마루미 식품 주식회사

고객사: (유)마루미 식품
SIer: (주)케이즈벨텍

현지 농가로부터 조달한 싱싱한 무를 통째로 갈아 만든 무즙을 슈퍼, 도매/소매점으로 판매하는 (유)마루미 푸드의 로봇 자동화를 소개해 보고자 합니다 .

하루에 취급하는 무의 양은 무려 34톤으로 가공한 무즙을 팩에 담아 -35℃로 급속 동결한 제품은 차갑고 무거우며 미끄러지기 쉬운 제품입니다. 운반을 용이하게 하기위해 출하용 골판지에 채우는 작업을 추가해봤지만 인력과 시간이 많이 걸리는 데다가 종업원에게도 부담이 되는 작업입니다. 그러한 공정 과정을 최소화 하고 노동력 절감을 위해 로봇 자동화 시스템을 검토했습니다.

도입 배경/이슈:
냉동식품의 수작업 박스포장 작업에 투입되는 노동력 최소화

지바현 초시시는 연중 따뜻하고 습한 기후의 축복으로 노지 재배 채소 재배가 많은 지역입니다. 이 땅에서 생산되는 작물 중 현에서 가장 생산량이 많은 것은 무입니다. (유)마루미 식품은 극저온의 상태로 얼려 판매, 품질 높은 제품을 고객에게 판매하고 있습니다. 인근 농장에서 들여오는 무는 잎과 꼬리를 제거한 상태로 들여오면 껍질 벗기기-살균-다지기-갈기 작업을 거쳐 포장 주입 후 급속 냉동을 합니다.
그리고 검수 후 박스 포장까지 이 모든 공정이 사내 제조 라인에서 일괄적으로 이루어집니다.

이러한 공정과정 중에 급속냉동 후 제품을 박스 포장하는 작업에 특히 많은 인력이 필요합니다. 한 봉지당 무게가 500g에 달하는 냉동팩은 차갑고 무겁고 미끄러워 취급이 매우 어렵고 장시간 작업을 지속하는 것이 어려움이 있습니다. 수년 전부터 전용 기계를 이용한 노동력 절감을 추진해온 마루미 식품의 미야우치 카츠야 대표이사는 “10년, 20년 후를 생각하면 공장 자동화는 필수입니다! 경쟁사들이 도입한 후 도입해야지 라고 생각하면 너무 늦습니다. 그래서 당사도 로봇 자동화 시스템 도입을 지금이라도 빨리 도입하자고 결정했습니다.” 라고 설명합니다. 직원들의 업무 부담을 줄이고 보다 업무 효율성을 높이는 것은 물론, 향후 인건비 상승을 고려해도 지금이 적기라고 생각하여 2021년부터 박스 포장 자동화 로봇 시스템을 본격적으로 도입하기 시작했습니다.

도입 효과/솔루션:
로봇의 1인 2역 + 독창적인 시스템으로 ‘노동력 절감’ 성공

제품 박스 포장 자동화 시스템은 ① 트레이(용기)의 적재/하차를 담당하는 수직 다관절 로봇 RS020N, ② 흡입장치기, ③ 컨베이어 시스템, ④ 제품 정렬 및 박스 포장, ⑤ 제함기, ⑥봉함기로 구성됩니다. 전체 시스템이 약 4 평방미터의 공간에 들어갈 수 있는 컴팩트한 디자인이 특징입니다. 일련의 공정은 냉동실에서 가져온 30개의 트레이를 지정 구역에 놓는 것부터 시작합니다. 시작 버튼을 누르면 로봇이 트레이를 위에서부터 차례로 잡아 컨베이어에 놓고, 트레이에 놓인 6개의 제품은 흡착되어 컨베이어로 이송됩니다. 그런 다음 로봇은 빈 트레이를 반출 트레이 구역으로 옮깁니다. 그 동안, 정렬·상자 포장 구역에 공급된 무즙 제품은, 제함한 골판지에 20개씩 담겨지고, 마지막으로 골판지를 봉함해 마지막 반출 구역으로 이동합니다. 30단 적재의 트레이를 모두 처리하는데 걸리는 시간은 대략 7~8분 정도 걸리는 시간 입니다. 또한 20개씩 적재한 상자가 9개가 완성되는 시간 입니다.(제품 20개/박스 x 9박스)

이 로봇 시스템을 도입하는 것으로 박스 포장 공정에 투입되는 작업자가 4~5명에서 1~2명으로 줄었습니다. 또한 작업자와 냉동 제품이 직접 접촉하지 않아 제품이 해동 될 위험도 없습니다. 이 자동화 시스템을 설계한 케이즈벨텍의 사토조노 카츠나리 대표이사는 “로봇 1 대가 하역과 적재 두 역할을 수행함으로써 비용과 공간을 절감했다”고 말합니다.
케이즈벨텍은 ‘초코넷 컨베이어’라고 불리는 식품의 이송용 와이어 벨트를 세계 최초로 개발한 선구적인 기업입니다. 식품 전문 기업으로서 50년 이상 식품 생산 라인의 자동화 시스템 구축에 관여해 왔습니다.

(여기서부터 작업)

사토조노 씨는 “냉동실에서 제품이 나오자마자 시시각각 제품의 상태와 모양이 달라진다”고 설명합니다. 작업물이 섬세하기 때문에 시스템 곳곳에 정교한 창의적인 아이디어가 적용되었습니다. 트레이를 잡는 브래킷이 부착된 로봇 손에는 근접 센서가 있어 트레이가 30개가 쌓여 있든 20개가 쌓여 있든 상관없이 트레이의 높이(= 시작점)를 감지한 곳에서부터 언스태킹 작업을 시작할 수 있습니다.
차가운 작업물은 플라스틱 트레이에 달라붙는 경우가 있기 때문에 트레이를 흡입 영역에 놓을 때 일부러 작은 높이에서 떨어뜨려 충격을 가하면 트레이에서 작업물이 더 쉽게 분리됩니다.
사토조노 씨는 “-30℃~-40℃의 작업물을 흡입으로 잡으면 진공 부분에 영향이 가거나 패드가 너무 차가워져 고장날 수 있다”고 설명합니다. 냉동 제품을 안정적이고 지속적으로 취급할 수 있도록 이젝터를 손 안에 넣고 압력, 패드의 재질과 모양 등을 면밀히 검토한 끝에 최적의 솔루션을 찾았다고 그는 말합니다.

강판에 간 무로 채워진 팩의 표면은 모두 약간의 요철이 있기 때문에 겉보기에는 단순해 보이는 작업을 정렬하여 상자에 넣는 작업에도 창의적인 아이디어가 필요했습니다.
작업물은 거칠고 돌처럼 단단합니다. 여러 개를 양쪽에서 고정하고 들어 올리면 미끄러져 떨어질 수 있습니다.
이 때문에 이 시스템에는 독특한 메커니즘이 사용됩니다. 먼저 골판지 상자를 옆으로 넘어뜨립니다. 그런 다음 실린더로 제품을 밀고 옆에서 밀어 상자에 포장합니다. 그런 다음 상자를 다시 똑바로 세우고 밀봉합니다.
사토조노 씨는 “우리는 ‘단순한 것이 최고’라고 믿습니다.
원하는 만큼 복잡한 시스템을 만들 수 있지만 장비가 많아질수록 고장 위험이 커집니다.
위생을 고려할 때도 단순한 시스템이 이상적입니다”라고 설명합니다.

도입 효과/솔루션:
로봇의 1인 2역 + 독창적인 시스템으로 ‘노동력 절감’ 성공

마루미식품은 ▲신공장 건설 시 무의 박피, 절단, 채썰기 등 각 공정별로 자동화 설비(
)를 도입했고, 향후 완전 자동화를 위해 재료 입고, 보관, 가공, 냉동, 출하 등 모든 공정을 하나의 동선으로 연결한 공장(
)을 구축했다.

마루미식품은 완전 자동화를 목표로 2018년에 현재의 공장을 지었습니다.
무 박피, 절단, 강판, 충전, 포장 등 각 공정별로 전용 기계를 도입하여 이미 자동화를 진행하고 있습니다. 하지만 기계에 재료를 공급하거나 공정 간 이송 등 아직 사람의 작업에 의존하는 구간이 적지 않습니다.
사토조노 사장은 “A에서 B, B에서 C 등 각 공정을 연결하는 구간을 자동화하고 싶습니다.
박스 포장 후 팔레트화 작업에도 로봇을 활용하는 방안을 검토 중”이라고 공장 전체의 자동화 전망을 설명합니다.

사토조노 사장은 “지금까지는 식품 기계와 포장 장비를 사용해 왔습니다.
각각의 전용 기계로는 반자동화에 도달할 수 밖에 없습니다. 로봇을 사용하면 완전 자동화가 가능합니다.
로봇은 손과 프로그램을 변경하여 다양한 용도로 사용할 수도 있습니다.
로봇에 대한 투자는 현재뿐만 아니라 아직 보이지 않는 미래의 기회를 위한 것입니다.
그러나 로봇 도입에는 사람의 도움이 필요합니다.
로봇이 100%의 성능을 발휘할 수 있도록 조건과 환경을 조성하는 것이 우리의 일입니다.”라고 말합니다.

미야우치 사장은 사용자와 시스템 통합업체(SIer), 로봇 제조업체의 관계를 다음과 같이 설명합니다.
“로봇이 엔진이라면 SIer는 로봇을 움직이게 하는 당사자, 즉 섀시를 제공하는 당사자라고 할 수 있습니다.
자동화 시스템을 구축하는 것에 비유할 수 있습니다.
운전자들은 모두 저마다의 특성이 있습니다.
그 특성에 딱 맞는 것을 만들어내는 것이 SIer라고 생각합니다.”

미야우치 사장은 로봇의 힘에 대한 강한 믿음을 가지고 있습니다.
“로봇은 자동차 조립이나 반도체 제조 등 대규모 첨단 공장에서나 볼 수 있는 것이라는 이미지가 있습니다.
하지만 우리 같은 작은 공장에도 로봇이 오는 날이 반드시 올 것입니다.

식품을 다루는 작업장의 특성상 자동화는 노동력 절감은 물론 위생 측면에서도 기여하는 바가 크다고 생각합니다.
20년 후를 생각한다면, 우리가 준비해야 할 최소한의 장비 수준은 이 정도라고 생각합니다.” — 로봇의 다재다능함을 활용해 다양한 작업 현장으로 로봇 활용의 장을 넓혀가고 있습니다.

- 로봇 설치 -
■모델 RS20N: 6축 수직 다관절 로봇으로 조립, 자재 취급, 밀봉 등 다양한 분야에 적용 가능
■특징: 작고 슬림하지만 고강성 암, 동급에서 가장 넓은 동작 범위, 높은 방진 및 방수 성능 제공
■가반하중:20kg
■축: 6축
■위치 반복성: ±0.05mm
■최대 도달 거리: 1725mm