초록 ▼

최종목표
- 120mm ~ 140mm의 파우치 폭을 가지는 사면체 형상파우치를 사용하여 25 ~ 30 BPM(Bags Per Minute)의 생산속도를 갖는 로타리 자동 포장기 개발

개발내용 및 결과
- 주관기관(리팩)
1. 봉지 정밀 공급기술
- 본 기술개발의 ‘사면체 형상파우치용 로타리 자동포장기’는 봉지를 로타리 자동포장기에 정밀 공급하는 것이 매우 중요하다. 일반적인 로타리 자동포장기와 다르게，보트 파우치의 경우 백 매거진 장치를 통한 봉지 공급 시 좌우 치우침이 발생할 경우 제품 불량으로

최종목표
- 120mm ~ 140mm의 파우치 폭을 가지는 사면체 형상파우치를 사용하여 25 ~ 30 BPM(Bags Per Minute)의 생산속도를 갖는 로타리 자동 포장기 개발

개발내용 및 결과
- 주관기관(리팩)
1. 봉지 정밀 공급기술
- 본 기술개발의 ‘사면체 형상파우치용 로타리 자동포장기’는 봉지를 로타리 자동포장기에 정밀 공급하는 것이 매우 중요하다. 일반적인 로타리 자동포장기와 다르게，보트 파우치의 경우 백 매거진 장치를 통한 봉지 공급 시 좌우 치우침이 발생할 경우 제품 불량으로 이어지기 때문이 다. 이를 위 해서 리팩은 출원번호 10-20160028891호 ‘백 매거진 장치의 파우치 두장 이상 딸림 방지’와 출원번호 10-2014-0061002호 ‘로타리 자동포장기에 파우치의 정밀 공급이 가능한 매거진 컨베이어장치’기술을 개발하였다.

2. 회동형 봉지 개폐기술
- 본 기술개발은 로타리 자동포장기에 장착되어 일련의 포장공정 중 파우치를 파지하는 그립퍼 장치，그리고 그립퍼 장치를 통해 전달받은 봉지를 벌리고，돌리는 공정을 수행한 후 그립퍼 장치로 파우치를 다시 전달하는 봉지성형장치가 개발된다. 이를 위해서는 그립퍼 장치의 집게 조를 열고 닫아주는 기술이 개발되어야 한다. 통상적인 로타리 자동포장기의 경우 그립퍼 조를 열고 닫아주는 장치는 1번 구간의 봉지 로딩(loading) 공정，9번 구간의 봉지 배출 공정 하부에 고정 설치된다. 하지만 본 기술개발에서는 3번 구간(봉지 개봉구간)에서 그립퍼 조를 열어서 봉지를 봉지성형장치에 전달한 후，그 상태를 유지한 채 다음 구간까지 이동하고 봉지성형장치로부터 봉지를 다시 돌려받을 때 그립퍼조를 다시 닫는，회동형 봉지 개폐장치를 개발하였다. 여기에는 리팩이 보유하고 있는 특허 제 1550857호 ‘평평한 백을 사면체 형상 백으로 전환하는 로타리 자동포장기의 장치’ 기술이 접목되었다.

3. 봉지성형장치의 회동 구동 장치 및 동기화 기술
- 본 기술개발을 위해 참여기관인 (주)서보스타는 봉지성형장치를 개발하였다. 리팩은 봉지성형장치를 로타리 자동포장기에 부착하여 일정구간 사이를 회동 구동하는 시스템，그리고 봉지성형장치와 그립퍼 장치가 동작할 때 위치를 일치시키는 동기화 기술을 개발하였다. 이 기술은 봉지를 그립퍼 장치에서 봉지성형장치로 전달하고，이후 봉지를 봉지성형장치로부터 그립퍼 장치로 안정적인 전달을 위해 두 장치의 구동을 정확히 일치시키기 위한 것이다. 이를 위해 리팩이 보유하고 있는 “회동형 외팔보가 장착된 로타리 자동포장기(특허 제 10-1345330호)" 기술을 보완 적용하였다.

4. 최적화된 배럴캠 기술
배럴캠은 한 쌍의 그립퍼 간 폭을 조절하는 장치이다. 본 기술개발의 개발목표 중 하나는 120mm 파우치，140mm 파우치를 모두 사용 가능한 로타리 자동포장기를 개발하는 것이다. 이를 위해서는 생산하고자 하는 파우치의 폭에 따라 한 쌍의 그립퍼 간의 폭이 조절되어야 한다.
뿐만 아니라 로타리 자동포장기는 최초에 봉지를 공급하는 공정에서 최종적으로 봉지를 배출하는 공정까지，일련의 포장공정이 이뤄지는 과정에서 그립퍼 간 간격이 포장공정에 부합하게 연속적으로 변해야 한다. 리팩은 본 기술개발을 위해 120mm，140mm 파우치가 적용되어 일련의 포장공정 중 그립퍼 폭이 최적화된 수치로 연속적으로 변하는 배럴캠 기술을 개발하였다.

5. Pouch reclosing 방지 기술
봉지성형장치를 통해 그립퍼 장치는 상부와 하부가 90도 만큼 어긋난 상태의 파우치를 전달받게 된다. 이후 제품 충전공정이 이뤄지는데，봉지 상부의 경우 봉지가 가지는 복원력에 의해 상부 개구부가 닫히는 현상이 발생한다. 상부 개구부가 닫히면 제품 충전장치(예， 퍼널(funnel), 충전 노즐)등이 개구부에 안정적인 투입이 이뤄지지 않아 생산불량이 발생하게 된다. 이러한 현상을 해결하기 위해 출원번호 10-2016-0013286호 ‘봉지팽창장치와 봉지벌림유지장치가 융복합된 로타리 자동포장장치’ 기술을 개발하였다.

- 참여기관(서보스타)
본 기술개발을 위한 참여기관인 (주)서보스타는 봉지성형장치를 개발하였다. 봉지성형장치는 로타리 자동포장기의 그립퍼로 부터 봉지를 전달 받을 때，봉지 상구 개구부 중앙에 형성된 노치부를 잡아서 양 옆으로 벌려준 후 90도 만큼 회전시켜 로타리 자동포장기의 그립퍼로 다시 전달시키는 장치이다. 이를 구현하기 위해 봉지벌림 및 봉지회전을 위한 장치로 정밀 위치제어가 가능한 서보모터를 선정하였다. 또한 봉지성형장치가 로타리 자동포장기에 장착되어 회동운동을 하기 때문에 관성의 영향을 최소화하기 위한 기구설계 및 모터 선정 등이 이뤄졌다.

기술개발 배경
포장용기는 내용물을 단순히 수납하기 위한 고전적인 목적에서 벗어나서 근래에는 상품 마케팅에서 중요한 역할을 담당하고 있다. 이러한 내용물을 수납하기 위한 포장용기는 캔，유리，종이，합성수지 등 다양한 종류의 재료를 사용되어 왔다. 이중 캔이나 유리의 경우 부피 및 가공단가가 높고 가공 시 발생하는 환경유해 물질로 인해 점점 그 사용이 감소하고 있는 추세이다. 종이의 경우 폐기 시 다른 재료들에 비해 환경유해 물질이 더 발생하여 이 또한 사용이 감소하고 있는 추세이다. 이로 인해 근래에는 친환경 수지로 제작되는 포장용기를 많이 사용하고 있는 추세이다. 이러한，친환경 수지 포장용기에는 그 형태에 따라 평 파우치 (Flat pouch), 자립 백(Stand-up pouch), 스파우트 파우치 (Spout pouch) 등이 있다.

하지만，상술한 바와 같이 포장용기는 내용물을 단순히 수납하기 위한 고전적인 목적에서 벗어나 근래에는 상품 마케팅 측면에서도 중요한 역할을 담당하고 있기 때문에 기능성，사용자 편의성，디자인적인 측면이 고려된 새로운 파우치 제품들이 선보이고 있다. 그중 '사면체형상 파우치(가칭 ‘보트 파우치’)‘ 는 손쉬운 제품 개봉 특성，뛰어난 사용자 편의성 및 상품성 등으로 최근에 가장 주목받고 파우치 형태이다.

본 기술개발을 통해 주관기관인 (주)리팩은 상술한 바와 같이 많은 장점을 가지고 있어 향후 적용분야가 확대될 것으로 예상되는 ‘사면체형상 파우치’ 제품을 생산할 수 있는 ‘로타리 자동포장기’를 개발하고자 하였다.

핵심개발 기술의 의의
상술한 바와 같이 ‘사면체 형상 파우치’는 많은 장점을 가지고 있어 향후 적용분야가 확대될 것으로 예상되고，해외에서는 이미 사면체 형상 파우치가 적용된 제품이 선보이기 시작했다. 그러나 국내에는 사면체 형상 파우치용 자동포장기를 제작하는 업체가 전무한 실정이다. 해외로 눈을 돌리면 일본의 社가 세계에서 유일하게 사면체 형상 파우치용 로타리 자동포장기를 제작하고 있다. 포장기계 분야에서 가장 권위 있는 전시회인 INTERPACK 2014에서 일본의 'F'社는 해당 포장기 계를 선보인바 있다. 리팩은 社 포장기 계의 구동 방식 및 특허 자료를 검토하였으며，'F'社와 차별화된 방식을 채택，개발하였다. 해당 기술은 본 과제를 수행하기 전에 국내에 특허 출원하였으며，과제가 수행되는 과정에 미국，유럽，중국，일본 등에 해외 특허출원을 진행하였다. 해당 기술의 차이점에 대해 좀 더 설명하자면，일본의 'F'社의 경우，봉지를 돌린 상태로 로타리 자동포장기에 공급하는 반면，리팩의 경우 로타리 자동포장기 에 봉지를 공급한 후 봉지를 회전시키는 방식이다. 때문에 일본의 경우，사면체 형상 파우치 전용 자동포장기인 반면，리팩의 경우 파우치 성형 장치를 사용하지 않는다면，범용 파우치 제품도 생산가능하기 때문에 더 폭 넓은 사용이 가능하다는 장점이 있다.

본 과제를 수행하던 도중에 브라질 대리점을 통해 세계적인 다국적 기업인 'PEPSICC'로 부터 해당 제품에 대한 개발의뢰가 들어왔다.
과제를 수행하기 전에는 시제품 성격으로 개발을 진행하고 있었으나，'PEPSICCK'는 파우치 사양，생산속도 등 구체적인 사양을 요구하였고，리팩은 본 과제의 정량적 항목을 변경하여 추가적인 연구개발을 진행하였다. 이와 같은 상황을 보더라도 사면체 형상 파우치에 대한 관심이 포장 분야에서 매우 높으며，실제 수출로도 이뤄지고 있다는 점을 보여준다. 또한，세계적인 다국적회사인 ’PEPSICO' 에 리팩의 사면체 형상파우치용 로타리 자동포장기를 공급한다면 넥스트 오더(Next order)등의 측면에서 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다.

적용 분야
본 과제는 사면체 형상 파우치용 로타리 자동포장기를 개발하는 것이다. 사면체 형상 파우치는 개봉했을 때 보트 형상을 가지기 때문에 보트 파우치라고도 불리는데，그 개봉 특성상 액상 제품，분말류 제품 적용에는 한계를 가진다. 이로 인해 스낵류，견과류 등의 고형물의 파우치 포장에 적용될 것이다.

(출처 : 산단R&BD역량강화사업 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1산단R&BD역량강화사업 지원사업 최종보고서 ... 2제 출 문 ... 3산단R&BD역량강화사업 최종보고서 초록 ... 4기술개발사업 주요 연구성과 ... 14목차 ... 18제 1 장 서 론 ... 19 제 1 절 과제의 개요 ... 19 1. 개발기슬의 개요 ... 19 2. 개발기슬의 필요성 ... 20제 2 장 과제 수행의 내 용 및 결과 (기술개발 내 용 및 방법 ) ... 22 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 22 1. 개발기슬의 내용 ... 22 2. 개발기슬의 평가방법 및 평가항목 ... 32 제 2 절 수행 결과의 보안등급 ... 35 1. 리팩의 보안 체계 ... 35 2. 연구 결과의 보안 등급 ... 36제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 37 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 37 1. 정량적 항목 설정에 따른 결과 ... 37 2. 연구개발 추진 일정 ... 44 3. 연구개발 추진 실적 ... 45 4. 기술개발 결과의 성과 ... 46 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 47 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 48 제 4 절 고용 창출 효과 ... 49 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 50끝페이지 ... 50