지구상에서 하루에 22억 5천만 잔의 커피가 소비됩니다. 엄청난 양의 커피입니다. 말할 것도 없이 커피는 물과 차에 이어 지구상에서 세 번째로 인기 있는 음료입니다. 하지만 물과 차와 달리 커피콩은 고온 로스팅이 필요하기 때문에 이 인기 있는 음료는 심각한 에너지 음료입니다. 하지만 공정이 다르다면 어떨까요? 더 지속 가능하게 로스팅할 수 있다면 어떨까요? "깨끗하게" 로스팅할 수 있다면 어떨까요?
이것은 바로 레이 & 줄스 창립자 코엔 보스만스와 그의 클린테크 자매 회사 CEE의 엔지니어 팀이 커피 로스팅 산업을 위한 새로운 기계를 설계할 때 생각했던 것과 같았습니다.
산업 지속 가능성을 위한 긍정적인 패러다임 전환
커피 산업은 힘든 산업입니다. 기후 변화가 커피 농장과 농부(그리고 커피 가격)에 영향을 미칠 뿐만 아니라, 원두를 볶는 기술은 끔찍하게 오래되어서 전 세계 대부분의 대규모 로스팅 공장에서 1950년대식의 에너지 소모가 많은 일괄 로스터가 작동하고 있습니다.
그래서 CEE팀은 현 상황을 그대로 유지하기보다는 뭔가를 하기로 결정했습니다.
"2007년에 시작한 이래로 CEE는 명확한 목표를 가지고 있었습니다. 깨끗한 기술입니다. 우리는 산업 생산 공정을 훨씬 더 에너지 효율적으로 만들고 이전보다 많은 CO2를 배출하지 않도록 하고 싶습니다." CEE와 Ray & Jules의 CEO인 Koen Bosmans가 설명합니다.
획기적인 클린테크 로스팅 기술
오늘날 벨기에에 본사를 둔 CEE는 주로 식품 및 음료 산업과 건설 자재 분야의 산업 프로젝트를 위한 선도적인 턴키 공급업체입니다. 로스팅, 건조 및 에너지 회수 분야에서 혁신적인 획기적인 기술을 특징으로 하는 산업용 에너지 효율적인 로스터와 건조기는 벨기에 헬에 있는 새로운 공장에서 수작업으로 제작한 후 고객에게 현장에서 맞춤 설치됩니다.
"더 전통적인 분야의 회사들이 새로운 생산 기술로 전환하도록 설득하는 것은 때때로 어렵습니다. 2014년에 우리는 일괄 처리 공정을 없애고 커피 사업에서 연속 로스팅 공정으로 전환한다는 아이디어를 떠올렸습니다." 보스만스가 설명합니다.
하지만 로스팅 업계의 거물들을 설득하는 것은 어려웠고, CEE의 최고 생산 책임자(CPO)인 코엔 보스만스와 크리스토프 캄브레는 독특한 개념 증명인 레이 앤 줄스를 내놓았습니다.
대형 커피 로스터의 재고
오늘날 Ray & Jules 덕분에 CEE는 대기업에 획기적인 혁신이 효과가 있음을 보여줄 수 있습니다. CEE 엔지니어는 Siemens Xcelerator 소프트웨어 도구의 도움을 받아 기존 로스터에 대한 기발한 대안을 제안했습니다. 기존 커피 로스팅은 즉석 배치로 작동하며 많은 에너지(일반적으로 가스)를 사용하여 빠르게 고온에 도달하여 빠른 로스팅 시간을 제공합니다.
CEE가 내놓은 고급 산업적 재고는 대류 열 전달 시스템 대신 전도 열 전달 시스템을 사용하는 것을 포함하여 훨씬 더 많은 에너지 효율성을 위한 문을 여는 지속적인 프로세스였습니다. 이를 통해 에너지를 회수하고 가능한 한 많은 에너지를 시스템에 유지하는 것이 훨씬 쉬워졌습니다.
"일반적으로, 우리의 기술은 오늘날 사용되는 전통적인 로스터보다 2.5~3배 더 효율적입니다. 전 세계적으로 로스팅되는 수많은 커피를 생각하면 엄청난 에너지 절감이지만, 우리가 다른 방식으로 로스팅하기 때문에 가능한 일입니다." Ray & Jules의 CMO이자 공동 소유자인 Gert Linthout이 설명합니다.
CEE가 Ray & Jules를 위해 발명한 로스터가 연속적으로 로스팅한다는 사실은 에너지를 회수하고 시스템에 보관하는 것을 훨씬 더 쉽게 만듭니다. 에너지 소비가 안정적이기 때문에 태양열이나 다른 재생 에너지를 사용하여 프로세스를 전기화하는 것이 가능합니다. 기존 배치 시스템에서 발견되는 에너지 피크는 실제로 전기화하는 것을 거의 불가능하게 만듭니다.
"에너지 효율성과 친환경 에너지로 전기화할 수 있는 가능성이라는 두 가지 요소의 결합은 우리 솔루션을 대형 기업에 매우 매력적으로 만듭니다."라고 Linthout은 설명합니다.
새로운 로스터는 기존 커피를 로스팅하는 데 필요한 동일한 온도 프로파일을 달성하지만 전체 시스템은 훨씬 더 많은 열 회수와 함께 더 낮은 온도에서 작동합니다. 즉, CEE 로스터는 기존 시스템보다 2~3배 적은 에너지를 필요로 합니다. 즉, 프로세스를 전기화하고 자체 생성 태양열이나 풍력 에너지, 또는 천연 가스가 아닌 그리드에서 구매한 녹색 에너지로 커피를 완전히 로스팅하는 것이 훨씬 쉽습니다.
에너지 효율성에 집착하다
사내 전문성, 상당한 양의 기술적 마법, Siemens Xcelerator 포트폴리오 의 최신 소프트웨어 도구와 솔루션을 결합하여 팀은 설계를 미세 조정하고 엔지니어링 작업을 에너지 최적화하여 원하는 솔루션을 확보할 때까지 노력했습니다. "La Bomba"라는 별명이 붙은 이 맞춤형 로스팅 기술은 태양열이나 기타 재생 에너지로 구동되는 초고효율 연속 로스터 설계를 제공하며 에너지 비용은 2.5~3배 적습니다.
Solid Edge 기반의 디지털 네이티브 엔지니어링 워크플로
이 지점에 도달하기 위해 팀은 CEE의 엔지니어가 먼저 Solid Edge , Simcenter 및 NX를 사용하여 실행 가능한 디지털 트윈 모델을 만들 것을 기대했습니다 . 팀은 Solid Edge에서 예비 설계로 시작했습니다.
"우리는 이미 15년 동안 Solid Edge를 사용해 왔기 때문에 많은 경험이 있습니다. 간소화되고 빠르게 배울 수 있는 CAD 소프트웨어입니다. 오늘날 우리에게 중요한 점은 새로 들어오는 사람들이 정말 젊은 엔지니어이기 때문에 빠르게 뛰어들어 소프트웨어를 쉽게 시작할 수 있다는 것입니다." CEE의 CPO인 크리스토프 캄브레가 설명합니다.
그는 "예를 들어, 열 및 유동 분석을 위해 Solid Edge에서 직접 통합된 Simcenter FLOEFD를 사용할 때 Solid Edge 기능을 확장하는 것도 정말 쉬웠습니다. 엔지니어에게는 더 작고 편안한 단계이며, 작업하는 것이 더 자연스럽게 느껴집니다."라고 덧붙였습니다.
Solid Edge에 완벽하게 내장된 Simcenter FLOEFD는 쉽고 빠르고 정확한 유체 흐름 및 열 전달 분석을 위한 간단한 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션 도구로 흐름 시뮬레이션을 지원합니다. 즉, CEE의 설계 및 엔지니어링 팀의 대부분 구성원은 설계 프로세스 초기에 CFD 시뮬레이션을 쉽게 프런트로딩할 수 있습니다. 경험이 많거나 전문적인 CFD 엔지니어뿐만 아니라요. 이런 방식으로 설계 및 엔지니어링 팀의 모든 구성원은 가능한 설계 아이디어와 관련 성능을 검토하고 초기에 작동하지 않는 설계 옵션을 쉽게 제거할 수 있습니다.
더욱 복잡한 작업을 위한 Simcenter
주요 유체 및 열 역학 연구가 Solid Edge에서 직접 Simcenter FLOEFD에서 수행되었지만, Kristof Cambré는 이것이 항상 고급 엔지니어링 시뮬레이션의 경우는 아니라고 빠르게 설명했습니다. 필요한 경우 Cambré와 여러 선임 엔지니어는 Simcenter 3D를 사용하여 구조 분석 연구를 수행합니다. 이는 특히 현장에서 최종 로스터 또는 건조기의 품질과 성능을 보장하는 데 필요합니다. 이러한 제품은 무게가 50~60톤을 쉽게 초과할 수 있으며 극한의 온도와 지속적인 생산 주기를 견뎌야 하는 수백 개의 부품과 요소가 포함되어 있습니다.
"안타깝게도 Solid Edge로 모든 것을 할 수는 없습니다. 예를 들어 소규모 구조 분석 작업에는 좋지만, 몇 년 전부터 더 어려운 엔지니어링 구조와 복잡한 구조 분석에는 Simcenter 3D Structures를 사용하기 시작했습니다."
신뢰할 수 있는 Siemens 전문가 파트너
CEE팀은 획기적인 기술을 사용해 최상의 디지털 트윈을 생성할 수 있도록 Siemens 도구가 지속적으로 최신 상태를 유지하도록 하기 위해 벨기에 루셀라르에 있는 Siemens 전문 파트너인 ADOPT id 의 지속적인 지원을 받고 있습니다.
"우리는 ADOPT id와 좋은 관계를 맺고 있습니다. 그들은 질문에 신속하게 응답하고 보통 사내에 답변과 역량을 보유하고 있습니다. 하지만 그들은 또한 더 복잡한 질문에 대한 Siemens 팀에 직접 접근할 수 있어서 고맙게 생각합니다."라고 Cambré는 말합니다.
NX Point Clouds와의 완벽한 온사이트 통합
새로운 로스터는 벨기에 겔에 있는 CEE의 새로운 시설에서 제조됩니다. 완벽한 설치를 보장하기 위해 CEE 엔지니어는 Leica 3D 카메라 스캐닝 시스템으로 구동되는 NX 포인트 클라우드 솔루션을 사용하여 실제 고객 공장 현장을 디지털화합니다. 이를 통해 고객 공장의 향상되고 밀리미터 단위의 정확도를 갖춘 디지털 트윈이 생성됩니다.
"우리는 NX 포인트 클라우드 시각화 솔루션을 사용하여 고객 환경에서 설계를 검증합니다."라고 Cambré가 덧붙였습니다. "우리는 전체 설치 사이트를 스캔하고, 설계한 디지털 트윈을 가져와 통합하여 적합한지 확인합니다. 대부분의 경우 밀리미터 단위의 정확도를 갖습니다."
"저희 Siemens Xcelerator 툴은 저희의 설계와 디지털 트윈이 실제 생산에서 어떻게 수행될지 예측할 수 있는 기회를 제공합니다. 저희가 제공하는 제품의 품질이 좋을 것이라고 확신할 수 있습니다." Cambré가 결론지었습니다.
보스만스는 "지멘스는 처음부터 우리에게 있어 존재해 왔습니다. 지멘스는 품질 측면에서 매우, 매우 잘 알려진 업체이기 때문입니다. 그리고 우리가 고객에게 제공하는 기술은 항상 핵심 생산 공정에 있기 때문에 매우 신뢰할 수 있어야 합니다."라고 덧붙였습니다.
오늘날, 레이앤줄스 커피 는 1,800만 잔 이상 소비되었으며, 벨기에 뢰번 외곽의 작은 마을인 암밀에 위치한 이 업계의 판도를 바꾸는 커피숍이 커피업계에 새로운 바람을 불러일으키고 있습니다.
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