염색 공정, 실시간 확인해 불량 발생 줄인다

[아이뉴스24 최상국 기자] 한국생산기술연구원(생기원, 원장 이낙규)이 염색 공정의 주요 변수들을 실시간으로 측정 및 제어해 불량 발생을 줄일 수 있는 ‘염색정보 실시간 통합 모니터링 기술’을 개발했다.

생기원 스마트섬유그룹 심재윤 그룹장 연구팀은 밀폐 구조로 진행되는 염색 가공 과정에서 ‘염색흡진율, pH 농도, 색도 변화’ 등 주요 염색변수를 실시간 측정하고 그 변화를 PC 기반의 전용 소프트웨어에서 시각적으로 구현해줄 수 있는 일체형 모듈을 제작했다고 밝혔다.

생기원은 "IT기술보다는 전문 기술자들의 경험과 노하우에 의존해 온 염색가공 산업은 전문 기술자 감소와 신규인력 유입 미흡으로 어려움을 겪고 있다"며 "염색 작업 때마다 달라지는 공정조건을 수기로 기록하고 관리하는 불편을 해소하고, 염색 조건들을 일정하게 유지·관리할 수 있어 작업 생산성을 높일 수 있을 것"으로 기대했다.

염색 가공 산업은 약 1천500개의 업체로 구성되어 있지만 대부분 영세하며 생산성도 낮다. 염색 가공의 대표적인 생산성 지표인 ‘염색 일발율(Right first time, 고객이 주문한 색상이 염색기에서 단 1회의 염색만으로 재현되는 비율)’은 평균 80~85% 수준이며, 새로운 색상을 염색할 때는 60% 이하까지 떨어진다. 염색 불량이 발생할 경우 수정할 때마다 시간과 비용이 소요돼 생산단가도 높아질 수밖에 없다.

일반적으로 염색기는 밀폐 구조로 되어 있어 가동 중에 염색 상태를 육안으로 확인하기 어렵다. 생기원이 제작한 일체형 모듈은 염색기와 별도의 라인으로 연결돼 있어 염액을 실시간으로 추출해 분석할 수 있다. 추출된 염액은 염액 측정 센서, pH 센서 등 IoT 염색 컨트롤러와 데이터베이스(DB) 시스템에 의해 측정·분석·저장되며, 그 결과를 그래프 형태로 시각화해 보여준다. 염색 과정에서 소모되는 스팀, 용수, 전기와 같은 에너지 사용량을 모니터링하고 기간별로 집계할 수 있는 기능도 갖췄다.

이를 통해 작업자는 약품 투입 시점과 염색 종료 시점을 정확하게 파악하고 염색 조건들을 일정하게 유지·관리할 수 있어 작업 생산성을 높일 수 있다. 또한 염색시간이 기존보다 25%, 염색 후 세척시간은 30% 가량 단축되고 세척용수 사용량도 약 20% 줄일 수 있어 에너지 사용량도 절감된다.

연구팀은 안산 융합생산기술연구소에 구축된 파일럿 플랜트에서 50㎏급 염색기를 대상으로 실증 테스트를 마쳤으며, 올해 하반기에는 섬유 제조 전문기업 S사 사업장에 모듈을 설치해 시범 운영할 예정이다. 또한 지난해 10월 국내 특허 7건을 출원해 이 중 3건이 등록 완료됐다.

심재윤 그룹장은 “향후 모듈을 소형화하고 제작원가를 낮추는 한편 빅데이터 기술과 연계해 품질 예측 및 원격 제어가 가능한 스마트 염색가공 시스템으로 발전시켜 나갈 계획”이라고 말했다.