식품 팔레타이징: 로봇이 곤충을 적재하다

덴마크에서는 유충 사육과 기술을 결합하여 전 세계 식량 공급을 위한 지속 가능한 솔루션을 개발합니다: ENORM Biofactory에서는 기후 친화적인 단백질 공급원을 생산하기 위해 곤충 상자를 팔레타이징할 때 KUKA Hygienic Oil 로봇의 정밀도를 활용합니다.

새로운 식량 생산 방식

오르후스에서 남서쪽으로 50km 떨어진 덴마크 중심부에 있는 한 공장 홀에서는 매일 거의 24시간에 동안 바쁜 움직임을 확인할 수 있습니다: 머지 않아 여기에서는 수많은 박스에 들어 있는 수백만 마리의 파리 유충이 먹이를 먹으면서 낮은 웅웅거리는 소리를 발생시킵니다 KUKA 로봇 Hygienic Oil (HO)은 이런 박스를 움직이고 적재하며 내용물을 비우고 채우는 과정을 수행합니다. 스칸디나비아 최대의 최초 상업용 곤충 농장 ENORM Biofactory에 오신 것을 환영합니다!

어쩌면 이런 공장이 곧 곳곳에 생길지도 모릅니다. 많은 전문가들은 곤충이 미래의 단백질 공급원이라고 확신하기 때문입니다. UN에서는 2050년까지 세계 인구가 약 97억 명으로 증가할 것으로 추정합니다. 많은 개발도상국에서 평균 소득이 증가할 것이기 때문에 육류 소비와 그에 따른 단백질 요구량의 급격한 증가가 예상됩니다.

유충: 효과적인 순환 경제에 결정적인 요소

기후 변화와 자원 부족으로 인해 효과적인 순환 경제와 지속 가능한 식량 생산이 그 어느 때보다 중요하다는 것은 분명합니다. 검은 동애등에는 여기서 중요한 역할을 할 수 있으며 이것이 바로 ENORM 공장에서 핵심적 작업에 해당합니다. ENORM의 Carsten Lind Pedersen CEO은 “검은 동애등에 알 1g은 유충 30,000마리에 해당한다”고 설명합니다. “그리고 이것들은 너무 빨리 체중이 늘어나서 단 12일 만에 25kg의 알이 100톤의 유충으로 변합니다! 다른 어떤 동물도 그렇게 할 수 없죠.”

ENORM의 Jane Lind Sam COO는 지속가능한 단백질 생산에서 곤충은 엄청난 잠재력을 가지고 있다고 강조합니다: “파리 유충은 거의 모든 유기물을 먹을 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 다른 곳에서는 폐기되었을 덴마크 식품 산업의 폐기물을 이들에게 먹이고 이를 축산업을 위한 고품질 사료 단백질로 전환할 수 있는 이유입니다.”

곤충 생산 방식으로 기후 보호

특히 ENORM은 빠르게 성장하는 유충에서 두 가지 제품을 생산합니다: 곤충박은 예를 들어 생선, 가금류, 돼지, 애완동물을 위한 소화가 잘 되는 단백질 사료를 대체하는 제품입니다. 그리고 다양한 동물을 위한 건강보조식품으로도 적합한 면역 자극 곤충 오일이 있습니다. “책임감 있게 생산된 동애등에 유충을 기반으로 한 성분은 다른 동물성 단백질 공급원에 비해 탄소 배출량이 상당히 낮다”고 Pedersen은 말합니다.

곤충 생산은 환경과 기후에 거의 해를 끼치지 않는 지속 가능한 순환 경제의 대표적인 예입니다: “추가 가공 과정에서 유충은 건조 과정만 거치면 됩니다. 따라서 이 과정에서 남는 것은 물뿐입니다.” 또한 유충 중 일부는 새로운 알을 생산하는 데 사용됩니다. 완벽한 순환 경제에 해당합니다!

파리 유충은 거의 모든 유기물을 먹을 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 덴마크 식품 산업에서 발생하는 폐기물을 이들에게 먹이고 이를 축산업을 위한 고품질 사료 단백질로 전환할 수 있는 이유입니다.

Jane Lind Sam, COO ENORM

습한 환경에서 팔레타이징: 로봇에게는 아무헌 문제가 되지 않음

생산 과정의 형태 자체도 상당히 효율적이기 때문에 지속 가능성이 보장됩니다. Pedersen에 따르면 이것은 두 가지 주요 도전과제에 해당합니다: 한편 공장에서는 공정에서 자동으로 많은 열이 발생하기 때문에 복잡한 환기 시스템이 필요합니다. “무엇보다도 우리는 매우 빠르게, 때로는 매우 무거운 용기를 채우거나 비우고 쌓아야 한다”고 Pedersen은 말합니다.

Rolf Tange와 그의 팀은 팔레타이징을 위한 최상의 솔루션을 찾는 임무를 맡았습니다. Tange는 포장 및 팔레타이징 솔루션 분야의 선두 제공업체 중 하나인Sealing System Group의 CTO이며 수십 년 동안 KUKA의 혁신적이고 안정적인 기술을 활용해 왔습니다. “우리는 KUKA의 유연한 Hygienic Oil 로봇이 ENORM의 곤충 농장에 완벽할 것이라는 것을 알고 있었다”고 Tange는 말합니다.

Hygienic Oil 로봇은 때때로 매우 무거운 용기를 채우거나 비우고 적재합니다.

“첫 번째 단계에서 유충은 30~40cm 크기의 더 작은 상자에서 성장한다”고 그는 과정을 설명합니다. 7일 후에는 1제곱미터가 넘는 더 큰 상자로 옮겨집니다. 그리고 늦어도 이를 처리할 때 혁신적인 헬퍼는 모든 사람들에게 필수적인 도움을 제공합니다: “그 안에는 50kg의 액체 먹이가 있고, 그 위에 70,000마리의 유충이 위치를 잡게 된다”고 Tange는 말합니다. “가장 건강한 작업자도 그 무게를 감당할 수 없습니다!”

그러나 KUKA의 6대의 KR QUANTEC PA HO에는 팔레타이징이 전혀 문제가 되지 않습니다: 7초마다 새 상자를 채워야 합니다. 즉 시간당 500방자를 하루 20시간 동안 채워야 합니다. 남은 4시간 동안에는 수많은 상자를 팔레타이징하는 대신 시스템을 청소해야 합니다. Carsten Pedersen은 “KUKA 로봇이 없었다면 생산이 불가능했을 것”이라고 말합니다. 특히 그는 전체 프로세스가 분 단위로 프로그래밍되어 있어서 100% 완벽한 프로세스가 이루어져야 한다고 설명합니다: “로봇 중 하나에 문제가 있으면 문제를 해결하는 데 2~3분 밖에 걸리지 않습니다. 그렇지 않았다면 전체 프로세스를 중단해야 했을 것입니다. 하지만 다행스럽게도 아직 그런 일은 일어나지 않았습니다.”

현대적 생산 설비를 자동으로 작동합니다

Pedersen은 전체 프로세스가 완전히 자동화되어 있기 때문에 원칙적으로 상자의 취급 및 팔레타이징이 마치 저절로 이루어지는 것처럼 진행된다고 Pedersen은 말합니다: “실제로는 모든 것을 제어하는 데 두 명의 직원만 필요합니다.” 이런 직원들의 작업은 대부분 시스템을 수동으로 제어하는 것으로 제한됩니다.

시스템이 이렇게 안정적으로 작동하는 것도 시스템 파트너인 Sealing System의 노하우 덕분입니다. Sealing System Group의 지능형 농업 XIO 영업 관리자인 Kim Kildahl Poulsen은 “우리는 식품 산업을 위해 KUKA의 기술을 자주 성공적으로 사용해 왔다”고 말합니다. 그는 특히 세계에서 비교할 수 없는 KUKA의 Hygienic Oil 로봇 세그먼트의 포괄적 포트폴리오를 높이 평가합니다. 모든 축에 특수 H1 윤활유를 사용하여 전체 프로세스 체인에 걸쳐 식품 산업의 높은 위생 요구 사항을 충족합니다. 윤활유가 식품과 접촉하는 경우에도 이것은 인간과 동물에게 전혀 무해합니다. 이는 ENORM에서도 동일하게 적용됩니다.

우리는 용기를 매우 빠르게 채우고 비우고 쌓아야 하며 상황에 따라 이런 용기는 매우 무겁습니다. KUKA 로봇이 없었다면 우리의 생산은 불가능했을 것입니다.

Carsten Lind Pedersen, CEO ENORM

식품 산업에서의 훌륭한 경험에도 불구하고 Poulsen이 인정한 것처럼 고객 사업장에서의 시스템 구축은 Sealing System에 있어서 어느 정도 미지의 영역이었습니다: “곤충 농장에서는 살아있는 생물을 다루고 있습니다. 사업이 진행됨에 따라 관련한 문제점들도 알게 되었습니다.“ 유충의 영영분 중 70퍼센트는 물로 구성되므로 사육장은 매우 습한 환경일 수 밖에 없습니다. 이것은 KUKA에서 특화 설계된 상응하는 재질의 로봇에는 아무런 문제가되지 않았습니다.

전체 프로세스는 완전히 자동화으로 진행됩니다. 단 2명의 직원만 시스템 제어에 투입됩니다.

개념 설계 및 계획수립을 돕는 소프트웨어 솔루션

결국 모든 것이 최적으로 작동할 것이라는 사실은 Poulsen에게 놀라운 일이 아니었습니다. 그와 그의 팀은 중요한 프로세스를 사전에 Visual Components로 테스트할 수 있었기 때문입니다. KUKA가 인수한 핀란드 회사는 공장 계획의 3D 시뮬레이션을 위한 소프트웨어 솔루션에 특화된 기업입니다. “Visual Components의 소프트웨어를 사용하여 우리는 로봇과 컨베이어 시스템이 이동해야 하는 속도와 주기를 시뮬레이션할 수 있었습니다. 이것은 많은 도움이 되었습니다다.” 프로그래밍 컨셉 KUKA.AppTech도 마찬가지로 적합한 것으로 입증되어 최단 시간에 효율적이고 간단한 프로그래밍이 가능했습니다.