보쉬, 하노버 산업 박람회 2024서 공장 자동화·수소 경제·AI 위한 지속가능한 솔루션 제시
[아이씨엔 오승모 기자] 산업 제조업은 모든 경제의 동력이다. 일자리를 창출하고 번영을 보장하며 무역을 통해 성장을 보장한다. 올해 ‘하노버 산업 박람회 2024(Hannover Messe 2024)’에 다시 모인 산업 제조 업체들은 기후 변화에 대응하기 위해 공장의 지속가능성과 자원 보존을 동시에 추구해야 한다는 공동의 주요 도전 과제에 직면하게 될 것이다.
보쉬(Bosch)는 공장 자동화, 수소 경제, 디지털화 및 인공지능(AI)을 위한 광범위한 솔루션 포트폴리오를 통해 산업 기업들이 친환경 혁신(green transformation)을 이룰 수 있도록 도와주는 선도적인 공장 설비 공급업체다.
글로벌 기술 및 서비스 공급 업체 보쉬는 산업 기술의 높은 수요로 2023년 지정학적 긴장, 경기 침체, 금리 영향 등으로 인해 변동성이 큰 시장 환경에서도 경쟁력을 유지할 수 있었다. 보쉬의 산업 기술 매출은 74억유로로 증가했으며 이는 전년 대비 6.8% 증가한 수치(환율 효과 조정 후 10.2%)다. 이러한 성장의 주요 동력은 보쉬가 하이드라포스(HydraForce)와 엘모 모션 콘트롤(Elmo Motion Control)을 인수한 것이었다.
보쉬의 산업 기술 사업 부문과 디지털 비즈니스 및 서비스 분야를 총괄하는 보쉬 그룹 이사회 멤버 타냐 뤼케르트(Tanja Rueckert)는 “우리는 산업 기술과 함께 장기적인 성장 전략을 추구하고 있다”며 “보쉬의 시장 입지를 강화하고 지역 공급망을 확장해 2028년까지 자사의 산업 기술 매출이 100억유로를 달성하기를 원한다”고 말했다.
‘하노버메세 2024’에서 보쉬는 자동화, 디지털화 및 수소 분야의 기술과 솔루션을 선보인다. 타냐 뤼케르트는 “AI와 디지털화 애플리케이션의 얼리 어답터로서 산업 기술은 다른 어떤 분야와도 다르다”며 “소프트웨어와 연결성은 생산의 효율성, 품질, 지속가능성을 높이는 데 도움이 된다. 우리의 생활 수준과 번영을 보장할 수 있는 유일한 방법은 강력한 산업 부분이다”라고 설명했다.
생성형 AI: 프로세스 개선, 품질 향상
보쉬는 제조 분야에서 생산 관리, 모니터링 및 제어를 더욱 개선하기 위해 생성형 AI (generative AI)를 활용하고자 한다. 보쉬는 독일에 위치한 자사의 공장 두 곳에서 광학 검사를 위한 AI 솔루션을 개발 및 확장하고 기존 AI 모델을 최적화하기 위해 합성 이미지를 생성하는 생성형 AI의 초기 프로젝트들을 론칭했다. 보쉬는 이를 통해 AI 애플리케이션을 계획, 론칭 및 강화하는 데 필요한 시간을 현재 6~12개월에서 단 몇 주로 단축할 수 있을 것으로 기대한다. 보쉬 연구진이 개발한 이 합성 데이터 생성 서비스는 성공적인 파일럿을 거쳐 모든 보쉬 사업장에 제공될 예정이다.
ctrlX AUTOMATION: 자동화 툴킷
보쉬 렉스로스가 개발한 공장 자동화를 위한 ‘ctrlX AUTOMATION’ 시스템은 하드웨어, 소프트웨어 및 앱으로 구성돼 있다. 이는 완전한 자동화 솔루션을 위한 모든 구성 요소를 제공하는 개방형 플랫폼으로 구성 요소 및 엔지니어링 비용을 30~50% 절감해준다. 이 플랫폼의 파트너 커뮤니티 ‘ctrlX World’는 하드웨어 그리고 무엇보다도 앱으로 솔루션의 범위를 지속적으로 확장하고 있다. 지금까지 100개의 파트너가 각자의 강점과 솔루션으로 기여했다. 5년 전 출시 이후 고객 수는 약 1500명으로 증가했고 이 분야의 매출은 2023년에 30% 증가했다.
배터리 생산: 자동화 장비를 위한 부품
전기 이동성, 소비자 가전 또는 빌딩 기술 분야에서 에너지 저장에 대한 수요가 그 어느 때보다 커지고 있다. 보쉬 렉스로스는 배터리 생산을 위한 포괄적인 포트폴리오를 제공하며 여기에는 완전 개방형 ctrlX AUTOMATION 시스템 외에도 선형, 접합 및 이송 기술을 갖춘 개별 부품, 시스템 솔루션 및 서브시스템이 포함된다. 배터리 생산에서는 속도와 정밀도 또한 중요하다. 보쉬 렉스로스는 셀 및 팩 취급, 접합 및 디스펜싱과 같은 일반적인 애플리케이션에 빠르게 사용할 수 있는 리니어 로봇을 개발했다. 이 로봇은 모듈과 팩 조립 및 분해 공정을 최적화한다.
배터리 재활용: 배터리 완전 방전을 위한 자동화 솔루션
도로에서 배기가스를 적게 배출하며 조용하게 주행하는 전기차가 점점 많아지고 있다. 전기차의 배터리에는 리튬과 니켈과 같은 희귀하고 귀중한 원자재가 포함돼 있어 이를 회수하는 것이 경제적, 환경적으로 합리적이다. 보쉬 렉스로스가 제공하는 중고차 배터리의 진단, 방전 및 해체를 위한 툴킷 솔루션은 원자재를 회수하는 실제 공정의 업스트림에 해당하는 이러한 공정 단계의 자동화를 가능하게 해준다. 이는 산업적 규모의 배터리 재활용을 가능하게 해주며 유연한 확장에 대한 가능성을 제공한다.
스택 및 스마트 전기분해 모듈: 수소 수전해 장치 기술
보쉬는 수소를 사용할 뿐만 아니라 수소를 생산하기 위한 스마트 기술도 제공할 계획이다. 이를 위해 수전해 장치의 핵심 요소인 전기분해 스택을 개발했다. 이 스택은 전기를 사용해 물을 산소와 수소로 분리하는 100개 이상의 전기분해 셀로 구성돼 있다. 이 스택은 1.25메가와트의 출력을 내도록 설계됐다. 이는 시간당 23킬로그램의 수소를 생산할 수 있는 양이다. 보쉬의 전기분해 스택은 1메가와트 이상을 생산하는 소규모 플랜트부터 기가와트 규모의 대규모 플랜트까지 모두 사용할 수 있다. 이 제품은 2025년부터 시장에 출시될 예정이다. 또한, 보쉬는 자사의 전기분해 스택을 제어 장치, 전력 전자 장치 및 다양한 센서들과 결합해 스마트 전기분해 모듈을 만들 계획이다.
제조 및 테스트 기술: 연료 전지 제조 방법
보쉬의 특수 목적 기계 사업부인 보쉬 제조 솔루션(Bosch Manufacturing Solutions, BMG)은 개별 부품부터 전체 시스템까지 연료 전지 제조를 위한 첨단 제조 장비 및 테스팅 기술을 제공한다. 필요한 제조 장비의 50% 이상을 보쉬에서 제공한다. 스택과 시스템을 테스트할 때는 양성자 교환막(PEM) 연료 전지가 성능을 발휘하는 최종 라인 기능 테스트를 위해 자연 조건을 시뮬레이션 한다. 여기서 가스 구성, 온도, 압력 및 습도는 실제 차량과 동일하다. 테스트 벤치는 효율적으로 작동되며, 사용된 수소의 50%는 새로운 테스트 프로세스를 위해 회수된다.
양성자 교환막(PEM) 전기분해 스택을 위한 테스트 벤치는 ‘하노버 산업 박람회 2024’에서 최초로 공개된다. 이 유형의 테스트 벤치는 개발 및 최종 라인 기능 테스트를 위해 업그레이드 가능하며 50kW에서 3MW 사이의 사이즈 클래스로 제공된다.
eSEA 수중 액추에이터: 해양 시설의 전기화
미래에는 수소가 사막이나 바다와 같은 외딴 지역에서 생산되는 경우가 많기 때문에 향후 사용처와 멀리 떨어진 곳에서 생산될 것이다. 친환경 수소와 이산화탄소 포집 및 저장에 필요한 해양 시설을 경제적으로 운영하려면 플랜트 기술을 지금보다 훨씬 저렴하게 구매하고 운영할 수 있어야 한다. 보쉬 렉스로스는 최대 4000미터 깊이의 수중 공정 플랜트들의 밸브를 제어하기 위한 전기 솔루션을 개발했다. 이 솔루션은 더 이상 유압 구동 액추에이터를 통해 작동하는 밸브들을 사용하지 않기 때문에 수중의 유압 동력 장치에 연결하기 위한 수 마일의 유압 라인을 설치할 필요가 없다.
수소 충전소: 수소 압축을 위한 드라이브 솔루션
수소 충전소는 모빌리티 분야의 탈탄소화에 있어 중요한 역할을 한다. 향후 6년 이내에 전 세계적으로 수천 개의 수소 충전소가 운영을 시작하게 된다. 보쉬 렉스로스는 파트너들과 함께 수소 압축을 위해 10-280kW 출력 범위의 서보 유압 컴프레서(servo-hydraulic compressor) 드라이브를 위한 확장 가능한 솔루션을 개발했다. 차량에 수소 연료를 빠르고 간단하게 주유하려면 가스를 최대 900bar까지 압축해야 한다. 수소 충전소 운영 사업 분야의 선도 기업인 미국의 퍼스트엘리먼트 퓨얼(FirstElement Fuel)과 협력해 전기 유압식으로 구동되는 새로운 극저온 펌프를 개발했다. 이 극저온 펌프는 액체 수소를 875bar로 직접 압축한다. 대형 트럭에 100kg의 수소를 10분 이내에 충전하는 것이 목표이다. 직접 주유를 하게 되면 주유소에 중간 저장 탱크가 있어야 하는 필요가 없어진다. 첫 충전소들은 2025년부터 설치될 예정이다.
또한 보쉬 렉스로스는 맥시메이터 하이드로젠(Maximator Hydrogen)과 협력해 충전소 운영자가 수소 기술을 경제적으로 도입할 수 있는 확장 가능하고 유지보수가 적은 구동 장치를 개발했으며, 현재 최대 250kW의 정격으로 제공된다. 이 새로운 컨테이너 기반 압축기는 시중에서 판매되는 대체품에 비해 총 소유 비용을 절반으로 줄일 수 있다. 스위스 쿱 그룹(The Swiss Coop Group)은 이미 상품 운송에 수소 트럭을 사용하고 있으며 맥시메이터 하이드로젠(Maximator Hydrogen)과 보쉬 렉스로스 기술이 적용된 5개의 충전소에서 연료를 충전한다.
