자기부상 이송 시스템 적용한 실험실·클린룸용 싱글터치 생산라인
생명과학 분야의 생산 자동화에서는 정밀도와 반복성만큼이나 제품을 오염 없이 안정적으로 처리하는 것이 중요하다. 특히 진단, 바이오테크놀로지, 생명과학 제조 공정에서는 공정 단계가 많아질수록 제품이 설비와 접촉하거나 공정 사이에서 반복적으로 이송되는 과정 자체가 제품 무결성에 영향을 줄 수 있다.
독일의 M2-Automation GmbH는 이러한 한계를 줄이기 위해 기존 생산 개념을 재검토하고, B&R의 자기부상 이송 시스템 ‘ACOPOS 6D’를 적용한 새로운 생산라인 개념을 제시했다. M2-Automation은 초저용량(Ultra-low-volume) 마이크로디 스펜싱 시스템을 개발하는 기업으로, 정밀한 액체 분주와 높은 반복성, 오염 없는 취급이 중요한 랩 자동화 분야에서 활동하고 있다. 이 회사는 제품을 공정마다 별도의 이송장치로 넘기는 대신, 하나의 셔틀에 올린 상태에서 여러 공정을 연속적으로 수행하는 ‘Single-touch’ 생산 개념을 구현했다. 이 개념의 전환점이 된 기술이 바로 ACOPOS 6D 자기부상 시스템이다.
▲ ACOPOS 6D 기반 생산라인에서는 여러 셔틀을 개별적으로 제어하면서 제품을 각 공정으로 이동시킬 수 있다. 사진은 여러 셔틀이 배치된 생산라인에서 마이크로디스펜싱 공정을 수행하는 모습.
하나의 제품을 하나의 셔틀에서 처리
기존 생산라인은 각 공정 단계 사이에 여러 개의 핸드오프 지점을 두는 경우가 많다. 그러나 공정 간 전달이 많아질수록 설비 구조와 제어는 복잡해지고, 제품 취급 과정에서 위험과 변동성도 커질수 있다. M2-Automation은 ACOPOS 6D의 유연한 개별 셔틀 제어 기능을 활용해 이러한 구조를 단순화했다.
이 시스템에서 제품은 한 번 셔틀에 놓인 뒤, 디스펜싱(Dispensing), 인큐베이션(Incubation), 검사(Inspection), 최종 패키징(Final packaging) 단계까지 별도의 수작업 이송이나 재배치 없이 이동한다. M2-Automation은 이를 ‘One product, one shuttle, one continuous process’라는 개념으로 설명한다. B&R은 이러한 Single-touch 생산 방식이 수율 향상, 재현성 개선, 오염 위험 저감 으로 이어지며, 동시에 장비 구조와 공정 제어를 단순화한다고 설명한다.
▲ B&R의 자기부상 이송 시스템 ‘ACOPOS 6D’. 개별 셔틀을 독립적으로 제어해 유연한 제품 이송과 비접촉 이동을 구현한다.
비접촉 이송으로 클린룸 대응
생명과학 제조, 특히 제약 및 진단 분야에서는 클린룸 적합성이 중요한 요구조건이다. ACOPOS 6D는 자기부상 기반의 비접촉 이송 방식을 사용하며, 위생적인 셔틀 구조를 통해 기계적 마모, 윤활, 입자 발생을 없애도록 설계됐다. 이러한 특성이 클린룸 환경과 가스 호환성이 요구되는 공정 단계에 특히 중요하다.
비접촉 이송은 단순히 청정성만을 위한 요소가 아니다. 기계적 마모와 윤활이 없기 때문에 유지보수에 필요한 작업 시간도 줄어들고, 오염 위험 역시 낮아진다. 그 결과 생명과학 생산에서 요구되는 엄격한 환경 조건에 보다 안정적으로 대응할 수 있는 구조가 된다.
▲ ACOPOS 6D 셔틀 위에서 초저용량 마이크로디스펜싱을 수행한다. 제품은 하나의 셔틀에 탑재된 상태에서 후속 공정으로 이동한다.
생산량 변화에 대응하는 모듈형 확장
생명과학 제조는 공정과 생산량이 빠르게 변화하는 경우가 많아 처음부터 하나의 고정된 생산라인으로 모든 요구를 충족하기 어렵다. M2-Automation이 ACOPOS 6D를 적용해 얻은 장점 가운데 하나는 모듈형 확장성이다. 고객은 디스펜싱 공정만 우선 자동 화하거나 제한된 수의 공정 모듈만으로 생산을 시작할 수 있으며, 처리량 요구가 증가하면 전단 또는 후단에 추가 모듈을 붙이는 방식으로 확장할 수 있다.
또한 처리 속도가 느린 공정은 병렬 구조로 확장할 수 있다. 이를 통해 기존 투자를 유지하면서 필요한 공정의 처리능력만 선택적으로 늘릴 수 있고, 생산능력을 필요로 하는 시점과 위치에 맞춰 적응형 제조 구조를 구현할 수 있다. B&R은 이러한 단계적 확장 성이 생명과학 제조업체가 시장 및 규제 요구 변화에 더 빠르게 대응하는 데 중요한 요소라고 설명한다.
Launch Pad로 가상 설계와 공정 검증
M2-Automation의 생산 개념을 뒷받침하는 또 다른 요소는 B&R의 ACOPOS 6D Launch Pad 소프트웨어다. 이 소프트웨어는 그래픽 기반의 통합 설계 환경을 제공하며, 실제 생산설비를 구축하기 전에 기계 레이아웃과 공정 흐름을 가상으로 설계하고 검증할 수 있도록 한다. 이를 통해 실제 하드웨어 테스트 의존도를 줄일 수 있다.
또한 처리량 계산이 자동으로 이뤄지고, 알고리즘을 통해 셔틀 이동 경로와 에너지 소비를 최적화할 수 있다. 여러 셔틀이 독립적 으로 움직이는 복잡한 레이아웃에서도 충돌 방지 기능이 펌웨어에 직접 구현돼 있어, 개발자는 개별 모션 제약을 일일이 관리하기보다 실제 공정 최적화에 더 집중할 수 있다. B&R은 이를 통해 개발을 가속하고 시장 출시 기간을 단축할 수 있다고 설명한다.
규제 환경에서 공정 단위 검증 지원
생명과학 자동화에서는 성능뿐 아니라 검증(Validation)도 중요한 과제다. 특히 여러 생산거점에서 동일한 생산시스템을 운영해야 하는 경우, 설비의 설치와 함께 각 공정의 검증이 필요하 다. M2-Automation은 ACOPOS 6D의 소프트웨어 구성요소와 Industrial IoT 통합 기능을 활용해 각 공정 유닛을 명확하게 정의된 독립 단위로 구성한다.
이렇게 구성된 공정 유닛은 각각 개별적으로 출하·설치·검증할수 있으며, 파트너사나 위탁생산 시설에서도 같은 방식으로 적용할 수 있다. B&R은 한 장소에서 작동하는 구성이 다른 장소에서도 동일하게 작동할 수 있다는 점을 강조하며, 이를 통해 다중 사이트 전개를 단순화하고 검증 주기를 단축하며 지역별 규제 대응을 지원할 수 있다고 설명한다.
▲ ACOPOS 6D Launch Pad를 이용하면 생산라인의 레이아웃과 공정 흐름을 가상으로 설계·검증하고, 셔틀 이동 경로와 에너지 소비를 최적화할 수 있다.
랩 자동화에서 산업 생산으로
M2-Automation은 ACOPOS 6D를 단순한 이송장치가 아니라, 랩 규모의 자동화와 산업 생산을 연결하는 생산 아키텍처의 기반으로 보고 있다. 이 사례는 Single-touch 개념과 비접촉 자기부상 이송, 모듈형 확장, 소프트웨어 기반 가상 설계 및 공정 단위 검증을 하나의 생산라인 구조에 통합했다는 데 의미가 있다. 이를 통해 생산 규모와 공정 변화에 유연하게 대응할 수 있는 생명과학 제조 자동화의 가능성을 보여준다.
자료제공: B&R (www.br-automation.com)
