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최고 품질의 호프
호프 없는 맥주를 상상할 수 있을까? 바바리아의 할레타우는 수세기 동안 호프를 재배해 왔으며, 현재 세계 최고급 호프 대부분이 이 지역에서 생산된다. 재배한 호프의 품질을 유지시키기 위해선 후속 처리공정이 매우 중요하다. 대마의 일종인 호프는 수확 후 가능한 한 신선도를 유지한 상태에서 조심스럽게 건조시켜야 한다. 최근까지 호프는 대부분 수동으로 건조시켜 왔으나, 맥주의 맛이 결정되는 호프의 건조과정에서 수분이 너무 많이 제거되거나 또는 덜 제거되는 경우가 발생하여 재고유효기간이 단축되거나 또는 양조의 질이 저하되는 결과를 가져오기도 한다. ATER Euringer & FriedlGmbH사는 이 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 결정을 내렸다. 그것은 B&R의 기술을 근간으로 하는 제어시스템 솔루션을 이용하여 완전자동으로 빠르고, 에너지도 적게 소비하며, 동시에 호프의 질도 최상으로 유지하는 호프 정제공장을 건립하는 것이었다.
초가을, 할레타우 인근에 위치한 호프 경작 업체 Johann Brenner의 신축 공장에 들어가면 온화하고 향기로운 냄새가 방문자를 맞이한다. 작업자가 7미터 정도의 길이까지 자란 호프줄기를 기계장치에 끼우면, 이 기계는 호프줄기를 공장의 천정근처까지 이동시키며, 이곳에서 호프는 Picking Machine으로 들어간니다. Picking Machine에서 꽃송이는 호프줄기로부터 분리되며, 꽃송이의 실질적인 가공공정이 시작된다.
“호프의 건조 및 컨디셔닝은 호프의 질과 호프의 가격 결정에 중대한 영향을 미치는 대단히 중요한 공정입니다”라고 ATEF Euringer & FrielGmbH사의 공동소유주주 겸 사장인 Mr. Michael Friedl은 설명한다. 이 회사는 B&R의 기술을 이용해 공정을 자동화했다.
건조 및 컨디셔닝에 의해 결정되는 호프의 품질
호프는 수확 당시 초록빛을 띠고 있으며, 80에서 85% 정도의 수분을 함유하고 있다. 따라서 호프의 부패를 방지하기 위해 수확 후 즉시 건조시켜야 한다. 그렇지 않으면 짧은 시간만 저장을 해도 호프의 온도가 상승하여 호프의 외관에 약 영향을 미치고, 알파산 (맥주의 전형적인 쓴맛을 내고 보존기간 연장에 영향을 미치는 화합물)이 감소된다. 호프 경작사인 Hohann Bernner처럼, 호프를 수확한 후 Picking Machine에서 채집한 꽃송이는 건조가마로 들어가 수분 함유량이 8.5에서 9%로 낮아질 때까지 따듯한 공기를 통과시켜 건조 시킨다. 건조를 마친 호프는 대형 컨디셔닝 룸에서 서너 시간 보관을 시켜, 컨디셔닝된 공기가 호프 내에 함유된 수분을 균일하게 분포 시킨다. 이후 호프는 압축을 하여 저장을 하거나 또는 맥주공장으로 출하된다.
“그러나, 이제까지 사용된 대부분의 건조 및 컨디셔닝 시스템의 문제점은 호프의 부적절한 건조방식에 기인한 구조적인 문제로 꽃송이의 건조에 큰 비중을 두지 않았다는 것이다. 예를 들어, 히터의 용량 및 시스템에 사용된 센서가 적절히 설계되지 않았으며, 또한 공기의 성분, 온도, 습도는 사용자 개개인의 경험이나 감으로 수동으로 제어를 해왔다. 그 결과 시스템은 단지 호프를 가열(건조능력을 크게 감소시킴)하는 것에 그침으로써, 에너지를 효과적으로 사용하지 못하고 많은 에너지를 낭비하고 있다”라고 Micahel Feidle 사장은 설명을 하고 있다
과거에도 건조공정의 자동화를 시도한 적이 있었으나 실패했다. 여러 실패요인 중에서도 가마 내의 공기 속도를 모든 위치에서 직접 측정할 수가 없었던 것이 가장 큰 실패의 요인이었다. 그러나 ATEF는 이를 직접 해결하기로 결정을 내리고, 바바리안주 농촌 연구소의 호프경작 및 생산기술팀과의 긴밀한 협조를 취하기 시작했다.
에너지 소비량을 거의 이론적 최소치까지 저감
이러한 모든 조치는 매우 감동적인 결과를 가져왔다. ATEF사가 설계를 하여 호프 경작사 Johann Brenner에 납품한 시스템은 50kg의 호프를 건조하는데 겨우 16.5 리터의 연료만을소비했다. 이는 종래의 솔루션에 비해 연료 소모량이 거의 절반으로 줄어든 것이며, 물리학 이론에 의해 산출된 최소 소모량 15리터에 매우 근접한 수치다. 또한 호프를 건조기구에 쏟은 뒤 호프의 건조에 소요되는 시간을 과거의 한 시간 반에서 한 시간으로 줄였다. 한편, 한 시간 당 가마에서 건조되는 호프의 양은 1평방미터당 약 4kg에서 약 7.5kg까지 증가가 됐다.
ATEF는 호프의 건조분야에 상당한 진전을 이뤄냈다.
“시스템에서 나온 호프는 최적의 품질을 유지하는데, 이는 높은 수준의 반복성과 최소의 건조 및 컨디셔닝 비용으로 이뤄낸 결과입니다. 시스템은 고도로 자동화 되어있고, 사용자 인터페이스는 매우 간단명료해 누구나 쉽게 운전할 수 있습니다”라고 Michael Frie가 요약해 설명하고 있다.
B&R 제품 사용해 구매 및 유지보수 비용 절감
“위에서 언급한 시스템의 여러 가지 장점 및 상각기간의 단축에도 불구하고, 투자비는 운영자에게 있어 가장 중요한 과제이기 때문에 제품의 가격, 서비스/유지보수용 교체부품의 비용은 자동화 공급업체를 선정하는데 있어 결정적인 요인으로 작용합니다."
ATEF는 올바른 파트너를 선정하는데 오랜 시간을 허비하지 않았다고 ATEF의 사장은 설명하고 있다. “나는 이미 B&R에 대한 여러 가지 긍정적인 내용들을 들어왔고, 평가 초기부터 제품의 가격/성능비에 관해 만족했습니다. 예 를 들어 I/O는 배선된 상태에서 부품을 신속히 교체할 수 있는 특징을 갖고 있어 Spare Part가 적게 소요되기 때문에, 유지보수 비용을 현저히 줄일 수 있습니다. 또한 다른 공급업체의 경우 일반적으로 여러 개의 툴을 필요로 하나 B&R은 Automation Studio(B&R의 엔지니어링 환경) 하나로 Visualization을 포함한 전체 제어 소프트웨어를 관리할 수 있다는 사실에 매우 고무적 이었습니다. 이로 인해 엔지니어링 비용을 절감할 수 있었고 또한 엔지니어링 작업도 쉽게 할 수 있었습니다.”
Automation Studio: 효과적인 코드 생성 기능 (CodeGeneration)
및 오류 검색기능
Automation Studio는 ANSI C Interface를 갖추고 있어 자동화 전문가들이 엔지니어링을 빠르고 효과적으로 진행할 수 있으며 특히 소프트웨어의 디버깅이 가능하다.
제어용 소프트웨어 및 Visualization(시각화)을 위한 하드웨어 플랫폼으로 B&R의 Power Panel 420을 사용했다. Power Panel 420에는 CPU가 탑재되어 있기 때문에 별도의 제어장치가 필요치 않아 보다 자동화 솔루션을 경제적으로 구축할 수 있었다. 이 패널은 시스템의 중심부에 위치해 있는 조작반의 도어에 설치되어 있다. DIN Rail을 탑재한 B&R의 X20 System I/O Module은 속도가 빠르고 경제적인 X2X Link 통신을 통해 패널과 연결되어 있다.
또한 ATEF 기술자는 X2X Link를 사용하여 전력공급설비, 모터 감시모듈, 자동화 아키텍처로부터 50 미터 떨어져 있는 Power B&R의Cabinet 내의 I/O Module, 그리고 B&R의 드라이브를 모두 통합시켰다
B&R의 Frequency Inverter는 조작자 실수로 인한 문제를 줄여줘
“이 시스템에 B&R의 Frequency Inverter를 사용했습니다. 우리는 버스를 이용해 Frequency Inverter의 환경 설정 및 제어를 처음으로 시도를 하였습니다. 우리는 과거의 경험상, 최적화와 관련된 문제로 인해 인버터를 재 프로그램 해달라는 조작자의 요청이 있을 것이라는 위험에도 불구하고, 이러한 절차를 결정했습니다”라고 Michaed Fridle 사장은 부언하여 설명했다.
인버터는 임무를 완벽히 수행하여 관련된 모든 사람을 만족시켰다. 그리고 드라이브에는 ATEF의 시험을 거쳐 문서로 승인한 설정치가 입력되어 있기 때문에, 제어장치를 재가동할 때 임의로 변경된 설정치는 모두 승인된 설정치로 환원하게끔 되어있다.
현재 ATEF는 14개의 시스템을 새로이 건립하는 계획을 추진하고 있는데, 이는 반드시 소수의 직원으로 운영되어야 하기 때문에 유지보수가 거의 없는 기술을 사용해야 한다고 ATEF의 사장은 설명하고 있다. “B&R의 제품과 같이 자동화 시스템이 신뢰성이 높고 유지보수가 적은 경우, 우리가 할 일은 단지 우리가 수립한 계획을 실행하고 연간 판매되는 시스템의 수량을 증가 시키는 것뿐입니다".