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효율적인 장비 세정

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장비 설계와 세정 절차 모두 완벽한 멸균 및 세정에 도움이 됩니다

몸체:
멸균 또는 위생 처리는 주로 시스템에 있는 세균을 박멸하는 데 적용됩니다. 또한 장비는 이전 제품 로트의 잔존물을 제거하기 위해 세정되며 이후 세정액을 제거하기 위해 세정됩니다. 효율적이고 안전한 멸균 맻 세정을 보장하기 위해서는 적절한 절차를 개발하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 알맞은 제조 장비를 선정하면 비용 효율 뿐만 아니라 환자 안전성 또한 증가합니다.

장비 선정 시 고려사항
선정한 장비는 부적절한 제품 접촉 표면 때문에 오염의 위험을 최소화해야 합니다. 장비는 환경에 진애 및 먼지를 발생시키거나 장비 작동에 필요한 오일 또는 기타 물질이 제품을 오염시키는 위험을 수반해서는 안 됩니다. 작업자가 모든 장비 표면에 적절히 접근할 수 없는 경우 이는 작업자가 장비를 세정할 수 없음을 의미합니다. 효율적인 세정을 위해서는 이러한 원칙을 고려하여 장비가 설계되어야 합니다.

1960년 Sinner가 최초 개발한 시간, 동작, 화학물질 및 온도(TACT) 원그래프는 이러한 매개변수가 장비 표면에서 생성되는 세정 효과를 보여줍니다. 원그래프는 시간과 하나 이상의 매개변수가 표면에서 잔존물을 세정하는 정도를 나타냅니다. 하나의 매개변수가 증가하면 다른 매개변수들은 감소할 수 있습니다.

예를 들어, 만일 한 사람이 그리스가 묻은 양손을 물에 담그면 깨끗해질 수 없습니다. 만일 그 사람이 그리스가 묻은 양손을 비눗물이 담긴 욕조에 담그면 장시간 담근 경우에 한해 깨끗해집니다.

만일 한 사람이 비눗물이 담긴 욕조의 온도를 높이면 그 사람의 양손은 더욱 빨리 깨끗해집니다. 하지만 만일 그 사람이 양손을 문지르면 양손이 더 더욱 빨리 깨끗해집니다. 잔존물 및 제품 접촉 표면은 세정 절차에 필요한 크기 또는 강도를 결정합니다.

가장 적합한 화학물질 유형과 적절한 온도는 잔존물에 따라 결정됩니다. 표면 동작이 강하면 화학물질과 온도가 보다 효율적으로 활용되며 이는 이 두 매개변수를 감소시킬 뿐만 아니라 세정 시간도 단축시킬 수 있습니다.

동작은 장비 설계 시 결정되는 경우가 흔하므로 올바른 장비를 선정하면 비용을 줄일 수 있으며 시스템의 청결성을 높일 수 있습니다.

장비 표면의 세정 동작은 모든 제품 접촉 표면에서 세정액의 높은 속도 또는 유속을 발생시킴으로써 결정됩니다. 이러한 기법은 낮은 속도에 비해 화학물질 및 온도를 더 잘 분포시킵니다.

높은 속도는 또한 표면에서 높은 난류와 전단력을 발생시키며 이를 통해 화학물질과 온도가 잔존물 속으로 깊이 침투하여 안전하면서도 효율적으로 잔존물을 용해 또는 분리시킬 수 있게 합니다.

TACT 매개변수 실험
TACT 매개변수의 영향을 실험하기 위해 저자가 각기 다른 동작량을 발생시키는 탱크 세정 장치 2개를 사용한 탱크 세정 실험을 설계했습니다. 정적 스프레이 볼은 일반적으로 2–5 Pa의 벽면 전단 응력(다시 말해, 낙하막 응력(falling film stress), 액체 온도에 따라 다름)을 발생시킵니다. 회전 분사 헤드는 일반적으로 40-1000 Pa의 벽면 전단 응력(다시 말해, 충돌 분사(jet impingement), 분사 면적에 따라 다름)을 발생시킵니다.

탱크를 충분히 세정하기 위해 2개의 정적 스프레이 볼을 20 m3/h의 유속과 2.5 bar의 시스템 압력으로 48분간 작동했습니다. 보다 좋은 결과를 나타낸 1개의 회전 분사 헤드는 6 m3/h의 유속과 5.0 bar의 시스템 압력으로 14분간 작동되었습니다.

실험 결과, TACT 원그래프의 이론이 입증되었습니다. 특정 표면에서 특정 잔존물을 세정하기 위해서는 TACT 원그래프의 매개변수를 비용 최적화에 맞게 조정할 수 있습니다.

동작을 늘리면 시간, 화학물질의 양, 가열 에너지를 줄이면서도 동일하거나 그 이상의 결과를 얻을 수 있었습니다. 높은 전단력은 화학물질이나 높은 온도 없이도 자체적으로 대부분의 표면에서 잔존물을 제거할 수 있습니다. 이 기법은 세정용 화학물질로 인한 오염의 위험을 줄이고 세정 비용 또한 많이 줄일 수 있습니다.

장비 설계의 위험
모든 제품 접촉 표면에 대한 강력한 세정 동작은 오염 및 시스템 고장의 위험을 최소화하고 또한 비용 효율적인 세정을 가능하게 합니다. 하지만 공통적인 설계상 위험은 장비 청결성을 악화시킨다는 점입니다. 데드 레그, 층, 틈새, 공기층 및 부적절한 장비 표면이 제약산업에서 주로 설계상 위험으로 파악되고 있습니다.

데드 레그.
시스템에서 데드 레그를 피하거나 최소화해야 한다는 점은 널리 인식되고 있습니다.

일부 자료에 따르면 데드 레그의 길이/직경 (L/D) 비 측정값이 2보다 크면 안되고 일부 경우에는 3보다 크면 안된다고 합니다. 하지만 주관 속도와 L/D 측정값 간의 관계를 간과하는 경우가 많습니다. 주관 속도가 빠를수록 난류가 데드 레그 속으로 더 깊이 들어가고 만일 난류 또는 동작이 충분히 강력하면 데드 레그 바닥의 잔존물이 제거됩니다.

1997년 논문(Haga et al.)에는 L/D 측정값이 다양한 주관을 다양한 속도로 실험한 결과가 있습니다. 논문에 따르면 L/D가 6인 경우 주관 속도가 1.5 m/s보다 크면 잔존물을 적절히 세정할 수 있는 것으로 나타났습니다. 또한 L/D가 3인 경우 주관 속도가 미만이면 잔존물을 제거할 수 없는 것으로 나타났습니다.

층 및 틈.
층 및 틈의 깊이를 눈대중으로 확인할 방법은 없습니다. 그림 6은 제약 시스템에서 확인된 일반적인 틈을 보여줍니다. 가능한 틈새를 피하거나 제거해야 한다고 언급한 자료가 많으며 정상 2-3과 비교할 때 L/D 측정값이 50-100인 데드 레그에 틈을 비유할 수 있다는 언급은 설득력이 약해보입니다.

Haga et al.에 따르면 틈의 바닥을 세정하는 데 필요한 속도에 도달할 수 없습니다. 따라서 층과 틈은 항상 주요 오염 위험에 노출되기 때문에 제약 시스템에 존재해서는 안 됩니다.

공기층.
공기층은 뒤집힌 데드 레그 또는 틈으로 설명될 수 있습니다. 잔존물은 공기층 내에 모이지는 않지만 표면에 달라붙습니다. 세정 절차 도중에 이러한 공기층에서 공기를 빼내기는 어려우며 이는 세정액이 공기층의 상단에 닿지 않아서 세정하지 못함을 의미합니다. 따라서 공기층은 반드시 제거해야 하며 그렇지 못하는 경우 높은 오염 위험에 노출됩니다.

표면 마감.
표면 마감은 주로 위생 설계의 측정으로 간주됩니다. 기본적으로 표면이 부드러울수록 더 위생적이고 세정이 용이합니다. 하지만 이러한 원칙은 사실 깨지기 쉽습니다. 2003년 연구(Hilbert et al.)에서는 각종 표면에 대한 세균의 점착력과 이러한 표면의 청결성을 실험했습니다.

0.1 μm 전해연마 표면에서 0.8 μm 메카니칼연마 표면까지의 표면을 실험한 결과, 점착력 또는 청결성에 차이가 없는 것으로 나타났습니다. 주요 이유는 표면 결함의 크기가 작은데 비해 개별 세균의 크기가 상대적으로 크기 때문입니다. 표면 마감이 Ra 0.8–1.0 μm 미만이면 표면 결함 사이에 걸리기에는 세균이 너무 큽니다.

하지만 다른 연구(Riedewald)에서는 세균이 생물막에 축적되는 경우 점착력과 청결성이 표면 마감에 따라 다른 것으로 나타났습니다. 생물막은 부드러운 표면에 점착되기 어렵기 때문에 이러한 표면에서 쉽게 탈착됩니다.

점착력이 있는 기타 잔존물의 경우도 마찬가지입니다. 덴마크 콜딩 소재 기술연구소의 연구에서는 오븐 건조한 요거트 액체로 표면의 청결성을 실험했습니다. 이 연구에서는 Ra 값이 낮은 표면이 Ra 값이 높은 표면에 비해 세정이 더욱 용이하다는 확실한 결과가 나타났습니다.

실험한 표면은 Ra 0.15 μm에서 2.4 μm의 표면이었습니다. 또한 전해연마 표면은 메카니칼연마 표면에 비해 세정이 더욱 용이했으며 표백처리 표면에 비해서는 더 더욱 세정이 용이했습니다.

올바르게 장비를 설계하면 위와 같은 위험을 피할 수 있으므로 안전하고 비용 효율적인 세정이 가능합니다. 모든 제품 접촉 표면에 더 많은 세정 동작이 적용될수록 더욱 쉽고 안전하고 신속한 시스템 세정이 가능합니다.

알파라발 www.alfalaval.com

아이씨엔 매거진 2012년 12월호

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힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

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힐셔 netIOT

산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH)는 11월 2일(금), 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자 간담회를 개최하여 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안에 대해 소개하는 자리를 가졌다.

힐셔 netIOT

netIOT

힐셔 프로덕트 매니저인 크리스토프 훙어(Christof Hunger)는 “IoT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 필드 디바이스의 정보를 기반으로 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다”며 “힐셔는 디바이스 제조업체들이 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있도록 더욱 집중하였고, 힐셔 솔루션을 통해 고객들이 스마트 팩토리를 구축하는데 도움이 되길 바란다.” 라고 말했다.

인더스트리 4.0과 IIoT는 4차 산업혁명으로 센서에서 클라우드까지 지속적인 통신을 요구한다. 힐셔는 이를 산업용 클라우드 통신이라 칭하고 고객들이 Industry 4.0, 스마트팩토리 및 IoT를 구현하도록 돕기 위해서 힐셔 netIOT 제품군이라는 솔루션을 구축하고, 지속적으로 프로모션을 진행하고 있다. netIOT는 netIOT 서비스(Service), netIOT 엣지(Edge), netIOT 인터페이스(Interface)와 같이 총 3개의 영역으로 구분된다. 특히 netIOT 인터페이스는 IoT 기능을 갖는 netX기반의 통신제품으로 netIC IOT와 같은 모듈형 제품을 생산 및 공급하고 있다.

힐셔 넷프록시

netPROXY

 

netIC IOT는 필드 디바이스용 지능형 멀티 프로토콜 모듈로 하나의 하드웨어만으로 모든 Real-Time Ethernet 슬레이브 프로토콜을 지원한다. OEM 고객들은 엔지니어링 툴을 이용하여 고객 어플리케이션 소프트웨어에서 한번만 개발하면 되는 고객 디바이스용 프로토콜 독립형 객체 모델을 생성한다. 네트워크 프로토콜 변경은 툴 내에서 ‘Build Process’를 통해 전적으로 진행되기 때문에 어플리케이션에 필요한 네트워크 별 조정이 없으며 OEM은 정확히 하나의 하드웨어와 소프트웨어 설계로 진정한 멀티 프로토콜 디바이스를 구현할 수 있다.

힐셔코리아 원일민 지사장은 “스마트 팩토리의 구축에 있어 가장 중요한 포인트는 IT영역과 OT영역의 연결에 있다”고 언급하며, “힐셔는 netIOT를 통해 시스템 설치시 발생할 수 있는 리스크를 최소화시킬 수 있게 하고자 한다. 기존OT영역의 사용자들이 IT영역으로 데이터를 전송하거나 클라우드에 연결함에 있어서 사용자의 실수나 의도치 않은 수고를 덜어줄 수 있는 제품과 서비스를 지원하고 있어 시스템 설계나 설치시 발생할 수 있는 오류나 리스크를 최소화 시켜준다”고 덧붙혔다.

힐셔 netIOT 제품에 대한 자세한 설명은 홈페이지 https://www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/ 에서 확인할 수 있다.

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[포토] PTC, 3D CAD에 증강현실 접목해 디지털 트윈 현실화

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'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

(사진. PTC 코리아)


PTC코리아가 10월 18일 개최한 ‘2018 코리아 CAD 서밋’에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다. PTC의 3D CAD 소프트웨어 크레오(Creo®) 5.0은 디지털 트윈 솔루션을 현실화한 세계 최초이자 유일한 기술로 제품의 면면에 증강현실을 적용하여 물리적 세계와 디지털 세계를 연결한다. (사진. PTC 코리아)

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2016 스마트테크쇼, 6월 8~10일 코엑스서 개최

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인공지능 시대를 전망하고 사람을 위한 스마트 기술을 소개하는 ‘2016 스마트테크쇼(Smart Tech Show 2016)’가 6월 8일부터 10일까지 코엑스에서 개최된다. 

본 행사는 ‘Smart Tech for Human’라는 슬로건 아래, ▲드론/로봇 ▲가상/증강현실 ▲에듀테크 ▲스마트 모빌리티 ▲리테일테크 ▲3D프린팅 등 주요 이슈를 선정하여 국내 대표 스마트 기술 컨퍼런스 및 전시회를 개최하며, 관련 산업 간의 시너지를 창출할 수 있는 비즈니스의 장을 마련한다. KT, LG전자, ADT 시큐리티, 프로차일드, 한국과학기술원, 경북대학교 산학협력단 등 각 분야별 주요 기업·기관 125개사 400부스 규모로 이루어질 예정이다. 

유통과 IT산업의 융합을 위한 자리로 스마트 기기 체험과 첨단 리테일 솔루션을 접목한 리테일&테크 특별관이 구성되어 IT/유통산업 관계자를 대상으로 앞으로의 IT 리테일샵이 나아갈 방향을 제시한다. 더불어 한국마이크로소프트와 SGA임베디드 주최로 ‘스마트 리테일에 최적화된 MS IoT 솔루션 세미나’를 개최하여 리테일에 스마트한 혁신을 가져올 솔루션을 소개하는 자리를 마련한다. 

◇인공지능 시대, 일자리 전망 콘퍼런스 개최 

본 전시회와 더불어 ‘인공지능 시대의 일자리 창출과 직업능력 개발’을 주제로 분야별 전문가를 초빙하는 전문 콘퍼런스가 6월 8일과 9일 이틀간 열린다. 

첫째 날은 IBM 김연주 상무와 국내 대표 뇌공학자인 카이스트 정재승 교수의 기조강연과 핀란드 미래학자 마르쿠 윌레니우스(Markku wilenius) 교수의 특별강연을 시작으로 스마트기술의 산업과 일자리에 대해 블록체인OS 박창기 대표와 한국직업능력개발원 김영생 박사의 강연이 이어질 예정이다. 

둘째 날은 ‘새로운 일자리 창출 엔진으로서의 VR 그리고 교육훈련 플랫폼으로서의 가능성’에 대한 한국VR산업협회 현대원 회장의 발표와 ‘에듀테크가 가져올 교육의 혁명적 변화를 주제’로 휴넷 조영탁 대표의 기조연설 후에 스타트업 케이스 스터디를 통해 스마트시대에서 일하기 위한 우리의 성공 전략을 짚어볼 예정이다. 

◇드론에 스마트 기술의 미래를 담다 

드론 관련 신기술 촉진과 국내 드론산업 활성화를 목적으로 6월 대규모 드론 이벤트가 열린다. 드론톤은 우수한 엔지니어와 창의적인 메이커들이 드론 관련 기술을 뽐내는 자리로, 4인 1조로 팀을 꾸려 드론을 직접 제작하고 완성된 기체로 드론 게임을 진행하여 완성도와 비행능력을 종합하여 우승자를 가리게 된다. 

드론 조작에 능숙한 유저라면 도전해 볼 만한 대회도 있다. 다양한 장애물 통과 미션을 통해 드론 실력자를 가리는 ‘드론챌린지’가 9일 개최된다. 우승자에게는 최신 스마트 모빌리티가 수여되며, 참가를 원하는 이는 한국FPV협회 홈페이지를 통해 신청 가능하다. 

그밖에 스마트카, O2O, 핀테크 등 분야별로 이루어지는 테크니컬 세미나와 국내 대표 엑셀러레이터간 의 공동 데모데이를 통해 참가기업과 바이어 간의 비즈니스 기회를 마련한다. 

본 행사는 홈페이지에서 온라인 사전등록 시 무료로 관람할 수 있다.

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