기술보고서 2022 No5
식품 가공 및 즉석 식품 시장의 자동화에 도전
~특수 표면 처리/식품 사양 로봇 MOTOMAN-GP8 개발~

※1 HACCP(위해요소중점관리기준)이란 무엇입니까
국제연합식량농업기구(FAO)와 세계보건기구(WHO)의 공동 기구인 Codex Alimentarius Commission에서 국제적으로 권장하는 식품입니다 원자재 입고부터 제품의 제조, 배송, 공급까지의 전 과정을 체계적으로 정리하고, 이물질 오염, 식중독을 일으킬 수 있는 세균 오염 등 공정 중 위해요소를 분석합니다 위험을 제거하거나 감소시키기 위해 제품의 안전성을 확보하기 위해 특히 중요한 프로세스를 관리하고 과학적 증거에 기초한 관리기준을 수립하는 방법

1 식품시장에서 요구되는 기능

식품 시장에서 로봇을 사용할 때 다음 세 가지 항목을 충족하는 것이 필수적입니다

①방진/방수/방청

먼지, 청소액 등의 액체가 로봇 내부로 들어가지 않아야 하며, 로봇의 윤활유가 외부로 누출되어서는 안 되며, 로봇 케이스에 오랫동안 물이 남아있어 녹이 발생하지 않아야 합니다

②내화학성/위생적 특성

로봇 케이스와 다양한 기계적 요소의 물리적, 화학적 특성은 청소에 사용되는 산, 알칼리성, 알코올을 포함한 다양한 청소 용액에 노출될 때 저하되어서는 안 됩니다 또한, 하우징에 식품이 장기간 부착됨에 따른 이물질의 오염 및 세균의 증식을 방지하기 위해 항상 위생적인 ​​상태를 유지해야 한다

③식품기계용 윤활제

로봇 각 축의 움직이는 부품과 기어에 바르고 채우는 윤활제로 라인에 혼입되더라도 건강 손상을 최소화하는 H1 인증^※2를 획득한 식품 기계용 윤활유를 사용하여 윤활유 오염 위험에 대한 조치를 취하십시오

※2 H1 인증이란 무엇입니까
NSF(국제보건과학재단)에서 지정한 식품기계용 윤활유 표준

2 기존 식품 로봇의 변화

우리가 지금까지 개발한 기존의 식품 시장용 로봇은 주로 포장된 식품을 운반하는 것을 목표로 했기 때문에 이전 섹션에 나열된 ①에서 ③의 ②를 특별히 고려하지 않았습니다 따라서 이전 버전에서 변경된 사항은 위의 ①부터 ③까지의 항목을 구현 또는 개선한 것입니다

① 방진, 방적, 방청 ⇒ 방청 강화

본 개발 모델은 IP67을 표준사양으로 가지고 있습니다^※3또한, 식품 시장에서의 적용에 견딜 수 있는 구조를 만들기 위해 볼트 등의 체결 부재를 업계에서 검증된 스테인레스 스틸로 변경한 것은 말할 필요도 없습니다 외부 노출 부분에는 기존 도장 대신 특수 표면 처리를 사용하여 도료 조각 등의 이물질이 생산 라인에 유입되는 것을 방지합니다

※3 IP67이란 무엇입니까
전기 장비 내부로의 이물질 침입에 대한 보호 등급에 대한 표준으로 먼지가 내부로 유입되지 않고 특정 압력 및 시간으로 물에 담가도 유해한 영향을 미치지 않는 수준입니다 고압 세척에는 적합하지 않습니다

②내약품성/위생성 ⇒ 내약품성/위생성을 고려한 설계

실제 식품 공장에서는 일상 청소의 일환으로 장비를 닦는 것 외에도 정기 청소의 일환으로 세정액을 사용한 청소도 수행합니다 세척에 사용되는 세척액은 산성, 알칼리성, 알코올성 용액 등 다양하며, 이러한 용액에 강한 구조를 만드는 것이 필요합니다 당사가 개발한 로봇의 외부 부품에 특수 표면 처리를 적용하여 식품 산업에서 사용되는 다양한 세척액에 충분히 견딜 수 있는 구조를 만들 수 있었습니다 식품 가공 및 식품을 직접 취급하는 공정, 즉 사전 포장 공정 중에는 장비를 항상 깨끗하게 유지해야 합니다 따라서 로봇을 청소할 경우 하우징을 최대한 둥글고 매끄럽게 만들고, 요철을 최소화하는 것이 위생상 바람직하다 다행스럽게도 MOTOMAN-GP8은 "둥그스름하고 매끄러운 형상" 컨셉을 표준사양으로 하여 외부에 사용되는 볼트를 가능한 한 홈이 없는 육각볼트로 변경하여 청소 후 위생 대책을 강화하였습니다

③ 식품기계용 윤활제 ⇒ 식품기계용 개선윤활제

기존 모델에 사용되는 식품기계용 윤활유로는 로봇의 작동 환경이 15°C ~ 45°C 사이이므로 시장 요구를 완전히 충족할 수 없었으며, 특히 포장 전 공정에서 공장의 저온 환경 자동화에 대해서는 더욱 그렇습니다 그러나 더 낮은 온도에서 사용할 수 있는 새로운 식품기계용 윤활유가 도입되면서 표준 사양과 유사하게 0°C~45°C의 온도에서 윤활유를 사용할 수 있게 되면서 로봇의 적용 범위가 확대되고 식품 응용 분야에 대한 시장 요구를 충족하게 되었습니다

특수 표면 처리 및 식품 사양을 갖춘 MOTOMAN-GP8 로봇은 식품 응용 분야에 필요한 내화학성과 위생 특성을 고려하는 동시에 핸들링 응용 분야에 최적화된 표준 사양의 고성능을 유지하는 설계로 제52회 기계 공학 디자인 상 IDEA를 수상했습니다^※4심사위원회 특별상을 받았습니다

※4 기계산업디자인상 IDEA란?
이 상은 일본 산업 제품 디자인을 장려하고 발전시키기 위한 목적으로 1970년 Nikkan Kogyo 신문에 의해 제정되었으며, 그 해의 디자인 방향을 제시하는 최첨단 제품을 선택하고 표창합니다

식품시장에서는 최근 코로나바이러스 팬데믹으로 인해 자동화에 대한 기대가 더욱 높아지고 있습니다 식품 시장에서는 여전히 많은 작업이 육체 노동에 의존하고 있으며 인간의 작업을 보다 유연하게 만들기 위해서는 높은 수준의 자동화가 필요합니다 이를 위해서는 로봇이 스스로 생각하고 행동할 수 있도록 자율화하는 것이 필수적이라고 판단하고 자율로봇을 위한 다양한 기술을 개발하고 있습니다 우리는 이 문제를 해결하기 위해 계속 노력하고 그 이상의 새로운 솔루션을 제공할 것입니다