금속가공유 순환 시스템 (2): 집중식(centralized) vs. 비집중식(non-centralized) 순환 시스템

금속가공유 순환 시스템의 종류와 설계, 그리고 각각의 기능적 단위들(functional units)은, 첫 단계로 금속가공유의 종류와 더불어 금속가공의 형태, 가공 재료의 종류, 칩의 형태, 칩 발생량/부피, 열 발생, 오염물질 등과 같은 다양한 요소들을 고려하여 결정하여야 합니다. 다음 단계로, 지역별 수자원 보호 규정, 설치 가능한 공간, 생산 유연성의 요구 수준 등을 고려하여야 합니다.

생산 과정에서 발생하는 폐기물의 양과 형태, 에너지 소모량도 금속가공유 순환 시스템의 설계를 어떻게 하느냐에 따라 크게 영향을 받습니다. 따라서, 금속가공유 순환 시스템을 새로 설계하는 경우, 지속가능성(sustainability)과 에너지 수지(energy balance)를 포함한 모든 사항들을 함께 고려하여야 합니다.

일반적으로 금속가공유 순환 시스템은 비집중식 단독(non-centralized single-supply) 순환 시스템과 집중식 중앙 처리 순환 시스템(centralized circulation system)으로 구분됩니다. 집중식 순환 시스템과 달리, 비집중식 단독 순환 시스템은 단 하나의 가공 장비에만 연결되며, 금속가공유와 칩 관리가 함께 이루어집니다.

집중식 (중앙처리식) 순환 시스템

비집중식 (단독) 순환 시스템

집중식 순환 시스템은 비집중식 순환 시스템에 비해 유지 관리비가 훨씬 적게 들고, 금속가공유의 소모량도 적다는 장점이 있습니다. 아래 그림은 독일에 있는 한 승용차 엔진 생산 공장의 집중식과 비집중식 순환 시스템에 대한 금속가공유 구입비용과 유지 관리 비용을 비교한 것입니다.

그러나 집중식 순환 시스템은 금속가공유를 늘 일정하게 교반하고 순환시켜 주어야 하기 때문에 에너지 소비량이 훨씬 더 많습니다. 근래에는 이런 불리함을 극복하기 위하여 집중식 순환 시스템에 밸브 대신 주파수 변환(제어) 시스템 펌프(frequency controlled system pumps)를 적용하여 에너지 소비량을 줄이는 곳들도 있습니다.

집중식 순환 시스템은 다양한 종류의 금속가공을 하는 경우(예를 들어, 연삭(grinding)과 브로치 가공(broaching))나 가공 재료가 다른 경우(예를 들어, 경합금(light metal alloy)과 강(steel))에는 적용할 수 없습니다. 각각의 금속가공에서 최상의 생산 결과를 얻기 위해서는, 각각에 맞는 금속가공유와 순환 시스템 장치 및 기술을 적용할 수밖에 없기 때문입니다.

집중식 순환 시스템 적용에 있어 또 다른 큰 제약은 초기 투자비용입니다. 앞서 금속가공유 유지 관리비와 구입비를 비교한 승용차 엔진 공장의 경우, 집중식 순환 시스템의 설치에만 수백억 원이 투입되었습니다. 생산 라인의 안정화와 폐기물량 감소, 관리 인원 감축, 금속가공유 유지 관리 비용 절감을 통하여 막대한 초기 투자비용을 일정 기간 내에 회수하는 것은 결코 쉽지 않은 일입니다.

집중식 순환 시스템을 적용하는 것이 나을지 비집중식 순환 시스템을 적용하는 것이 나을지를 쉽게 판단할 수 있는 절대적 기준은 없습니다. 기업의 경영 방침, 공장과 지역 사회의 다양한 요소들을 신중히 고려하여 결정하여야 하며, 적절한 시스템 선정을 위하여 다음과 같은 일반적인 사항들을 반드시 살펴보아야 합니다.//