‘시스템 업그레이드’ 선택 시 핵심 고려 사항은 무엇일까?

1~2년에 한 번씩 컴퓨터와 스마트폰을 교체하는 요즘, 전 세계 제지·제철소의 20년, 30년 된 기계들을 보면 깜짝 놀라지 않을 사람이 없다. 구조부터 부품에 이르기까지 산업용 기계는 오래 사용할 수 있도록 제작되기 마련이지만 특정 시점이 지나면 아무리 잘작동하는 기계라도 처리량 제한, 유지보수 증가, 높은 전력 소비, 오래된 성능으로 인해 비용이 발생하기 시작한다. 그렇게 되면 업그레이드를 해야 할 시기가 됐음을 직감할 수 있다.

문제는 업그레이드의 방법이다. 최신 기술을 도입하는 것은 제대로만 한다면 엄청난 성능 향상을 가져올 수 있다. 여기에는 올바른 구성 요소를 지정하고 올바르게 통합하는 것이 포함된다. 기계의 연식에 따라 오래된 제어 플랫폼부터 호환되지 않는 기계 및전기 인터페이스 또는 구성 요소를 위한 공간 부족에 이르기까지 다양한 업그레이드 과제가 있다. 시스템이 오프라인 상태가 되는 매 순간마다 비용이 발생한다. 어떻게 하면 재정적 영향을 최소화하면서 원하는 성능을 얻을 수있을까? 기존 시스템의 피드백 장치를 지정하고 통합하는 과정에서 염두에 두어야 할 핵심 사항에 대해 알아보기로 한다.

프로젝트 레벨 고려 사항
 

최종 사용자는 일반적으로 세 가지 주요 이유 중 하나로 시스템을 업그레이드한다. 현재 구성 요소가 구식이거나, 현재 구성 요소가 불안정하거나, 현재 구성 요소가 더 이상 시장에서 비즈니스 경쟁 력을 유지할 수 있는 수준의 성능을 발휘하지 못할 때이다. 최첨단 피드백 기술은 20년 또는 심지어 5년 전의 디바이스에 비해 엄청난 성능 업그레이드를 제공한다. 이러한 이점을 완전히 실현하려면 시스템에서 인력에 이르기까지 다양한 요소를 고려해야 한다.

애플리케이션에는 무엇이 필요한가?

오래되거나 성능이 저하되거나 신뢰할 수 없는 구성 요소를 교체할 때 가장 큰 실수 중 하나는 일대일 교체품을 찾는 것이다. 검증된 버전에 최대한 가까운 디바이스를 찾는 것은 당연한 일이지만, 오늘날의 시장에서는 익숙한 기술이 더 이상 최상의 솔루션이 아닐 수도 있다. 한 걸음 물러서서 애플리케이션의 맥락에서 사용할수 있는 모든 선택지를 살펴봐야 한다. 어떤 구성 요소가 이미 가지고 있는 것과 가장 가까운지가 아니라, 어떤 구성 요소가 당면한 작업을 가장 잘 수행할 수 있는지가 중요한 것이다.

예를 들어 기존 설계에 광학 인코더가 포함되었을 수 있다. 당시에는 필요한 해상도를 얻을 수 있는 유일한 방법이 이것이었기 때문이다. 하지만 시대가 바뀌었다. 오늘날의 마그네틱 인코더는 이전에 사용 가능했던 것보다 더 높은 해상도를 제공할 수 있다. 이러한 장치는 포팅된 전자 장치와 자기 기술을 기반으로 하기 때문에 가장 열악한 환경 조건에서도 문제없이 작동할 수 있을 만큼 견고하다(그림1 참조).

업그레이드의 범위는?
 

피드백 장치만 업그레이드할 예정인가, 아니면 드라이브나 모터따라 옵션을 정의하는 데 도움이 된다. 또한 업그레이드의 즉각적인 범위뿐만 아니라 향후 활동도 고려하는 것이 중요하며 예산도 고려해야 한다.

타임라인은 어떻게 되나?
 

대부분의 산업용 부품 공급업체는 수년 동안 사용할 수 있도록 장치를 제작하고 지원한다. 하지만 아무리 신뢰할 수 있는 공급 파트너라 할지라도 어느 시점에 부품을 단종 품목으로 지정해야 할수도 있다. 대부분의 경우 공급업체는 고객에게 제품이 단종될 시기를 미리 알려준다. 이 경우 한 가지 해결책은 재고를 비축하여 예비 부품의 공급을 보장하는 것이다. 하지만 이마저도 결국에는 소진된다.

미래 지향적인 최종 사용자는 알림을 통해 업그레이드 프로세 스를 시작하여 예정된 중단 기간 동안 작업을 수행함으로써 예기치 않은 다운타임을 방지할 수 있다. 예를 들어, 제지 공장은 초기 가동 중단 시 건조기 섹션만 업그레이드한 다음 향후 1~2년동안 가동 중단이 발생할 때 기계의 다른 섹션에 대한 추가 업그레이드를 수행할 수 있다. 이 방법을 사용하면 제거된 구성 요소를 아직 업그레이드를 기다리는 장치를 위한 추가 예비 부품으로 따로 보관할 수 있다. 다른 최종 사용자는 연례 중단 기간 동안 전체 기기를 업그레이드할 수도 있다.

업그레이드는 누가 수행하나?
 

라인을 현대화하면 처리량과 정확성 측면에서 큰 이점을 얻을 수있지만, 이는 구성 요소가 올바르게 지정되고 설치되었을 때만 가능하다. 그렇기 때문에 숙련된 통합업체와 협력할 예정인지, 아니면 사내 직원과 함께 프로젝트를 실행할 예정인지 명확히 설정해 필요한 지원 수준을 결정하는 것이 좋다.
또한 유지보수 담당자가 어떤 기술을 선택하든 이를 사용할 수 있는지 확인해야 한다. 공급업체 또는 통합업체를 검색할 때는 직원이 필요로 하고 수행할 수 있는 교육을 제공하는지 확인해야 한다.
문제 발생 시 기술 지원을 제공한다. 여기서 예산은 다른 모든 결정과 동일한 시스템 수준의 관점에서 고려해야 한다. 직원이 저가형 디바이스를 조정하고 유지 관리하는 데 필요한 모든 경험을 가지고 있을 수도 있다. 공급업체가 교육 과정과 서비스 계약을 통해 부족한 부분을 채워줄 수 있을 수도 있다. 직원이 고급 구성요소를 유지 관리할 수 있는 기술을 갖추지 못했다면 서비스 투자를 제한하기 위해 더 높은 품질의 더 안정적인 구성 요소를 선택 하는 것이 더 합리적일 수 있다. 다른 유형의 엔지니어링 결정과 마찬가지로 장단점을 잘 따져봐야 한다. 운영 비용이 궁극적으로 자본 지출보다 더 크다는 점을 기억하고, 궁극적으로 다른 부서에서 책임을 지고 있더라도 큰 그림을 바라봐야 한다.

전기적 고려 사항
 

인코더와 리졸버는 필수적인 피드백을 제공하지만, 결국에는 펄스 스트림만 생성한다. 이 신호를 받아 속도 또는 위치 데이터를 해석하는 것은 드라이브와 컨트롤러의 하드웨어와 소프트웨어이 다. 피드백 장치가 제대로 작동하려면 시스템의 다른 장치와 통신할 수 있어야 한다.

다른 컴포넌트에는 어떤 유형의 신호가 필요하나?
 

시스템의 드라이브와 컨트롤러는 피드백 장치의 전기적 요구 사항을 결정한다. 라인 샤프트 구동 기계를 단면 구동 기계로 전환 하는 경우 오늘날 동급 최고의 디지털 제품을 활용할 수 있지만, 아날로그 속도 기준 신호만 수용하는 30년 된 드라이브가 있다면 어떨까? 이제 아날로그 피드백 신호를 전달할 수 있는지 확인해야 한다. 하지만 그렇다고 해서 반드시 아날로그 속도계만 사용할 수있는 것은 아니다. 더 나은 접근 방식은 주파수 대 전압 변환기 (F-to-V)와 결합된 디지털 인코더를 사용하는 것이다. 이렇게 하면 단기적으로는 아날로그 신호를 제공하지만 결국 드라이브를 업그레이드할 때 F-to-V 장치를 제거하고 인코더에서 드라이브에 직접 디지털 신호를 배선하기만 하면 된다. 드라이브 및 컨트 롤러의 특성에 따라 인코더에 필요한 특정유형의 출력 드라이버와 전압, 전류 등의 주요 작동 파라미터가 결정된다.

다른 기기와의 상호 운용성은?
 

산업 환경에서는 생산 라인에 고도로 동기화된 여러 섹션, 기계와 통합된 로봇 공학 또는 여러 대의 기계가 서로 연결되어 있을 수있다. 이러한 경우, 공장 현장의 다양한 기기가 통신할 수 있도록 해야 한다. 다른 기계들은 어떤 유형의 피드백 및 제어 기술을 사용하나? 어떤 수준의 동기화가 필요한가? 재고 관리의 관점에서 볼 때 가능한 한 많은 축에 동일한 엔코 더를 사용하는 것이 좋다. 하나의 기계 또는 모듈만 업그레이드하는 경우에도 예비 부품의 공통성을 활용할 수 있도록 바닥에 있는 다른 기계의 요구 사항을 반드시 고려해야 한다.

기계적 고려 사항
 

애플리케이션의 성능 요구 사항에 집중하기 쉽지만, 아무리 완벽한 피드백 장치라도 기계와 쉽게 통합되지 않으면 무용지물이 될수 있다. 기계적 호환성은 중요하며 간과해서는 안된다.

디바이스 공간은 얼마나 확보되어 있나?
 

공장 현장에서는 공간이 곧 돈이다. 기계 제조업체는 최소한의 공간에 최대의 기능을 담을 수 있도록 시스템을 설계한다. 드라이브및 제어 장치와의 상호 운용성을 고려하여 새 구성 요소를 선택하는 것만으로는 충분하지 않다. 기계적인 측면을 고려하지 않으면 설치 시점에 부품이 맞지 않는 불쾌한 경험을 하게 될 수도 있다.

시스템의 기계적 매개변수는 무엇인가?
 

전체 폼팩터뿐만 아니라 인터페이스도 고려해야 한다. 인코더를 0.5인치 모터샤프트 또는 4.5인치 샤프트에 부착할 것인가? 키홈, 스플라인 등과 같은 특수한 샤프트 구성과의 호환성이 필요한가?
모터 및/또는 베어링의 연식에 따라 샤프트에 어느 정도 여유가 있을 수 있다. 구성 요소를 지정할 때 이 점을 고려해야 한다.

마운팅 요구 사항은 무엇인가?
 

제조업체는 샤프트형, 중공축형, 베어링리스형 등 다양한 마운팅 구성의 피드백 장치를 제공한다(그림2 참조). 기계와 애플리케이 션에 더 적합한 새로운 옵션이 있을 수 있으므로 일대일 교체 외에 다른 방법을 찾아보는 것도 좋다.

<그림2> 오늘날 피드백 장치의 장착 옵션에는 중공축 인코더(왼쪽 첫번째), C면 또는 베어링리스 인코더(두번째), 샤프트형 인코더(세번째), 벨트가 있는 샤프트형 인코더(네번 째)가 있다.

업그레이드와 관련하여 가장 중요한 팁은 공급업체와 협력하여 가능한 한 많이 소통하는 것이다. 애플리케이션, 운영 조건, 현재 장비에 대해 공급업체에 더 많은 정보를 제공할수록 필요에 맞는 최적의 솔루션을 더 효율적으로 찾을 수 있다. 수백 건의 업그 레이드를 수행한 애플리케이션 엔지니어의 지식과 경험을 활용 하는 것이 좋다. 엔지니어가 현장을 방문하여 장비가 작동하는 모습을 지켜보자. 필요한 부품을 찾는 데 도움을 받을 수 있다. 가용성 부족, 안정성 부족, 성능 저하 등의 이유로 업그레이드를 고려 하고 있다면 올바른 피드백 기술을 통해 즉각적인 이점과 놀랍도록 빠른 투자수익을 얻을 수 있다.

자료제공: Dynapar(www.dynapar.com) 펄프·제지·철강 부문 버티컬 마켓 매니저 Jeff Ireland