무선 전력, 현대 제조업을 혁신하다: 효율성, 안전성, 성장

현대 제조 공장은 전례 없는 속도로 무선화되고 있습니다. 일부가 "인더스트리 4.0"이라고 부르는 혁명에서, 공장들은 실시간 데이터 기반 방법과 전략을 허용하는 산업 사물인터넷(IIoT) 기술을 구현하고 있습니다. 그리고 공장 현장에서 무선 기술은 그 어느 때보다 더 널리 퍼지고 수익성이 높아지고 있습니다.

하지만 새로운 형태의 통합에는 새로운 도전이 따릅니다. IIoT 기술이 점점 더 보편화됨에 따라, 제조업체들은 다른 문제 세트를 해결해야 합니다. 이 새로운 장치들은 전력을 필요로 하며, 이 전력을 효과적으로 전달하는 방법이 항상 명확한 것은 아닙니다. 이 도전을 해결하고 인더스트리 4.0 혁명을 정점으로 이끌기 위해, 제조 공장들은 장거리 무선 충전으로 눈을 돌리고 있습니다.

역동적 수요

데이터와 분석이 제조에 더 필수적이 됨에 따라, 점점 더 많은 공장 소유주들이 효율성, 속도, 품질을 극대화하기 위해 장치와 기술을 배치하고 있습니다. 많은 이들이 다음에 의존합니다:

• 자산 추적기. 제조 및 유통 센터는 크고 광활한 단지일 수 있습니다. 그래서 항상 재고가 어디 있는지 아는 것이 도전일 수 있습니다. 자산 추적기는 직관적이고 눈에 띄지 않는 기술을 활용하여 이 문제를 해결하도록 설계된 작은 장치입니다. 자산 추적기를 사용하면 제조업체는 추적 대상 항목이 주어진 순간에 어디에 있는지 즉시 확인할 수 있습니다.
• 핸드헬드 스캐너. 이 장치들은 팀원들이 생산 공정을 통해 항목이 이동할 때 스캔하는 데 사용됩니다: 입고, 조립, 품질검사, 출하 등. 핸드헬드 스캐너는 유연하게 설계되어 수많은 목적으로 스캔하도록 프로그래밍할 수 있습니다.
• IIoT 센서. 현대 제조 시스템은 주요 기능을 수행하기 위해 다양한 센서를 사용합니다. 예를 들어, 이 센서들은 압력이나 온도, 지게차 활동, 로봇 팔의 속도 같은 요소를 모니터링할 수 있습니다. 어떤 경우엔 이 센서들이 장치에 직접 내장되기도 합니다. 다른 때는 유연성 증대를 위해 나중에 부착될 수 있습니다.
• 모바일 워크스테이션. 많은 제조 환경에서 팀원들은 유연하고 이동 가능한 워크스테이션에 배정될 수 있습니다. 각 워크스테이션은 종종 높이 조절 가능한 작업 표면을 포함하며, 일상 작업에 필요한 도구, 통합, 기능을 제공하도록 맞춤화할 수 있습니다.

IIoT 무선 기술을 사용함으로써, 이 다양한 장치들은 원활하게 통신할 수 있습니다. "단지 센서와 데이터 전도성에 관한 것이 아닙니다."라고 GE의 최고 디지털 책임자인 스티븐 마틴(Steven Martin)은 말합니다. "가치를 이해하고 경제적 현실에 기반하여 그 하드웨어를 어떻게 최적화할지 결정하는 것입니다."

유연한 전력

공장 현장에는 하나의 보편적 수요가 있습니다: 전력. 실제로 증기 기관의 등장 전까지 공장 자체가 일반적인 건설 방식이 되지 않았습니다. 전력의 원천은 변했지만, 같은 개념이 적용됩니다.

이 IoT 장치들의 대다수는 휴대 가능하고 유연합니다. 제조업체는 상황에 따라 장치를 필요한 곳에 배치하거나 손에 들고 있을 수 있습니다. 이 장치들에 전원을 유지하기 위해, 공장 현장은 고효율 배터리를 솔루션으로 삼거나, 전선과 파워 코드를 라우팅하려고 시도합니다.

하지만 시간이 지남에 따라, 심지어 강력한 배터리도 눈에 띄는 단점들을 가집니다:

• 비용. 많은 제조업체는 핸드헬드 스캐너부터 자산 추적기까지 상당한 수의 장치를 가질 수 있습니다. 각 장치가 새 교체 배터리 세트를 필요로 한다면, 그 배터리와 관련된 비용은 천문학적으로 될 수 있습니다.
• 다운타임. 배터리는 교체하거나 충전해야 합니다. 이 일이 발생하면, 해당 장치는 사용할 수 없어 상당한 기회 비용을 만듭니다.
• 제한된 충전. 최고 효율 배터리라도 한 번에 그렇게 많은 전력을 그렇게 빨리 제공할 수만 있습니다. 이 제한된 충전에 의존해야 하면 장치의 기능을 제한할 수 있습니다. 제조업체는 배터리 전력만으로 공장 현장에서 IoT를 최대한 활용하지 못할 수 있습니다. 배터리만으로 작동하도록 설계된 장치는 현대 제조에 필요한 능력을 갖지 못할 수 있습니다. 예를 들어, 제조업체는 센서가 15분마다 정보를 보고하기를 원할 수 있지만, 배터리 관리가 데이터 전송을 60분마다 한 번으로 제한할 수 있습니다. 이는 조립 라인의 전체 효율성이나 데이터 기반 접근법의 효과에 영향을 줄 수 있습니다.

일부 제조업체는 이러한 에너지 우려를 완화하기 위해 대체 전원을 사용하는데 눈을 돌렸습니다. 지금까지 가장 인기 있는 옵션은 태양광 패널이지만, 그것조차 몇 가지 주요 단점이 있습니다. 첫째, 태양광 패널은 전기 조명에서만 그렇게 많은 에너지를 얻을 수 있습니다. 둘째, 패널의 크기는 보통 그들이 전원을 공급하려는 장치의 표면적에 의해 제한됩니다(장치들은 점점 더 콤팩트해지고 있습니다).

무선 전력이 솔루션을 제시하다

점점 더 많은 제조업체들이 이 문제를 해결하기 위한 혁신적인 기술로 눈을 돌리고 있습니다: 장거리 무선 전력. 원거리에서 빔으로 전송되는 에너지를 사용하여, 현대 장거리 무선 충전 시스템은 생산 우선순위를 방해하지 않으면서 광범위한 장치에 안전하고 효율적으로 전력을 공급할 수 있으며, 인더스트리 4.0의 완전한 잠재력을 해방시킵니다.

이 기술이 어떻게 작동하는지 보겠습니다. 마스터 송신기가 공장이나 작업장 전체에 주기적으로 설치됩니다. 전력이 필요한 모든 장치는 간단한 무선 전력 수신기를 통해 이 충전 네트워크에 연결될 수 있습니다.

장거리 무선 전력에는 몇 가지 후보 기술이 있지만, 매우 유망한 하나는 적외선을 사용하는 것입니다. 이 보이지 않는 에너지원은 안전하고 효율적으로 상당한 전력을 원거리에서 전달할 수 있으며, 제조업체들에게 몇 가지 핵심 이점을 제공합니다:

• 긴 거리. 충전 신호는 공장 바닥이나 대형 창고 전체에 전송될 수 있습니다.
• 안전성. 적외선은 자연계에 널리 퍼져 있고 TV 리모컨 같은 일상 기기에도 있으므로, 안전 프로파일이 훌륭합니다: 소비자 및 산업 안전 한도 내에서 의미 있는 수준의 에너지를 보낼 수 있습니다.
• 전력. 무선 전력이 끝없는 에너지를 제공하므로, 제조업체는 더 높은 전력 수요를 가진 장치를 사용하고, 보고율을 높이고, 로컬 센서 지능을 추가하고 다른 많은 기능을 할 수 있습니다.
• 통합. IIoT 장치들은 여러 방식으로 제조를 돕도록 설계되었으며, 특히 데이터 수집과 활용에 도움이 됩니다. 하지만 배터리나 유선 전원 공급이 방해가 되면 어려울 수 있습니다. 장거리 무선 기술은 기존 시스템에 쉽게 통합될 수 있어, 어떤 제조업체에게나 설치를 단순하게 만듭니다.
• 유연성. 정적 케이블에 연결되었을 때와 달리, 센서는 기업 내에서 자유롭게 이동하며 사실상 어디에서나 에너지를 수신할 수 있습니다.

무선 충전의 이점

프로세스를 린(lean), 민첩하고 수익성 있게 유지하려는 제조업체들에게 무선 충전은 몇 가지 강력한 이점을 제공합니다, 여기에는 다음이 포함됩니다:

• 시간과 비용 절약. 배터리 교체는 시간과 비용이 듭니다. 기회 비용(배터리가 필요한 장치는 제조 공정에 기여하지 않음)뿐만 아니라 절대적 비용 측면에서도 말입니다. 무선 충전은 둘 다 대폭 줄이는 데 도움이 됩니다.
• 더 큰 유연성. 무선 충전을 사용하는 장치들은 제조업체들에게 민첩성과 맞춤화에서 상당한 부스트를 제공할 수 있습니다. 장치들은 충전 콘센트 근접성이나 약한 무선 신호에 의해 제한되지 않습니다. 무선 충전으로, 장치들은 충전 송신기의 시야 내 어디에 배치되든 여전히 전력을 수신할 수 있습니다. 이는 제조업체가 장치들을 조립 니즈와 프로세스에 기반하여 배치할 수 있음을 의미합니다.
• 센서 기능 추가. 많은 장치 기능은 전력 소비로 인해 제한됩니다. 장거리 무선 충전을 도입함으로써, 제조업체는 더 많은 기능을 가진 센서에 투자할 수 있습니다. 때로는 온도, 압력, 유량을 더 자주 추적하는 능력을 의미합니다. 다른 상황에서는 단순히 더 큰 범위나 더 많은 통합을 의미할 수 있습니다. 그런 종류의 성능은 전력을 필요로 하지만, 무선 충전이 성능을 개선하는 데 필요한 에너지를 생산할 수 있습니다.

장거리 무선 충전이 구축되면, 제조업체들은 IIoT를 사용하여 혁신하고, 데이터 기반 미래를 위해 공장 현장을 맞춤화하는 데 집중할 수 있습니다.

유발 보거(Yuval Boger)는 Wi-Charge의 최고 마케팅 책임자입니다.