포스트 No. 28 전해액 청정도 관리를 위한 다중 필터 효율적 검사 방법

 

전해액 생산 과정에서 리시버 탱크, 스토리지 탱크, 믹서 탱크, 제품 탱크 등 다양한 공정 장비를 거치면서 수십 개의 필터가 사용된다. 필터는 전해액의 이물질을 제거하여 최종 제품의 청정도를 유지하는 핵심 요소로, 정기적으로 검사하고 관리하지 않으면 이물질 누적, 필터 파손, 공정 오염 등의 문제를 초래할 수 있다. 

특히 50개 이상의 필터를 검사해야 하는 경우, 기존의 개별검사 방식은 시간과 비용이 과도하게 소요된다. 이를 해결하기 위해 효율적이고 체계적인 필터 분석 방법을 도입하는 것이 중요하다. 

다음은 필터 검사를 효율적으로 수행하기 위한 방안을 마련해 보았다.

1. 검사 프로세스의 자동화

(1) 자동 필터 스캔 시스템 도입

▶ 기존에는 필터를 개별적으로 분리하고, 샘플을 수동으로 채취한 뒤 현미경으로 분석하는 방식이 일반적이었다. 하지만 필터 수가 많아질수록 이런 방식은 비효율적이다. 이를 개선하기 위해 필터 스캔 과정을 자동화할 수 있는 시스템을 도입해야 한다.

▶ 필터 자동 스캔 장비를 활용하면, 필터를 분리한 후 배치에 따라 빠르게 스캔할 수 있다.

▶ 장비에 부착된 고속 카메라 또는 광학/전자 현미경을 통해 필터 표면의 입자를 실시간으로 분석할 수 있다.

▶ 자동 분석 알고리즘을 통해 입자의 크기, 분포, 재질 정보를 신속히 도출할 수 있다.

(2) 로봇 기반 샘플링

▶ 탱크와 연결된 각 필터에서 샘플을 채취하는 작업은 매우 시간 소모적이다. 이 과정에서 로봇 팔을 활용하여 필터 분리 및 재장착을 자동으로 수행하도록 설계하면 효율성을 극대화할 수 있다.


2. 검사 단위의 그룹화 및 순차적 접근

(1) 탱크별 검사 그룹화

필터가 리시버 탱크, 스토리지 탱크, 믹서 탱크, 제품 탱크에 걸쳐 다양하게 분포되어 있는 경우, 우선 각 탱크에 연결된 필터를 그룹화한다. 그룹화된 단위로 필터를 한꺼번에 검사함으로써 이동 및 작업 시간을 줄일 수 있다.

▶ 리시버 탱크 필터 그룹:
 원료의 초기 청정도를 결정하는 데 중점이다.

▶ 스토리지 탱크 필터 그룹:
 저장 과정에서 혼입된 오염물의 검출에 초점이다.

▶ 믹서 탱크 필터 그룹:
 혼합 과정에서 발생한 이물질 여부 확인이다.

▶ 제품 탱크 필터 그룹:
 최종 제품 청정도 보장을 위한 검사이다.

(2) 우선순위 설정

▶ 탱크와 필터의 중요도에 따라 검사 우선순위를 설정한다. 

▶ 리시버 탱크와 제품 탱크의 필터는 가장 높은 중요도를 가지며, 정밀 분석이 필요하다.

▶ 스토리지 및 믹서 탱크 필터는 주기적 샘플링을 통해 대표성을 확보한 뒤 일부 필터만 선택적으로 분석한다.

3. 데이터 기반 모니터링 및 예측 유지보수

(1) 실시간 센서 모니터링

필터 검사 빈도를 줄이기 위해 실시간으로 필터 상태를 모니터링할 수 있는 센서를 도입한다. 압력 센서와 유량 센서를 활용하면 필터가 오염되어 막히는 시점을 사전에 감지할 수 있다.

▶ 압력 차 모니터링:
 필터 앞뒤의 압력 차를 측정하여 필터 오염 상태를 확인한다.

▶ 유량 변화 추적:
 유량이 감소하면 필터 교체가 필요하다는 신호로 간주한다.

(2) AI 기반 예측 모델

모니터링 데이터를 AI 모델에 입력하여 필터의 예상 수명을 계산하고 교체 주기를 예측할 수 있다. 이로 인해 불필요한 필터 검사를 줄이고, 필요한 시점에만 검사 및 교체를 수행할 수 있다.

4. 필터 분석 기술 고도화

(1) 고속 분석 기술 도입

기존의 광학 현미경이나 전자현미경을 사용하는 방식은 분석 시간이 오래 걸린다. 이를 개선하기 위해 다음과 같은 고속 분석 기술을 도입할 수 있다

▶ 레이저 기반 입자(Particle) 분석기: 레이저를 사용하여 필터 표면의 입자 크기와 형태를 신속히 측정한다.

▶ XRF/XRD 분석기: 필터 표면에 남아 있는 입자의 화학적 조성을 빠르게 분석한다.

(2) 표준화된 데이터 기록

각 필터의 검사 데이터를 체계적으로 기록하고 관리해야 한다. 이를 위해 LIMS(실험실 정보 관리 시스템)를 활용하면 각 필터의 검사 결과를 중앙에서 통합 관리하고, 문제가 발생했을 때 신속히 원인을 추적할 수 있다.

5. 정기적 관리와 최적화된 검사 스케줄

(1) 정기 검사 주기

모든 필터를 한 번에 검사하는 대신, 검사 주기를 최적화하여 시간과 비용을 줄일 수 있다. 

▶ 고위험 필터: 매주 검사.

▶ 중위험 필터: 매월 검사.

▶ 저위험 필터: 분기별 검사.

(2) 클린룸 환경 유지

검사 중 외부 오염이 필터에 유입되지 않도록, 필터를 다룰 때는 항상 클린룸 환경을 유지해야 한다. 클린벤치와 같은 시설을 활용하면 신뢰성 높은 검사 결과를 얻을 수 있다.

 

따라서, 
50개 이상의 필터를 효율적으로 검사하기 위해서는 자동화, 그룹화, 데이터 기반 관리가 핵심이다. 필터 검사 자동화 시스템과 AI 기반 예측 모델을 통해 시간과 비용을 절감할 수 있으며, 필터 그룹화를 통해 검사 우선순위를 명확히 할 수 있다. 또한, 고속 분석 기술과 실시간 센서 모니터링을 활용하면 검사 정확도와 효율성을 동시에 향상할 수 있다. 

이와 같은 통합적 접근법은 전해액 다중 필터의 효율적인 청정도 관리를 토대로 품질을 높이고, 장기적으로는 제조 공정의 안정성과 생산성을 보장하는 데 큰 기여를 할 것으로 본다.