생기원, 염색정보 실시간 모니터링 기술 개발
염색 과정 실시간 확인해 불량 발생 줄인다
염색기에 모듈 장착, 염색변수 변화 시각화
 
 
섬유패션 산업의 주요 미들스트림(Middle-stream)인 염색가공 산업에 속하는 국내 기업은 약 1,500개지만 대부분 영세하며 생산성도 낮다. 고객이 주문한 색상이 염색기에서 단 1회 염색만으로 재현되는 비율인 ‘염색 일발율(Right first time)’은 평균 80~85% 수준이며, 신규 색상을 염색할 때는 60% 이하까지 떨어진다.
 
한국생산기술연구원(생기원)은 5일, 염색 공정의 주요 변수들을 실시간으로 측정 및 제어하여 불량 발생을 줄일 수 있는 ‘염색정보 실시간 통합 모니터링 기술’을 개발했다고 밝혔다.
 
스마트섬유그룹 심재윤 그룹장 연구팀은 염색 일발율 증진을 목표로 지난 3년간 ‘염색 흡진율(염료가 원단에 염색되는 비율), pH 농도, 색도 변화’라는 3가지 주요 염색변수를 실시간 측정하고 그 변화를 PC 기반의 전용 소프트웨어에서 시각적으로 구현해줄 수 있는 일체형 모듈을 제작했다.
 
염색기는 밀폐 구조로 되어 있어 가동 중에 염색 상태를 육안으로 확인하기 어려운데, 제작된 모듈은 염색기와 별도의 라인으로 연결돼 있어 염액을 실시간으로 추출해 분석할 수 있다. 추출된 염액은 모듈 내 장착된 염액 측정 센서, pH 센서 등 IoT 염색 컨트롤러와 데이터베이스 시스템에 의해 측정·분석·저장되며, 그 결과가 그래프 형태로 시각화되어 작업자가 쉽고 빠르게 파악할 수 있다. 이외에 염색 과정에서 소모되는 스팀, 용수, 전기와 같은 에너지사용량을 모니터링하고 기간별로 집계할 수 있는 기능도 갖췄다.
 
개발된 기술을 활용하면, 작업자가 모듈 분석값을 토대로 약품 투입 시점과 염색 종료 시점을 정확하게 파악하고 염색 조건들을 일정하게 유지·관리할 수 있어 작업 생산성을 높일 수 있다. 또한, 같은 염색 작업을 수행할 경우 차후 염색시간이 기존보다 25%, 염색 후 세척시간은 30%가량 단축되고 세척용수 사용량도 약 20% 줄일 수 있어 에너지사용량도 절감된다.
 
해외에서 개발한 모듈의 경우, 염료 흡착율, pH 등 개별 변수만 측정할 수 있고 실험실 규모로 제작돼 현장 적용 시 전문가의 추가 보정 작업이 필요하지만, 개발된 모듈은 3가지 변수 모두 동시에 측정할 수 있으며 보정도 필요 없어 현장 적용에 유리하다.
 
연구팀은 안산 융합생산기술연구소에 구축된 파일럿 플랜트(Pilot plant)에서 50㎏급 염색기를 대상으로 실증 테스트를 마쳤으며, 올해 하반기에 섬유 제조 전문기업 S사 사업장에 모듈을 설치해 시범 운영할 예정이다.