운동하는 케이블을 보호 및 가이드 하는

에너지 체인, 혁신적인 디자인으로

기능은 UP, 비용은 DOWN

에너지 공급 시스템 전문 제조 업체인 igus GmbH(이하 ‘이구스’)는 운동하는 케이블을 가이드해주는 에너지 체인 전문이다. 이구스는 이번에 디자인 혁신으로 성공을 거둔 대표적인 제품 두 가지를 소개했다.
첫 번째는, 구동에 필요한 에너지를 낮추어 고객의 비용 절감을 실현시킨 제품이고, 두 번째는 거의 완벽에 가깝게 밀폐된 디자인으로 칩, 분진 등 산업용 잔해들로부터 케이블을 보호해주는 제품이다.

구동 에너지를 낮춘 친환경 녹색 자동화 실현
독일 본사를 중심으로 전 세계 28개 이상의 지사를 보유한 에너지 체인 전문가 이구스는 모든 기계 공정과 시스템의 에너지 효율성을 높이기 위한 다양한 솔루션을 연구한다. 특히, 에너지, 데이터, 그 외 다양한 시그널 매체를 더욱 빠르고 조용하게 공급해줄 수 있는 시스템 개발에 몰두해왔다. 그 결과 이구스는 약 40~50m 길이로 연결된 자동화 장비의 동력 에너지와 작동 비용을 상당히 감소시켜주는 에너지 공급 시스템을 개발했다.

한 예로, 목재 산업의 공정 라인에서는 적재하고 하역하는 부품들의 크기가 매우 크고 이동 거리가 길기 때문에, 자칫 공정에 소비되는 비용이 많이 발생할 수 있고 기계 소음이 커서 작업 환경에 악영향을 줄 수 있다. 때문에 이러한 산업 공정에서는 신속하고 조용하게 작동하지만 필요 동력 에너지는 줄인 에너지 공급 시스템이 요구된다. 이러한 일반적인 수평축으로 이동하는 상황 뿐 아니라, 겐트리 로봇으로 구동되는 물류 및 검색 시스템이 있는 스토리지 공정에서도 마찬가지이다.

에너지 체인, 케이블, 호스 등이 장착된 이 장비들은 무엇을 해야 하는가? 에너지를 눈에 띄게 절약해주는 에너지 효율성 디자인 기계 부품은 없을까? 이구스는 확실히 ‘그런 기계 부품이 있다’고 말한다. 기계 공정에서 에너지 체인은 매우 역동적으로 작동하는 기계 부품 중 하나이다. 공정에서 동력 소비 비용을 가감하는데 상당한 영향을 줄 수 있기 때문에 에너지 체인을 단순 기계 부품으로 취급한다면 큰 오산이다. 산업 현장에서 40~50m의 긴 이동거리를 움직이는 케이블이나 호스의 중량은 매우 무거운데, 에너지 체인은 이들을 장착한 채 안전하고 신속하게 작동해야 한다. 이 때 에너지 체인의 push-pull (관성) 힘을 최대한 이용할 수 있다면, 그만큼 인위적인 동력 소비는 줄일 수 있게 된다. 이와 같이 ‘아직 드러나지 않은 매우 많은 에너지 절감법으로 체인 이동에 필요한 에너지 소비를 상당히 줄일 수 있다’고 이구스 CEO 프랑크는 전했다. 

프로파일 롤러 체인 ‘P4`는 이구스에서 개발한 대표적인 에너지 효율성 디자인을 통해 필요 구동 에너지를 낮춘 에너지 체인 모델이다. 본래 고속 컨테이너 크레인(STS 혹은 RMQC로 불리는)용으로 개발되어 이미 전 세계 크레인 산업 분야에서 3년 전부터 작동 중인 ‘P4’시스템은 기본적으로 최대10 kg/m의 무거운 무게까지 충진 가능하며, 속도 10 m/s에서 이동길이 800m가 가능하게 설계되었다. 물론 ‘P4’에너지 체인 시리즈는 이보다 작은 사이즈들도 있는데, 그 예로 기계 가공, 공정, 창고 시스템 등을 위해 개발된 ‘P4.32’와 ‘P4.42’가 있다. 이러한 롤러 체인은 특수 디자인한 롤러가 작동을 보조 지원하기 때문에 일반 글라이딩 에너지 체인보다 우수한 기능을 보여준다. 실제 적용 사례에 따르면 지속 전진 운동시 3.5 m/s 이상의 속도에 장착한 경우 눈에 띄는 장점들이 발견되었다.

그 중 하나는 자동화 공정에서 롤러 마찰계수가 글라이딩시 마찰계수보다 무려 75% 감소된다는 것이다. 이것은 다시 말해 (관성과 체인 무게에 의한 마찰계수까지 고려한) 필요 구동 에너지가 글라이딩 에너지 체인보다 최대 57% 감소했다는 의미이다. 또 다른 장점으로는 다양한 운반 장비들이 이제 같은 소음 레벨로도 훨씬 더 높은 속도와 가속도로 작동할 수 있다는 것이다. 다양한 장점들을 보유한 프로파일 롤러 에너지 체인 ‘P4’는 극내마모성을 가지고 있고 조용하게 작동한다. 상부 주행부의 롤러는 하부 주행부의 롤러에 의해 자동으로 작동한다. 하부 주행부 롤러에 상부 주행부 롤러가 타고 올라가 작동하는 대신 서로 엇갈려 주행한다. 게다가 롤러의 유무와 상관없이 링크의 피치 길이가 동일하기 때문에 에너지 체인은 극도로 조용하고 진동 발생 없이 작동할 수 있다. 마찰학적으로 최적화된 플라스틱 프로파일 롤러는 체인의 측면 플레이트에 통합 장착된다.

밀폐형 튜브로 케이블 완벽 보호하는 에너지 체인
이구스는 혁신적인 디자인을 통해 거의 100%에 가까운 밀폐 능력을 가진 에너지 튜브 ‘RX’도 소개했다. 이 에너지 튜브 ‘RX’를 칩이 무수히 튀기는 기계에 설치하여 무려 251,900 사이클 동안 작동시킨 후의 검사해본 결과는 놀라웠다. 에너지 튜브 내부에 단지 2.7g 칩만이 검출되었기 때문이다. 이구스는 완벽 밀폐 조건인 IP40, TUV Saarland을 만족시키기 위해 수중 테스트 또한 실시하였다. 모서리, 틈, 단차가 없는 라운드형 링크 디자인과 연결했을 때 부드럽게 구부러지는 외경 곡선으로 인해 크기가 크던 작던 상관없이 대부분의 칩들이 미끄러져 떨어지도록 제작되었다. 또한 각각의 연결 부품들은 칩이 쌓이거나 덮지 못하도록 외부에 드러나지 않는 내부 접합식 디자인으로 제작되었다. 케이블을 에너지 튜브에 포설하거나 교체할 때 열고 닫아야 하는데 에너지 튜브는 외경에서 간단하게 활짝 열어젖힐 수 있기 때문에 작업이 수월하다.

에너지튜브 ‘RX’시리즈는 기존에 내부 높이 52, 62, 73mm 세 가지가 출시되었는데, 이구스는 올해 적은 설치공간에 적용 가능한 내부 높이 42mm 제품을 추가 출시하였다. ‘RX’시리즈는 이구스가 자체 개발한 igumid HT 소재를 이용할 수도 있는데, 이 소재는 850°C의 뜨거운 칩에도 견디는 내열성을 가지고 있어 고온용 에너지 튜브로 사용할 수 있다. 오물, 먼지, 오일, 습기, 열 등의 까다로운 환경 조건들도 강력한 에너지 체인 ‘RX’ 앞에서는 어떤 영향도 끼칠 수 없다고 이구스는 전했다.

이구스는 앞서 소개한 제품 이외에도 에너지 효율성 디자인을 적용한 다양한 솔루션을 보유하고 있다. 이에 관련한 자세한 정보는 한국이구스(032-821-2911)로 문의하면 된다.