통합, “탄소배출 저감·DX 총력”

폴리에스터 감량물 염색·후가공 전문 업체 ㈜통합(대표 서상규)이 글로벌 환경 규제에 대한 선제적 대응과 AI기반 스마트 공장 고도화에 박차를 가하고 있다. 2026~2027년까지 ‘섬유소재 공정저탄소화 기반 조성 사업’과 ‘자율형 공장 구축 사업’ 등 2개 사업을 동시에 진행한다.

◆ 섬유소재 공정저탄소화 기반 조성

통합은 연말까지 ‘섬유소재 공정저탄소화 기반 조성’ 사업을 완료한다.

‘섬유소재 공정저탄소화 기반 조성’은 시가공, 제·편직, 염색·가공 등 에너지 사용 및 탄소배출이 많은 섬유소재기업을 대상으로 현장 진단 및 기술컨설팅 지원을 포함한 공정 저탄소 설비를 구축 지원하는 사업이다.

동 사업의 핵심은 전 공정설비에 스팀 및 급수 유량계, 가스 계량계, 전력량계 등의 계측기를 도입 및 운영하는 ‘GS-IPEMS(통합 공정 에너지 모니터링 시스템) 구축이다. 전력, 스팀, 가스, 용수 등의 에너지 사용 데이터를 설비 단위로 계측하고, 통합 관리하기 위한 공정 에너지 및 탄소 데이터 모니터링 한다. 또한 계측기로부터 전송되는 데이터를 실시간 수집하고 데이터 수집 장치 및 모니터링 시스템과 연동시켜 공정별, 설비별 에너지 사용량을 체계적으로 관리할 수 있다.(▲에너지 계측 설비 ▲데이터 수집 장치 ▲통신 ▲데이터 관리 ▲모니터링 시스템 등 총 5개 설비로 구성)

통합은 EU 에코디자인 규정(ESPR), 디지털제품여권(DPP) 등 글로벌 환경 규제에 대한 선제적 대응은 물론 수출 경쟁력 및 바이어 대응 측면에서 즉각적인 개선이 필요하다는 판단에서 이번 사업 추진을 결정했다.

동시에 통합은 이미 설비 단위 에너지 계측 인프라 구축 경험을 갖고 있다. 

2019년 독일 엔드레스하우저(Endress+hauser)의 고정밀 유량계, 전력계, 가스계량기 등의 계측기를 도입해 주요 생산설비 단위의 계측 체계를 구축하고 있다. 그러나 현재는 데이터 수집, 모니티링 시스템과의 연결이 단절되어 래피드 염색기·로터리워셔 등 주요 설비로부터 실측 데이터 수집 및 활용이 불가능한 상황.

이에 기존 구축된 고정밀 계측 인프라를 재가동하고 탄소 추적 제계와 연계하는 방식으로 추진 중이다(기존 44대 계측기+신규 59대 설치). 특히 생산 설비 단위에서 제품 단위로의 계측 범위 확대 및 단순 계측 수준에서 데이터 기반 공정 운영 단계로의 전환 등 탄소 추적이 가능한 데이터 체계를 구축한다는 목표다. 이러한 데이터는 공정별 에너지 사용 패턴 분석 및 설비 운영 효율 분석, 향후 제품 탄소발자국 산정을 위한 기초 자료로 활용된다. 

통합은 2025년 에너지 사용량 기준, 운영 개선 효과를 ▲외부스팀 3% ▲전력 2% ▲LNG 3% ▲LPG 3% 절감 시 ‘연간 약 315톤CO2 수준’으로 감축할 것으로 추산했다. 다만 본 사업 자체의 직접 감축량이 아닌 구축 이후 데이터 기반 운영개선 활동을 전제로 한 추정치다. 결국 계측기 및 데이터 관리, 데이터 품질 관리, 운영 활용 등 사후관리 및 운영이 향후 목표 달성에 관건이라는 의미다.

◆ ‘AI·디지털 트윈 기반 자율형 공장’ 구축

통합은 올해 7월부터 2027년 6월 말까지 2년간 ‘자율형 공장 구축’의 일환으로 AI ·디지털 트윈 기반 자율형 생산 최적화 및 설비 예지보전 시스템 구축을 완료한다.

쉽게 말해 생산계획 시뮬레이션(병목 예측)+원자재 디지털 트윈(생산계획 시뮬레이션/원자재 위치 추적 및 재공재고 가시화)+AI 품질예측(수세공정)+설비 상태예측(부품 교체 시기)을 통한 자율형 생산운영을 실현할 수 있는 ‘AI·디지털 트윈 기반 자율형 생산운영 플랫폼’ 구축이다. 이는 자율형 플랫폼 구축 하에 데이터 수집 후 데이터 표준화 → 디지털 트윈 → AI 분석 그리고 자율의사결정 지원으로 귀결된다.

통합은 이미 2022년 스마트공장 구축사업을 통해 AI와 빅 데이터를 활용한 MES 기반 생산관리시스템을 구축·활용하고 있는 ‘스마트공장 중간2 단계’를 달성했다. ▲MES를 활용해 생산계획, 작업지시, LOT 이력관리, 생산실적, 설비운영 현황 관리 및 원단 입고~출하까지 생산이력 추적이 가능한 체계를 포함해 ▲수세공정에 AI 기반 설비 제어시스템(CCK, CCM,  탁도 등)을 도입해 공정 불량 최소화 및 품질 안정성을 확보하고 있다.

하지만 통합의 자체적인 노력에도 불구하고 분명한 한계가 있다. 

①염색·후가공은 다수의 공정이 연계되어 운영되기 때문에 공정별 생산능력과 작업부하가 상이해 생산계획 수립과 운영이 매우 중요하다. 그럼에도 생산계획은 작업자의 경험과 수작업 위주로 운영되어 생산 오더 증가 또는 생산계획 변경 시 공정별 작업량과 설비부하에 대한 사전 예측이 어렵다. 이는 특정 공정에 재공품이 집중되거나 생산 대기 상태가 발생하고, 생산현장에선 생지 및 재공원단이 장기간 적치되는 문제를 야기한다. 

또한 ②공장 내 원자재와 재공품의 위치 및 이동 현황 확인이 불가능해 자재 탐색 및 이동에 불필요한 시간 소요 및 공정별 병목 현상 발생 상황을 사전에 파악하는데 한계가 있다.

서준우 관리이사는 “가장 큰 문제는 원단의 위치 파악이 어렵다는 점이다. 직접 생산 현장을 찾아가 해당 부서장에게 물어봐야하고, 결국 생지의 작업 완료 여부를 정확히 알 수 없고 불량 발생 시 신속한 원인 규명이 어렵고 대처가 늦어지는 등 시간과 비용 낭비를 초래한다”고 지적하며 “따라서 생지에 바코드(RFID)를 입력해 입고부터 포장까지 생지의 위치와 공정 여부를 실시간 파악하는 등 자율형 제조체계 구축에 방점을 두고 있다”고 설명했다.

“공정의 투명성 확보…고객사와의 신뢰 유지 및 경쟁력”

통합은 앞서 제조AI 구축사업을 통해 수세공정의 제조 데이터 수집 및 AI 품질예측 체계를 일부 도입해 운영 중이다. 대표적으로 ‘자동 가성소다 중앙제어시스템’이다. 가성소다 농도가 진하면 물을 추가로 넣거나 농도가 묽으면 가성소다 양을 늘리도록 통합이 자체 개발한 자동 제어시스템을 통해 가성소다와 물 사용량을 절감하고 있다. 

그러나 수제 중심의 분석 체계에 국한되어 있다는 한계가 있다.

공장 전체 생산 흐름을 고려한 생산계획 최적화 및 디지털 트윈 기반 시뮬레이션 체계는 아직 구축되지 않는 상황. 이러한 점을 보완하고자 통합은 ▲생산계획, 원자재 흐름, 재공재고, 설비 상태 및 품질 정보를 통합 분석할 수 있는 ‘자율형 제조체계 구축’과 ▲생산 이전에 공정별 부하와 병목현상을 사전예측 가능한 ‘디지털 트윈 기반 시뮬레이션 환경 구축’ 등 2개의 핵심에 방점을 두고 있다.

서준우 이사는 “궁극적으로 모든 공정의 투명성을 확보하는 데 있다. 불량 발생 시 부서장의 즉각적인 보고 및 원인 규명 후 재작업을 통한 클레임 사전 방지 및 품질 안정화, 납기 대응력 향상 등 고객사와의 신뢰 유지는 곧 통합의 경쟁력”이라고 강조했다.

또한 발주기업과 통합이 모두 납득할 수 있는 최적의 가격 산정을 위한 투명성 확보도 매우 중요하다. 예를 들어 원단 조직을 스캔 후 야드당 그램 수, 조직 원사, 원사 비율 등의 스펙 정보를 입력하고 CCK를 찍어 시가공 데이터 등 데이터 값을 이용할 경우 컬러 매칭률·색상 재현성·안정성 향상은 물론 염색 공정 시 컬러별 염색 온도,  염료, 조제, 용수, 에너지 사용량 등의 고정비를 제외한 제조비용을 예측할 수 있어 발주자와 통합 모두가 납득할 수 있는 최적의 가공료를 산출할 수 있는 근거로 활용할 수 있다.

마지막으로 통합은 데이터 수집 및 제조현장 전문기업, 디지털 트윈 및 AI·자율형 제조 플랫폼 구축 전문기업 등과 컨소시엄을 구성해 사업의 성공적인 완수와 지속가능한 운영 체계 확보에 속도를 내고 있다.

◆ 가성소다 및 폐수 재활용 관련 공법 특허 등록 완료

: 필터처리 후 재사용…가공조제 및 가성소다 사용량 절감

한편 통합은 자체적인 제조비용 절감과 품질 안정성 유지를 위한 지속적인 기술 개발과 투자에 노력을 아끼지 않는다. 그 결과, 올해 2개의 특허를 취득했다.

첫 번째는 앞서 언급한 가성소다 중앙 제어 시스템의 관련 공법이다.

특허명 ‘가성조제 회수가 가능한 원단의 가공공정방법’으로, 2024년 출원, 2026년 6월 등록을 마쳤다.

원단 흡수에 사용된 가공조제 일부를 강제 흡수 후, 가공조제 수용탱크에 공급해 재사용시키는 가공공정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ①염색된 원단(F)에 스카챠 공정을 실행하는 단계와, ②스카챠 공정이 실행된 원단에 고압의 물을 분사시키는 단계와, ③물이 흡수된 원단을 스팀실린더에 의해 건조시키는 단계와, ④건조된 원단을 수지박스에 침수시켜 가공조제를 흡수시키는 단계 및 ⑤원단에 흡수된 가공조제를 일부를 흡수 후, 흡수된 가공조제를 여과하여 가공조제 수용탱크에 재공급하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.

통합은 계량 및 이송장치를 통해 모아진 1차 폐수로 흘러들어가는 가공조제를 마이크로필터로 걸러낸 후 재사용함으로써 가공조제 사용량 절감 하루 기준 60만 원의 비용을 절감하고 있다.

다음으로 ‘염색용 가성소다 폐액 회수 및 재활용 시스템’이다. 

2024년 7월 출원해 올해 4월 특허 등록을 완료했다. 염색 라인에서 사용된 가성소다 폐액이 저장되는 침전조, 상기 침전조에서 공급되는 가성소다 폐액과, 물 공급부에서 공급되는 물과, 가성소다 공급부에서 공급되는 가성소다를 혼합시키는 교반기, 상기 교반기에서 교반된 가성소다 혼합액을 저장해 상기 정련공정 라인으로 공급하는 저장조를 포함하는 것이 특징이다.

통합은 이외에도 조제자동투입장치(CCK) 내 폐수 재활용 마이크로 필터장치를 설치해 자동 계량 및 이송장치를 통해 모아진 1차 폐수를 마이크로필터로 걸러낸 후 폐가성소다를 재사용함으로써 가성소다 사용량 절감 하루 기준 1,500kg을 절감하고 있다.

김성준 기자 tinnews@tinnews.co.kr

코리아패션뉴스닷컴

www.koreafashionnews.com