Sekisui, IoT와 시뮬레이션으로 공정 최적화 … 생산성 2.5배 향상
일본 Sekisui Chemical이 자동차 내장재용 폴리올레핀(Polyolefin) 폼 생산체제를 고도화하고 있다.
다양한 변수에 적절한 대응이 가능하도록 계산과학을 활용해 시뮬레이션 기술을 마련하고 기간부품을 설계할 계획이다.
품질을 향상시키면서 생산성 역시 2배 이상 확대하기 위해 2018년까지 기술을 확립한 후 중국, 유럽, 미국 생산거점에 적용할 방침이다.
자동차, 스마트폰 등 전자부품 수요 신장에 대응이 가능할 것으로 기대하고 있다.
폼은 PE(Polyethylene), 발포제, 안료 등 원료를 혼연해 시트로 제조하는 압출, 전자선을 맞추어 폴리머 분자를 가교하는 조사, 가열을 통한 발포 공정을 거쳐 제조하며 용도가 자동차 내장용 완충재, 스마트폰 부품, 단열 등으로 광범위하다.
수요처의 요구사항도 각양각색이어서 발포 범위는 2-50배로 광범위하고 두께, 강도, 폭에 대한 니즈도 다양한 것으로 알려졌다.
품질을 결정하는 것은 압출공정으로, 압출공정은 터널형 압출기기 내부에 부착된 스크류가 회전함에 따라 원료를 혼합해 시트 상태로 완성한다.
터널 내부에서 잘 섞이지 않으면 직후의 발포공정에서 균일하게 발포되지 않아 품질을 결정하는 핵심요소로 작용한다.
다만, 수지를 뽑아낼 때 온도가 높아지면 발포재가 열에 반응할 우려가 있기 때문에 신중한 온도 관리 및 생산속도 제어가 요구된다.
압출, 조사, 발포 공정은 연속작업이 아니며 공정마다 속도가 상이한 것이 특징이다.
특히, 압출은 계획했던 것보다 지연되는 것이 일반적이기 때문에 압출과 조사 사이에 원판 재고를 일정량 확보해 수주량에 따라 조사, 발포해 출하하는 체제를 구축할 필요가 있다.
기존 시스템으로 생산성을 향상시키기 위해서는 3개 공정의 속도를 맞추어 연속생산으로 고도화시켜야 한다.
이에 따라 Sekisui Chemical은 우선 압출기 개발에 착수했으며 계산과학을 활용해 기계 내부 스크류의 형상, 각도, 회전속도, 반응온도 변수에도 불구하고 빠르게 생산할 수 있는 부품을 설계하고 있다.
조달처마다 수지의 특성이 다르다는 것도 변수이며 먼저 소형 스크류를 제조해 점차 사이즈를 키워가며 검증작업을 반복해 설비와 원료 배합의 최적 조합을 찾아내고 있다
최근에는 압출 속도를 기존에 비해 2배 가량 높였다.
3개 공정 가운데 변수가 가장 많은 것은 발포작업으로, 발포작업은 전자선을 조사함으로써 가로형 발포로에 원판을 위에서 아래로 내려보낼 때 열로 발포제를 분해시켜 소정의 두께와 폭으로 발포해 롤로 감싸는 방식으로 진행된다.
속도를 높이기 위해서는 대형 발포로를 구축하거나 한번에 가열할 수 있도록 공법을 변경하고 있다.
만약, 3개 공정의 연속생산이 실현되면 개별 공정의 개선분을 반영해 생산성이 더욱 향상될 것으로 예상하고 있다.
다만, 그동안 생산성 개선에 주력했으나 개선폭은 5-10% 정도에 머무르고 있어 2015년부터 추진하고 있는 생산혁신 프로젝트가 설정한 목표인 2018년까지 개선폭을 2-2.5배로 확대하겠다는 수치에는 미달하고 있다.
앞으로는 센서 등 IoT(Internet of Things) 기술을 도입해 생산할 뿐만 아니라 품질도 향상시킬 계획이다.
Sekisui Chemical은 50년 이상 폼 사업을 영위하고 있으며 자동차 내장재, 스마트폰용 등 수요가 세계적으로 신장함에 따라 2019년까지 진행하는 중기 경영계획에서도 전략 사업으로 설정하고 있다.
2018-2019년 사이 중국에 신규공장을 건설하고 유럽, 미국에서는 구조재편을 추진하며 타이에서는 생산능력을 확대할 계획이다.
증설은 단순히 생산능력을 확대하는 작업에 그치지 않고 기존기술을 고도화한 프로세스를 도입함으로써 신속한 증설 및 안정가동을 실현할 계획이다.
<강윤화 선임기자>
<화학저널 2018년 3월 5일>
|