요약 보고서
사우디아라비아의 닭고기 생산량은 2024년 약 130만 톤에 달했으며, 이는 비전 2030의 식량 안보 목표인 가금류 자급률 80% 달성에 힘입어 전년 대비 12.9% 증가한 수치입니다(GASTAT, 2024). 이러한 생산량 증가는 사료 제조업체, 특히 주변 온도가 45°C를 routinely 넘는 여름철에 막대한 부담을 안겨줍니다. 연간 배합사료 생산량이 28만 톤을 넘는 사우디아라비아 5대 통합 닭고기 생산업체 중 하나인 알-리야드 사료 산업(고객 요청에 따라 회사명은 익명 처리)은 심각한 생산 병목 현상에 직면했습니다. 바로 5월부터 9월까지 이어지는 무더위 기간 동안 사료 펠릿 내구성이 지속적으로 저하되어 회사 내부 기준치인 96% 이상에 비해 91~92%의 PDI(펠릿 내구성 지수)까지 떨어지는 것이었습니다.
2024년 중반, 해당 회사는 주력 펠릿 제조 라인 두 곳에 홍양 HYPM 시리즈 링 다이 어셈블리와 이에 맞는 롤러 쉘을 설치했습니다. 여름 성수기 동안 90일 이내에 가동을 시작한 결과, 해당 라인들은 98.2%(±0.5)의 지속적인 PDI(펠릿 제조 지수)를 달성했고, 열로 인한 막힘 현상을 제거했으며, 기존에 사용하던 유럽산 다이에 비해 링 다이 교체 빈도를 약 35% 줄였습니다. 본 사례 연구는 고온 펠릿 제조의 기술적 과제, 홍양의 엔지니어링 대응, 그리고 얻어진 정량적 성과를 분석합니다.
산업 및 고객 배경
사우디아라비아는 세계에서 가장 열악한 환경 중 하나에서 집약적인 축산 생산을 하고 있습니다. 통계청에 따르면 2024년 리야드 주에서만 359,700톤의 브로일러 고기가 생산되었고, 하일(295,000톤)과 카심(200,000톤)이 그 뒤를 이었습니다. 사료는 브로일러 생산 비용의 60~70%를 차지하기 때문에 사료 품질은 경제성을 결정짓는 중요한 변수입니다.
알리야드 사료 산업(Al-Riyadh Feed Industries)은 중부 지역에 3개의 사료 공장을 운영하며 42개의 계약 육계 농가에 사료를 공급하고 있습니다. 이 회사의 주력 육계 마무리 사료는 옥수수-대두박을 기반으로 한 3.0mm 펠릿이며, 냉각기 배출 시 펠릿 온도가 88°C 미만이 되도록 설계되었습니다. 홍양 공장 개조 이전에는 계절적 패턴으로 어려움을 겪었습니다. 주변 온도가 38°C를 넘어서면(일반적으로 5월 초) 펠릿 공장 모터 부하가 불규칙해지고, 다이 표면 온도가 95°C 이상으로 치솟으며, 최종 펠릿의 PDI가 농가에서 허용 가능한 사료 손실률을 유지하는 데 필요한 96% 임계값 아래로 떨어졌습니다.
경제적 영향은 측정 가능했습니다. 국제 가금류 연구소(IPRI)의 산업 데이터에 따르면 PDI가 1% 감소할 때마다 사료 공급 시스템에서 사료 낭비가 약 0.4~0.6% 증가하는 것으로 추정되며, 이는 PDI가 계절적으로 감소할 경우 알-리야드 규모에서 연간 약 1,100~1,700톤의 사료가 추가로 손실된다는 것을 의미합니다.
당면 과제: 극한의 열과 펠릿 품질 저하
육계 사료 펠릿화 공정은 좁은 열역학적 범위 내에서 진행됩니다. 최적의 사료 배합 온도는 75~90°C이며, 다이 출구 온도는 이상적으로 80~90°C로 유지되어야 합니다. 95°C 이상에서는 열에 약한 비타민(A, D, E, K)과 합성 아미노산(라이신, 메티오닌)의 열분해가 현저하게 가속화됩니다. 동시에 환원당과 유리 아미노산 사이의 마이야르 반응이 일어나 라이신이 소화 불가능한 복합체를 형성하게 되어, 결과적으로 이용 가능한 영양소 밀도가 감소합니다(Journal of Applied Poultry Research, 2019).
알-리야드의 제지 공장에서는 여름철 폭염으로 인해 세 가지 복합적인 고장 모드가 발생했습니다.
1. 냉각 용량 부족: 유입되는 주변 공기가 45°C에 달하여 역류식 냉각기의 열 구배가 감소했고, 이로 인해 펠릿이 목표 배출 온도인 주변 온도보다 5°C 높은 온도에 도달하지 못했습니다. 너무 높은 온도로 배출된 펠릿은 잔류 수분을 함유하고 저장 중 연화되었습니다.
2. 다이 열 폭주: 45°C의 주변 온도가 지속적으로 유지되는 상황에서 펠릿 제조기의 열 방출 용량이 초과되었습니다. 연속 운전 시작 후 45분 이내에 다이 표면 온도가 95°C를 넘어섰고, 이로 인해 제조기의 PLC 안전 인터록이 작동하여 자동으로 가동이 중단되었습니다.
3. 롤러 쉘 미끄러짐: 온도가 상승하면 롤러 쉘 표면과 조절된 매시 사이의 유효 마찰 계수가 감소하여 롤러가 간헐적으로 미끄러지고, 다이 표면 전체에 재료가 고르지 않게 분포되며, 다이의 특정 부위에 마모가 발생합니다.
결과적으로 펠릿 PDI는 91.2%로 떨어졌고(ASAE S269.4 텀블링 방식 측정), 농장에서의 사료 낭비는 약 2.8% 증가했으며, 공장은 가동 중단을 피하기 위해 가장 더운 시간대에 처리량을 15~20% 줄여야 했습니다. 또한, 현지에서 조달한 옥수수의 실리카 함량으로 이미 수명이 단축된 링 다이의 수명은 겨울철 평균 3,500시간에서 여름철 2,200~2,500시간으로 감소했습니다.
홍양솔루션
홍양의 응용 엔지니어링 팀과 공동으로 실시한 기술 감사 후, 두 개의 펠릿 제조 라인에 걸쳐 3개 구성 요소로 이루어진 개조 작업이 진행되었습니다.
1. 최적화된 압축비를 갖춘 정밀 링 다이
홍양은 고객의 특정 브로일러 마무리 사료 배합(옥수수-대두박 기반에 지방 3.2% 첨가, 목표 후처리 수분 함량 14.5%)에 맞춰 1:12.5의 압축비로 직경 3.0mm의 링 다이를 지정했습니다. 다이 재질은 X46Cr13(DIN 1.4034 / 중국 4Cr13) 마르텐사이트 스테인리스강으로, 1,050~1,080°C에서 진공 경화 처리 후 220~240°C에서 2회 템퍼링 처리를 통해 다이 트랙 전체에 걸쳐 HRC 52~54의 균일한 표면 경도를 얻었습니다.
특히, 홍양의 건드릴 다이 홀 기술은 ±0.02mm의 위치 공차를 갖는 CNC 심공 드릴링을 사용하여 홀 간 직경 균일도를 15μm 이하의 편차로 구현했습니다. 이러한 정밀도는 다이 표면 전체에 걸쳐 유동 저항의 차이를 최소화하여, 변동하는 온도 조건에서도 일관된 펠릿 밀도를 유지하는 데 중요한 변수입니다. 각 다이 홀 입구는 60° 경사면으로 마감하여 재료 진입 저항을 줄임으로써 펠릿 성형을 시작하는 데 필요한 비에너지 소비량(kWh/톤)을 효과적으로 낮췄습니다.
2. 고온 베어링 구성의 매칭 롤러 쉘 어셈블리
홍양은 20CrMnTi 합금강으로 제작된 롤러 쉘 세트를 공급했으며, 침탄 처리 깊이는 2.0~2.2mm, 표면 경도는 HRC 60~62입니다. 골형 패턴은 1.2mm의 홈 간격과 0.8mm의 홈 깊이로 설계되어 마찰이 적고 지방 함량이 높은 닭고기 사료에서 재료를 최대한 잘 잡아주도록 최적화되었습니다.
롤러 어셈블리에는 고온 밀폐형 구형 롤러 베어링(SKF Explorer급 동등, 120°C 연속 작동 온도 정격)이 적용되었으며, 이는 여름철 생산 가동 중 그리스 분해 및 조기 박리 현상을 보였던 기존 베어링을 대체한 것입니다. PTFE 립 요소가 있는 미로형 다단계 씰은 미세 입자의 유입을 방지하는데, 이는 뜨겁고 건조한 매시 입자가 베어링 하우징으로 침투하여 발생하는 일반적인 고장 원인입니다.
3. 다이 롤러 간극 교정 프로토콜
홍양의 기술팀은 다이 원주를 따라 6개의 등간격 지점에서 필러 게이지를 사용하여 냉간 측정 방식으로 0.40mm(±0.05mm)의 다이 롤러 간격을 설정했습니다. 표준보다 좁은 이 간격 사양은 작동 온도에서의 열팽창을 부분적으로 보상합니다. 다이 표면 온도가 85°C일 때 X46Cr13 다이는 반경 방향으로 약 0.08~0.12mm 팽창합니다(열팽창 계수 ≈10.5 × 10⁻⁶/K). 따라서 냉간 간격은 작동 조건에서 최적에 가까운 0.28~0.35mm로 효과적으로 좁혀집니다. 이러한 사전 보상 방식은 여름철 가동 중 간격이 지나치게 넓어지는 것을 방지하여, 매쉬에 가해지는 압축력을 감소시키고 펠릿 밀도를 저하시키는 것을 막습니다.
생산 데이터 및 결과
성능 데이터는 개조된 두 생산 라인 모두에서 90일간의 평가 기간(2025년 6월~8월, 여름 성수기) 동안 수집되었으며, 전년 여름(2024년 6월~8월)의 성능이 기준선으로 사용되었습니다.
| 매개변수 | 기준선 (2024년 여름) | 홍양 개조 사업 (2025년 여름) | 개선 사항 |
| 평균 PDI (ASAE S269.4) | 91.2% | 98.2% (±0.5%) | +7.0%포인트 |
| 다이 표면 온도(정상 상태) | 94-98°C | 85-89°C | 평균 -9°C |
| 펠릿 배출 온도(후냉각기) | 36-40°C | 29-33°C | 평균 -7°C |
| 열로 인한 자동 종료 횟수(월별) | 8-12회 | 0회 | 100% 제거 |
| 폭염기 처리량 감소 (겨울철 대비) | -18% | -3% | 15%포인트 회복 |
링 다이 수명 (추정치, 예상치) | 2,200-2,500시간 | 3,400-3,800시간 (예상치) | 예상치 대비 +52% 증가 |
| 비에너지 소비량(kWh/톤) | 18.7 | 17.2 | -8% |
농장에서의 사료 낭비율(공급된 사료량 대비 %) | 4.8% | 1.9% | -60% 감소 |
| 농장 배송 시 벌금 부과 내용 ((2mm 체) | 8.5% | 1.7% | -80% 감소 |
가장 중요한 운영 개선 사항은 열로 인한 자동 정지 기능을 완전히 제거한 것입니다. 2024년 여름에는 각 정지 동작마다 금형 세척, 재가동 및 재료 제거를 포함하여 약 25~35분의 가동 중단 시간이 소요되었으며, 이로 인해 매달 약 15~20시간의 생산 손실이 발생했습니다. 2025년 평가 기간 동안 정지 동작이 한 건도 발생하지 않아 순 가용 생산 시간이 약 8% 증가했습니다.
펠릿 내구성 향상은 예상치를 뛰어넘는 경제적 이익을 가져왔습니다. 농장 출하 시 미분 함량이 8.5%에서 1.7%로 감소하면서 자동 사료 공급 시스템에서 사료 낭비가 크게 줄었습니다. 연간 28만 톤 규모의 고객 농장에서 사료 낭비가 60% 감소한 것은 연간 약 8,100톤의 사료 절감 효과를 의미하며, 이는 지역 사료 가격 기준으로 약 280만 달러에 해당합니다(USDA GAIN 보고서, 2024년 사우디아라비아 사료 비용 기준).
고객 평가
공장 생산 관리자는 사후 평가 검토 과정에서 다음과 같은 평가를 제시했습니다.
홍양 링 다이 및 롤러 어셈블리는 기술 사양을 뛰어넘는 성능을 보여주었습니다. 여름철을 앞두고 가장 큰 걱정은 냉각기 내부로 유입되는 주변 공기 온도가 45°C를 넘을 때, 어떤 링 다이든 (제조사와 관계없이) 일관된 펠릿 품질을 유지할 수 있을지 여부였습니다. 하지만 98.2%의 PDI(펠릿 품질 지수)를 달성하여 여름철 목표치인 96%를 초과했을 뿐만 아니라 겨울철 기준치와 같거나 그 이상을 기록했습니다. 다이 관련 가동 중단이 없어진 것만으로도 투자 가치가 충분했으며, 에너지 소비량 감소는 예상치 못한 추가적인 이점이었습니다.
— 알-리야드 사료 산업(중부 지역 공장) 생산 관리자
회사 구매 담당 이사는 홍양의 링 다이 가격이 기존 유럽 공급업체보다 약 35% 저렴하면서도 사우디아라비아의 여름 환경에서 동등하거나 더 우수한 수명을 제공한다고 덧붙였습니다. 다이 수명 연장, 구매 비용 절감, 에너지 소비 감소, 펠릿 품질 향상 등 여러 가지 이점이 결합되어 7.5개월 만에 투자 수익을 회수할 수 있었습니다.
결론
알-리야드 사례는 홍양의 정밀 엔지니어링 링 다이 기술이 걸프 지역의 고온 육계 사료 생산에 필요한 까다로운 요구 사항을 충족할 수 있음을 보여줍니다. 이러한 결과에는 세 가지 기술적 요인이 기여했습니다.
1. 재료 과학적 실행: 진공 경화 처리된 X46Cr13 합금(HRC 52-54)과 CNC 건드릴 가공으로 균일하게 가공된 구멍은 현재의 야금 기술 수준에서 육계 사료 링 금형에 대해 달성 가능한 최고 품질을 나타냅니다.
2. 열팽창을 고려한 간극 보정: 작동 온도에서 냉간 다이 롤러 간극의 열팽창을 미리 보정하는 것은 비용이 적게 들면서도 효과가 큰 방법이므로, 더운 기후 지역의 사료 공장에서는 표준 작업 절차로 채택해야 합니다.
3. 시스템 통합의 일치성: 링 다이, 롤러 쉘 및 베어링 구성은 독립적인 구성 요소가 아닌 통합된 열 관리 시스템으로 설계되었습니다. 이러한 접근 방식은 응용 분야별 엔지니어링 솔루션과 일반적인 금형 공급을 구분 짓는 특징입니다.
중동, 북아프리카 및 기타 고온 지역에서 사료를 생산하는 제조업체에게 알-리야드 실험 결과는 중요한 참고 기준이 됩니다. 적절하게 설계된 링 다이 기술을 사용하면 상업적 규모에서 열로 인한 가동 중단 없이 98.2%의 PDI를 달성할 수 있습니다.
데이터 출처: GASTAT 가축 통계 2024; IMARC 그룹 사우디아라비아 배합 사료 시장 보고서 2024; USDA GAIN 보고서 SA2024-0002; 응용 가금류 연구 저널(2019) 제28권 4호; ASAE 표준 S269.4; 홍양 내부 응용 엔지니어링 데이터, 2025년 6월~8월 평가 기간.
게시 시간: 2026년 5월 30일
