식품 포장 시 에너지 비용 절감 및 진공 펌프 수명 연장

가정에서 고급 소고기를 즐기거나 레스토랑에서 완벽하게 숙성된 스테이크를 맛볼 때, 그 고기가 식탁에 오르기까지 어떻게 신선하고 안전하게 풍미를 유지하는지 생각해 보는 사람은 많지 않습니다. 이 품질을 보장하는 것은 처음부터 신선도를 보존하는 기술, 즉 진공 포장 기술입니다.

이 공정은 스코틀랜드 애버딘 외곽에 위치한, 최대 규모의 적색육 가공업체 중 하나인 Kepak McIntosh Donald에서 실제로 구현되고 있습니다. 공장 내부에서는 여러 진공 포장 라인이 지속적으로 가동되며, 신선육을 안전하게 포장하고 보존하여 유통할 수 있도록 준비합니다. 이러한 대규모 공정의 핵심에는 한 가지 중요한 요소가 있습니다. 바로 안정적이고 효율적인 진공 공급입니다.

식품 포장 효율성 향상

성능을 최적화하고 에너지 소비를 줄이기 위해 Kepak은 지난 약 15년간 협력해 온 파트너인 Busch (부쉬) 진공 솔루션과 함께했습니다. 양사는 기존 R5 오일 윤활 로터리 베인 진공 펌프에 Busch (부쉬)의 가변 속도 드라이브 (VSD) 기술인 ECOTORQUE를 적용했습니다. 그 효과는 분명했습니다. ECOTORQUE는 펌핑 속도를 공정의 실제 진공 요구량에 맞게 조절하여 에너지 소비를 크게 줄였습니다. 이를 통해 운영 비용을 절감했을 뿐만 아니라, Kepak의 지속가능성 및 탄소 감축 목표 달성에도 크게 기여했습니다. 이점은 여기서 끝나지 않았습니다. 효율적인 진공 펌프 운전과 장비 부하 감소를 통해 Kepak은 유지보수 필요성을 줄이고 진공 펌프의 수명을 연장하여, 앞으로도 장기간 안정적인 성능을 확보할 수 있습니다.

Kepak에서 사용되는 진공 포장 작동 방식

Kepak의 포장 공정은 4개의 주요 진공 포장 라인을 중심으로 운영됩니다. 각 라인은 밀봉 전에 포장 내부의 공기를 제거하기 위해 첨단 챔버형 진공 포장 기계를 사용합니다. 각 사이클마다 일정량의 육류를 밀폐 백에 넣어 챔버 안으로 적재됩니다. 그런 다음 기계 덮개를 닫아 챔버를 밀봉한 후, Busch (부쉬) R5 윤활유 공급 로터리 베인 진공 펌프 및 진공 부스터 장치가 필요한 진공 레벨에 도달할 때까지 공기를 배기합니다. 필요한 진공 레벨에 도달하면 실링 바가 포장백을 완전히 밀봉합니다. 이후 챔버 내부가 다시 대기압 상태로 돌아오면, 포장이 완료된 제품을 꺼내 다음 공정으로 이동시킵니다. 이 공정은 산소를 제거하여 유통기한을 연장하고 부패와 산화를 방지하며, 고객이 기대하는 색상과 식감, 맛을 유지하는 데 도움을 줍니다. 설비 가동 중단이나 불안정한 진공 성능은 생산 목표와 제품 품질에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다.
Kepak의 엔지니어링 관리자인 Malcolm Baillie는 "당사 포장 기계 가동 시간은 일반적으로 오전 6시부터 오후 4시까지입니다."라고 설명합니다. "제품이 원활하게 생산될 수 있도록 하려면 진공 공급의 가동 시간과 안정성이 무엇보다 중요합니다."

도전 과제

기존 Kepak의 진공 펌프는 50 Hz의 고정 속도로 운전되어, 진공 수요와 관계없이 지속적으로 가동되었습니다. 포장 챔버가 가동되지 않아 진공이 필요하지 않을 때에도 진공 펌프는 동일한 양의 에너지를 소비했습니다. ECOTORQUE는 이러한 운전 방식을 개선하고 지능형 속도 제어를 도입했습니다. 시스템은 펌핑 속도를 실시간으로 조절하여 유휴 상태에서는 속도를 낮추거나 에코 모드로 전환했습니다. 이를 통해 불필요한 에너지 사용과 CO₂배출을 줄일 뿐만 아니라 연속 고속 작동을 방지하여 기계적 마모를 줄여줍니다. 처음에는 작은 변화로 보였지만, 곧 상당한 효율 향상 효과가 입증되었습니다. 장시간 생산 교대에 걸쳐 연속 운전되는 펌프에서 유휴 운전 구간을 최적화함으로써, 운영 비용 절감, 공정 효율 증대, 실질적인 지속가능성 개선 효과를 빠르게 달성할 수 있었습니다.

기회를 파악합니다.

Busch (부쉬) 전문가들은 Kepak 공장을 방문하면서 진공 시스템 에너지 사용을 크게 줄일 수 있는 가능성을 확인했습니다. 이론적인 제안에 그치지 않고, 챔버 포장기 한 대에 ECOTORQUE를 설치하여 그 효과를 직접 측정하는 실증 테스트를 제안했습니다. Malcolm Baillie는 "부쉬(부쉬)는 단순한 영업 제안만을 논의하고자 당사를 방문한 것이 아니었습니다."라고 말했습니다. "그들은 실제 에너지 사용 전후를 측정하기 위한 데이터와 테스트 계획을 가져왔기 때문에 우리는 어떤 차이가 있는지 직접 볼 수 있었습니다."
이 테스트에는 일주일 동안의 기본 에너지 소비 모니터링 출력 기록 장치 설치가 포함되었습니다. ECOTORQUE 솔루션을 설치하여 로터리 베인 진공 펌프 속도를 실제 진공 수요에 따라 동적으로 조절할 수 있었습니다. 두 번째 측정 주간의 결과를 통해 명확하게 전후 결과를 비교할 수 있었습니다. Malcolm Baillie는 "Buch(부쉬)의 기술 팀은 현장에 머무르며 VSD 컨트롤을 미세 조정하며 기계의 사이클과 완벽하게 동기화했습니다"라고 덧붙였습니다. "이러한 실질적인 지원이야말로 우리에게 진정한 가치를 제공했습니다."

입증된 에너지 효율성

생산 중 에너지 절감 효과는 약 26%에 달했습니다. 가장 큰 절감 효과는 휴식 시간에 나타났습니다. 에코 모드 덕분에 진공이 필요하지 않을 때 펌프의 전력 소비를 최소화하여 에너지 소비량을 무려 94%까지 줄일 수 있었습니다. ECOTORQUE 적용 전, 실제 생산 가동 중 진공 펌프의 평균 소비 전력은 16 kW였습니다. COTORQUE 설치 후에는 평균 소비 전력이 11.8 kW로 감소했습니다. 테스트 기간인 일주일 동안 약 903 kWh의 에너지를 절감했으며, 이는 약 £207에 해당합니다. 이를 연간으로 환산하면 장비 1대당 약 £10,350을 절감할 수 있습니다.. Malcolm Baillie는 "Busch (부쉬)가 제시한 예상 수치도 이미 충분히 매력적이었습니다."라고 말했습니다. "하지만 실제 테스트 결과는 그보다 훨씬 더 좋았습니다." * kWh당 23p의 에너지 가격 및 연간 50주 생산 기준.

장기적인 신뢰성

이점은 에너지 절감에만 그치지 않았습니다. 지속적인 최대 속도 운전을 방지함으로써 베인, 베어링 및 기타 부품의 기계적 마모를 줄였습니다. 오일 온도가 낮아지면서 오일 열화 속도가 느려져 서비스 주기가 연장되고 유지보수 비용도 절감되었습니다.. 이러한 요소들이 함께 작용하여 진공 펌프의 예기치 않은 유지보수 필요성을 줄이고, 전반적인 신뢰성과 가동률을 높여줍니다. ECOTORQUE를 적용함으로써 Kepak은 포장 라인을 안정적이고 지속적으로 운영하여 생산 중단 위험을 줄이는 동시에 총소유비용(TCO)을 절감할 수 있습니다. 또한 ECOTORQUE는 필요에 따라 펌프 속도를 최대 60 Hz까지 높일 수 있는 유연성을 제공합니다. 즉, 생산 규모가 확대되면 동일한 펌프가 새로운 장비를 위한 추가 투자 없이 최대 20% 더 높은 용량을 제공할 수 있습니다.

지속 가능성을 위한 노력

Kepak은 CO₂ 발자국 감소 및 에너지 효율성 개선을 포함하는, 야심찬 그룹 전반의 지속 가능성 목표에 따라 운영하고 있습니다. ECOTORQUE 솔루션 설치와 같은 선제적 조치는 이러한 목표를 직접 지원합니다. Malcolm Baillie는 "저희는 지속가능성 팀과 지속적으로 협력하여 폐기물 감소와 효율 개선을 위해 노력하고 있습니다"라고 설명합니다. "이 프로젝트는 에너지 절약뿐만 아니라 패키지당 탄소 영향을 줄입니다."
성공적인 테스트 이후 Kepak은 현장의 다른 적합한 펌프에 ECOTORQUE 솔루션을 도입했으며 솔루션을 추가 Kepak 공장에도 확장하여 그룹 전반에 걸쳐 장점이 확산되도록 할 계획을 가지고 있습니다.

원활한 도입과 전문적인 지원

Kepak은 차질 없이 새로운 시스템으로 전환할 수 있었습니다. Busch (부쉬)는 VSD를 공급하고 설치 및 시운전을 진행했으며, 데이터를 수집 및 분석하여 상세한 성능 보고서를 작성했습니다. 또한 기술 전문가가 현장에 상주하며 실제 생산 조건에 맞게 시스템을 세부 조정했습니다. Kepak의 경우, ECOTORQUE 솔루션은 단순한 에너지 절약 솔루션 그 이상임이 검증된 제품입니다. ECOTORQUE는 측정 가능한 비용 절감 효과를 창출하고 유지보수 및 지속가능성 목표 달성을 지원했으며, 데이터 기반 최적화의 효과를 입증했습니다. 또한 기계적 마모를 줄여 장비의 신뢰성을 향상시켰습니다. 가동 중단 시간 감소와 펌프 용량 증대는 전반적인 생산성 향상에 직접적으로 기여할 수 있습니다. Malcolm Baillie는 "이 프로젝트는 빠른 투자비 회수가 가능했으며, 당사의 전반적인 효율성 향상 전략에도 완벽하게 부합합니다."라고 말했습니다.