔다. 기존 사이드채널 블로워의 소음은 94dB에 달해 생산 현장 작업자들에게 높은 소음 부담을 안겼다. 반면 Busch의 새로운 진공 시스템은 일반적인 작업장 주변 소음에 묻혀 별도로 인지되지 않을 만큼 조용하며, 소음 수준이 72dB 이하로 낮아졌다.

소음 저감과 더불어 에너지 절감 효과도 두드러졌다. 수요 기반 제어 덕분에 항상 최대 출력으로 운전할 필요가 없어 시스템은 대부분 낮은 회전수와 전력으로 가동된다. 또한 흡착할 텍스타일 스트립이 없을 때에는 시스템이 자동으로 정지한다. 기존 블로워의 소비전력은 통상 15kW였으나 새로운 진공 시스템을 측정한 결과 평균 소비전력은 시간당 약 0.8kW에 불과했다.

이는 90%가 넘는 에너지 비용 절감에 해당한다. 그 결과, 투자비를 단기간에 회수할 수 있었으며 우수한 에너지 절감 효과를 인정받아 독일 연방경제수출통제청(BAFA)의 지원 대상으로도 선정됐다.

새로운 솔루션은 연간 유지보수 비용도 약 90% 절감했다. 기존 사이드채널 블로워는 잦은 수리가 필요해 높은 비용을 유발하는 요인이었다. 반면 MINK MV 클로 진공펌프는 흡입 공기를 완전 건식으로 압축해 오일이나 물 같은 운전 유체를 전혀 사용하지 않는다. 이러한 구조 덕분에 진공펌프는 사실상 유지보수가 거의 필요 없다. 정비를 위한 가동 중단 역시 기존에는 골칫거리였다. MINK 클로 진공펌프 2대로 구성된 새로운 시스템에서는 한 대를 정비하는 동안 다른 한 대가 계속 진공을 공급할 수 있다. 덕분에 생산 중단이 사라지고 텍스타일 절단기의 가동률도 한층 높아졌다.

새로운 진공 시스템은 올 1월부터 가동되고 있으며, Ingmar Heinze는 그 성과에 매우 만족하고 있다. 그는 “타이어 제조 공정에서 텍스타일 스트립을 핸들링하기 위한 새로운 진공 시스템에 매우 만족하고 있다. 직원들의 소음 노출을 크게 줄였을 뿐 아니라 에너지 소비와 유지보수 부담까지 대폭 낮추면서 시스템 생산성도 향상시켰다. 지속가능한 개선을 보여주는 대표적인 사례라고 생각한다”고 말했다.

부쉬코리아 소개

부쉬코리아는 독일 Busch Group의 한국 법인으로, 진공 펌프·블로워·컴프레서 및 고진공 솔루션 분야를 선도하는 글로벌 진공 기술 전문기업이다. Busch Group은 Busch Vacuum Solutions와 Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions 등을 포함한 글로벌 진공 기술 그룹으로, 반도체, 디스플레이, 자동차, 화학, 플라스틱 등 다양한 산업 분야에 진공 솔루션을 제공하고 있다. 부쉬코리아는 고객 맞춤형 시스템 설계와 유지·관리 서비스를 기반으로 혁신적인 진공 기술과 최적의 솔루션을 제공한다.