닭이냐, 달걀이냐

The chicken or the egg

수많은 계란은 프라이되거나, 스크램블되거나, 삶아지는 운명인 반면에, 중량 요건을 충족시키는 계란은 부화기에 들어가 부화되도록 선별된다. 네덜란드의 계란 처리 전문 기업인 Prinzen은 놀랍게도 시간 당 30,000개나 되는 계란의 중량을 측정할 수 있는 기계를 개발하였다. 이 기계를 작동시키는 컨트롤러는 B&R에 의해 제공된다.

Prinzen의 신형 기계 Ovograder는 시간 당 30,000 개의 계란의 중량을 측정하는데 – 이것은 직전 모델 Elgra 3의 속도의 두 배에 해당하는 수치이다. Prinzen의 Ovograder의 주된 시장은 육계(肉鷄) 업계이다. 이 기계는 갓 낳은 신선한 계란을 리니어 방식으로 신속하게 등급을 부여하며, 출시된 지 거의 2년이나 되었다. Prinzen의 제품 부장 Willy Groot Zevert는 말한다. “부화란 처리를 위한 기기는 당사의 강점 중 하나입니다. 이들 계란은 인큐베이터에 들어가, 부화되어, 육계용으로 사육됩니다. 부화장으로의 편리한 운송을 위해 계란은 운반용 트레이나 부화기 프레임에 포장됩니다.”

우수 계란
무게가 50에서 70 그램 사이인 계란만이 부화를 위해 받아들여진다. 무게가 더하거나 덜한 계란으로부터 부화된 병아리는 가금 사육자의 표준을 충족시키지 못하며, 그들의 사료 계산은 상대적으로 균일한 무게를 갖는 계란에 좌우된다. 기준을 충족시키지 못하는 계란은 일반 소비를 위해 팔리거나 동물 사료로 처리된다.

Ovograder는 애초에 부화란을 선별하기 위해 개발되었으나, 일반 소비용 계란도 처리한다. 소비용 계란 분야는 많은 양을 다루지만, Prinzen은 수요의 상당한 부분을 커버할 수 있다고 확신한다. Ovograder는 부화란 용의 3개 채널로 계란을 분류한다. “OK”, “너무 작음(Too small)” 및 “너무 큼(Too big)”이다. 그러나 일반 소비용 계란은 4종류의 상이한 중량 등급, 즉 S, M, L 및 XL로 분류된다.

“실제로 주어진 양계장에서 생산된 모든 계란은 크기가 대단히 비슷합니다.” Zevert는 설명한다. “계란의 절대 다수는 M 및 L 범주에 속하고, 따라서 이들에는 각각의 배출구가 있습니다. 크기 S와 XL은 함께 제 3의 트레이에 안착합니다.” Groot Zevert는 말한다. 크기 S와 XL의 비율은 전형적으로 5에서 8% 정도로 소량이기 때문에 대부분의 사용자는 이들을 수작업으로 선별한다.

전자 시험된 계란
Ovograder는 직접 닭장에서 시작되는 고도로 자동화된 시스템의 일부로, 닭장에서는 갓 낳은 계란이 즉시 최초의 컨베이어로 굴러 나온다. 계란은 컨베이어 네트워크에 의해 운반되어, 칸막이 전면에 위치한 포장 라인에 집결한다. 계란은 Ovograder에 도달하기 전에 검사대를 통과하는 데, 여기에서 직원이 깨어지거나 모양이 불균일한 제품을 골라낸다. Zevert는 밝힌다. “당사에서는 현재 이 단계를 위한 자동화 솔루션에 대한 작업을 수행하고 있습니다.”

dynamic weighing process

수직으로 된 한 줄의 쐐기가 공간을 확보하고 병목 현상이 생기는 것을 방지하기 위해 계란을 조심스럽게 앞뒤로 미끄러뜨리면서, 컨베이어 상에 6개의 열로 배열한다.

“계란은 양쪽 끝이 가장 튼튼합니다.” Groot Zevert는 설명한다. “우리는 계란에 가해지는 모든 충격이 양쪽 끝 부분으로 흡수되도록 함으로써 이러한 계란의 특성을 최대한 유리하게 이용합니다.” 물론 전체적인 목적은 기계를 통한 각각의 계란의 이동을 가능한 한 순조롭게 하는 것이다. “프로세스의 각각의 단계에서 껍질에 금이 갈 위험성도 있습니다.” Prinzen의 소프트웨어 엔지니어 Gerben Kuenen는 말한다. 그러한 이유로 회사는 가능한 모든 곳에 부드러운 재료를 사용한다. “우리는 모든 시스템을 먼저 전자 계란을 사용하여 시험합니다. 시험용 전자 계란은 중력 가속도(g-force)를 측정하기 위한 전자 장치로 채워져 있습니다. 이러한 방법으로 미세 조정이 필요한 곳이 어디인지를 정확히 찾아냅니다.”

B&R 소프트웨어 필터를 사용하는 정밀 측정
계란은 롤러 컨베이어 상에서 6개의 열로 운반된다. 계란은 흔들림에 의해 보다 효율적으로 취급할 수 있도록 저절로 측면으로 배열된다. 그 다음에는 안내 막대(guide bar)가 한 번에 6개씩의 계란을 완만하게 아래쪽으로 내려 보내고, 여기에서 계란은 짧은 순간이지만 안내된 흔들림을 겪는다. 이에 의해 계란의 중량이 측정될 수 있는 완벽한 기회가 제공된다.

전 세대 모델인 Elgra 3은 각 계란을 정적 방식으로 무게를 측정하였다. 시간 당 30,000개의 달걀의 중량 측정을 위한 원대한 목표를 세우면서, Prinzen은 정적 중량 측정 기술은 더 이상 선택의 여지가 없다는 것을 깨달았다. 대신 계란이 구르는 상태에서 동적으로 중량을 측정할 수 있는 새로운 개념을 개발하였다. 각 계란은 로드 셀에 연결된 저울을 자유롭게 구르면서 지나간다.

“측정은 수 밀리 초에 한 번씩 수행됩니다.” Kuenen은 설명한다. “이러한 속도에서는 부딪침이 쉬지 않고 일어나기 때문에 신뢰할 수 있는 측정 값을 얻으려면 복수의 샘플이 필요합니다. 우리는 이러한 것을 B&R 소프트웨어 필터를 기반으로 우리 회사에서 개발한 몇 가지 기능을 보강하여 해결하였습니다. 그 결과 요구되는 규격은 0.5 그램 수준의 허용 공차임에도 불구하고 0.1 그램 단위까지의 정확도가 달성되었습니다.”

“막대한 양을 다루는 사업에 있어서, 이러한 수준의 정밀도는 매우 중요합니다.” Kuenen은 말한다. Prinzen은 여기에다가 측정 사이사이에 눈금의 영점 작업까지도 재수행한다. 이것은 저울에 껍질 파편이나 계란의 일부가 누적되더라도 신속히 보정하도록 한다.

POWERLINK와 B&R로부터의 원격 진단 기능
Ovograder의 제어에 관한 한, Prinzen은 Elgra 3 상에서 제 역할을 잘 해주었기 때문에 제어 솔루션도 제공하는 B&R에 의존한다. “Elgra 3를 2006년에 출시하였을 때, 우리 회사는 시장에서 최초로 리니어 전자식 측정을 수행한 기업이었습니다. 여러 가지 의미에서 매우 중요한 제어 측면에서, 그 이전에 당사의 기술 동반자는 우리가 구상하는 솔루션을 제공하는 것이 불가능하였습니다. 우리에게 필요한 것은 로드 셀 카드와 통합된 PLC를 우리에게 제공해 줄 수 있는 동반자였으며 – 게다가 그러한 것이 6개가 병렬로 구성된 시스템이었습니다.”

Prinzen은 또한 중앙 운전원 터미널도 필요로 하였다. “POWERLINK는 모든 시스템을 직선으로 연결하고 단일 화면으로부터 운전하는 것을 허용하는 – 정말 굉장한 물건입니다.” Kuenen은 말한다. “다른 어떤 공급자도 이러한 조합을 제공할 수 없었습니다. B&R이 제안하는 수많은 프로그래밍 언어 가운데, 우리는 구조화 텍스트(Structured Text)를 사용하기로 결정하였고 사용하기가 가장 편리하다는 것을 발견하였습니다. 전세계의 운전원들 사이의 훈련 수준이 모두 제 각각이기 때문에 원격 진단 기능은 큰 도움이 됩니다. B&R의 솔루션은 운전원들이 신속하고 신뢰성 있게 필요한 지원을 받을 수 있도록 합니다.”

Ovograder의 컨트롤러
(왼쪽) Ovograder의 컨트롤러는 B&R에 의해 공급된다.
(오른쪽) Ovograder는 직전 모델 Elgra 3의 두 배의 속도인 시간 당 30,000 개의 계란의 무게를 측정한다.

“Prinzen은 솔루션에 적극적으로 참여할 자동화 기술 동반자를 찾고 있었습니다. 또한 B&R은 Prinzen이 로드 셀을 통합하는 데 필요한 하드웨어를 갖추고 있었습니다. 우리는 모든 샘플을 단일 자동화 객체에서 처리할 수 있었습니다. 그러한 경우에 이 데이터는 B&R 컨트롤러의 계산에 공급됩니다. 이러한 프로젝트를 시작하면, 아무래도 기계 내에 자동화가 필요한 그 밖의 다른 모든 컴포넌트들을 살펴보게 됩니다. 필요 이상으로 다른 공급자를 참여시켜야 할 이유를 발견할 수 없었습니다.” B&R의 영업 대표자인 Wico Reineman은 말한다. 그러한 이유로 B&R은 Power Panel 65도 공급하게 되었다. “Power Panel 65는 컨트롤러와 HMI 시스템의 올인원 형태입니다.” Reineman은 말한다. Power Panel 65는 또한 용이하게 USB를 통해 접근하거나 웹 브라우저로 살펴볼 수 있는 유용한 관리 수준의 정보를 생성한다.

Prinzen은 특히 속도와 정밀도에 대한 요건이 까다롭다. “Ovograder를 위해, 우리는 고객이 원하는 곳에 하드웨어를 맞춰주어야 했습니다.” Reineman은 말한다. “계란 업계는 설명하기 힘든 방법으로 작업합니다. Prinzen은 3킬로그램까지의 계란을 측정할 수 있는 로드 셀을 사용합니다. 이 로드 셀은 빠른 속도로 구르는 평균 64그램의 계란을 0.1그램 단위까지 측정하는 데 이용됩니다. 이것은 자주 볼 수 있는 수준의 속도와 정밀도가 아닙니다.”

Prinzen은 향후 수년간 수 백대의 Ovograder를 설치할 수 있을 것으로 기대한다. Reineman과 Kuenen은 시간 당 40,000개까지의 계란을 측정하는 새로운 거대한 도약을 현재의 하드웨어 구성으로 달성할 수 있을 것으로 확신한다.

automotion
B&R 코리아에서 고객님들께 제공하는 기술 매거진 오토모션(automotion) 한국어판 에디터입니다. 자동화, 모션, 에너지 관련 최신 기술, 신제품, 적용사례 등의 기사와 B&R의 국내외 뉴스를 한국어로 제공합니다.
http://br-automation.co.kr

답글 남기기

Top