산업기술/제조/경영

Nikkei Monozukuri_2024.4 (p16-18)

주목받는 리니어 수송 시스템
배터리・반도체 공장에서 용도 확대, 미쓰비시전기도 참여

벨트 컨베이어를 대신하는 차세대 수송 방식으로서 주목받고 있는 ‘리니어 수송 시스템’. 고속 수송이나 자유로운 라인 레이아웃, 높은 정지 위치 정밀도 등을 장점으로 하며, 유저의 발상에 따라서 컨베이어 수송에서는 실현이 어려웠던 새로운 생산방식을 만들 수 있다.

전극 적층 등 복잡한 공정을 자동화하고 싶은 리튬이온2차전지(LIB) 생산이나, 택타임(Tact-Time)을 줄이고 싶은 전자부품 제조, 복잡한 동작이 요구되는 포장 등의 분야에서 도입하고 있다.

리니어 수송 시스템은 모터의 회전운동을 직선 방향으로 움직이게 한 '리니어 모터'의 원리를 이용한다. 코일(전자석)을 깔아 놓은 레일 위에서, 영구 자석을 탑재한 캐리어(수송부)를 주행시켜 워크를 운반한다.

2024년 1월 31일~2월 2일에 도쿄빅사이트(도쿄)에서 열린 오토메이션과 계측의 기술 전시회 ‘IIFES 2024’에서는, 리니어 수송 시스템의 새로운 용도를 개척할 수 있도록 유럽 업체가 새로운 확장 기능이나 활용 아이디어를 전시하거나 미쓰비시 전기가 신규 참가를 위해서 참고 출전하는 등 열기를 보였다.

-- 미쓰비시전기 2024년 가을에 시장 투입 --
미쓰비시전기는, 자사 개발한 리니어 수송 시스템을 2024년 가을에 국내 시장에 투입한다. 일본 메이커가 곡선이 있는 수송 루트에도 대응할 수 있는 리니어 수송 시스템을 발매하는 것은 처음이다.

현재, 리니어 수송 시스템을 전개하는 기업은 주로 유럽과 미국에 집중하고 있지만 “국내에서의 충실한 서포트 체제를 요구하는 고객이 많아 개발을 단행했다”(미쓰비시전기 나고야제작소 드라이브 시스템부의 엔도(遠藤) 차장).

참고로 미쓰비시전기는 리니어 수송 시스템을 ‘리니어 트랙 시스템’이라고 부른다. 2024년 가을은, 앞서서 도입을 검토하고 있는 기업에 판매하는 시기다. 일반 판매는 2025년 무렵을 예정하고 있다고 한다.

미쓰비시전기의 리니어 수송 시스템은 높은 캐리어의 추력(진행 방향으로 나아가는 힘)을 강점으로 하고 있다. 가반 질량 3kg과 10kg의 두 종류의 캐리어를 준비했으며, 최대 추력은 각각 140N과 300N이다. 300N의 추력을 낼 수 있는 제품은 거의 없다.

큰 추력 덕분에 무거운 워크를 큰 가속도로 고속으로 수송하거나, (전극 제조 등을 상정한) 워크에 롤러를 눌러 슬러리를 도포하는 공정을, 가공대로 옮기지 않고 캐리어에 올린 채 가공할 수 있다고 한다. 다만 내하중은 현재 평가 중이다.

-- 진공 챔버 내의 수반에 --
IIFES 2024에서는 유럽 기업들의 리니어 수송 시스템의 데모도 눈길을 끌었다. 독일 Beckhoff Automation(이하 Beckhoff)은 리니어 수송 시스템 ‘XTS’의 새로운 확장 기능으로서 캐리어에 비접촉으로 전력을 공급할 수 있는 레일(모터 모듈) ‘No Cable Technology(NCT)’를 참고 출전했다. 캐리어에 로봇 핸드나 센서 등의 전력이 필요한 기기를 탑재할 수 있게 되면서 XTS의 활용 폭이 넓어진다.

NCT는 24년 4월 초에 유럽 및 일본에서 출시할 예정이다. 참고 가격은 모터 모듈 ‘AT2100’이 55만엔(세금 별도)이다.

Beckhoff는 컨베이어를 대신하는 수송 시스템으로서 ‘XPlanar’도 전개하고 있다. Beckhoff 일본법인의 가와노(川野) 사장은 “최근에는 뜻밖의 활용 방법에 대한 상담이 들어오고 있다”라고 말한다.

XPlanar는 가이드 레일이 없어 캐리어(XPlanar에서는 ‘무버’라고 부른다)를 평면 상에서 자유롭게 움직일 수 있다. 자력(磁力)으로 캐리어를 띄우고 있기 때문에 레일과의 접촉 부분이 없어 부품의 마모로 인한 쓰레기(크랙)가 발생하지 않는다. "이 장점을 활용해 반도체 제조 장치의 진공 챔버 내에서의 수송에 사용할 수 없는냐는 상담이 들어오고 있어 현재 개발 중이다”(가와노 사장).

최년의 반도체 제조에서는 반도체의 미세화에 수반해 보다 높은 청정도의 제조 환경이 요구되고 있어, 비접촉으로 수송할 수 있는 XPlanar에 관심이 집중되고 있는 것 같다.

-- 프랑스 슈나이더는 위치 정확도에 강점 --
프랑스 에너지 솔루션 업체 슈나이더 일렉트릭의 전시 부스에서 많은 사람들의 관심을 받고 있던 것도 리니어 수송 시스템 ‘Lexium MC12 멀티 캐리어’의 데모였다. 슈나이더는 약품이나 음료 공장을 상정해, 액체의 흔들림이나 흘림을 억제하기 위한 ‘안티 슬로싱 기능(제진 제어)’의 유무에 따른 수송의 차이 등을 어필하고 있었다.

“최대의 강점은 높은 위치 정확도이다”(슈나이더). 특히 곡선부에서의 오차(지정 위치와의 차이)가 0.05mm로 작다(직선부는 0.03mm). 마찰이 발생하기 쉬운 곡선부에서는 레일의 발열에 의한 열변위(열에 의한 부피변화)로 위치 정밀도가 떨어지는 과제가 있었다. 그래서 슈나이더는 레일 측면부의 케이스에 열전도율이 높은 알루미늄 합금을 채택. 연속 가동해도 레일의 온도를 40℃ 미만으로 억제할 수 있다고 한다.

시장 확대가 예상되는 배터리(특히 LIB)나 반도체 업계에서는 업체가 증산을 위해서 빠르게 움직이고 있다. 다품종 소량화도 동시에 진행되는 가운데 자유도가 높아 효율적인 수송을 실현할 수 있는 리니어 수송 시스템에 대한 요구는 점점 높아져 갈 것 같다.

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