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UV 경화기에서 자주 발생하는 트라블과 이를 사전에 방지하는 대책

UV 경화기도 트라블이 난다.
그러나 기계 스펙이 잘 선정되고, 스펙에 의해 잘 설계되고, 설계대로 잘 제작 되었다면 트라블이 평생 나지 말아야 한다. 특히 소모품만 제때 챙겨 주고 정기적인 점검만 잘해 주면 평생 트라블이 나지 말아야 한다는게 UV램프와 UV 경화기를 20여년간 설계, 제작해온 SMT의 생각이다.
그러나 현실적으로 A/S가 자주 발생되는게 현실이다.
A/S가 자주 발생되는 이유는 결정된 스펙에 의해 설계가 잘되고, 설계대로 잘 제작 되지 않았거나, UV경화기 설계 담당자가 핵심을 모르거나 빠트려 먹거나, 중요 부분품을 저렴한 것을 사용했거나, UV 안전을 별로 고려하지 않았다는 등이다.
UV 경화기에서 트라블이 발생하는 부분과 그 이유는 대체로 다음과 같다.

1. uv램프 품질 선택
대부분의 UV램프는 수은 등이나 메탈할라이드 램프이다.
수은이나 메탈할라이드 염(Salt)을 넣으면 이들이 발광하므로 파장은 동일하게 나오므로 품질차이가 없는 것으로 아는 사람이 많다.
그러나 램프는 . Arc physics, 메탈 할라이드 고온 화학, 양광주 설계, 방전 최적화 관점에서 이론과 실제 램프 제조결과가 일치하고, 전극에서 나오는 전자가 발광 물질과 만 충돌하여야 uv 효율이 높아지고 열이 적게 발생하는데, 발광 물질과 충돌하지 않고 수소, 산소, 탄소 등의 램프 내부 불순물과 충돌하는 확률이 많아지면 그만큼 자외선은 방출하지 않고 열만 발생한다.
UV램프 내부에서 발광에 기여하지 않고 열을 발생하는 불순물이 얼마나 많으냐에 따라 램프의 품질이 좌우된다. 소비자는 누구의 품질이 얼마나 좋은지를 알기 어려우므로 미국, 일본, 유럽 등 선진국으로 램프를 얼마나 많이 수출하느냐를 보고 좋은 램프라고 판단하는 것도 한 방법이다. ** 국내 4-5개의 uv 램프 제조 업체가 대부분 중국 인도네시아, 필리핀, 싱가폴 등 동남 아시아로는 수출하지만 일본, 유럽 등 기술 선진국으로는 수출을 못한다. 일본 친구들은 품질이 나쁘면 공짜로 주어도 안 쓰는 친구들이다.
UV 램프를 잘못 선택하면 램프에서 uv는 조금밖에 나오지 않으면서 열만 펄펄 나는 램프를 사용하는 격이며, 열 문제는UV 경화기에서 제일 중요한 핵심 부품이므로 당장은 문제가 아닌 것처럼 보여도 두고 두고 직,간접으로 머리를 아프게한다. UV 효율이 좋은 램프를 선택하는 것은 UV 경화에 있어 첫단추를 잘 끼는 만큼 중요하다.
대책 : 가격이 다소 비싸도 Arc physics, 메탈 할라이드 고온 화학, 양광주 설계등 램프 설계와 품질에 대해 기반 기술이 강하고, 미국, 일본, 유럽 등 선진국으로 많이 수출는 메이커의 램프를 선택한다.

2. 조사 유니트
고압, 중압 uv램프는 램프 중심부 온도가 3800-4500℃ 이다,
더구나 UV램프에서는 항상 총 전력량의 70- 80%의 열이 발생하므로 얼마나 열을 효율적으로 제거하게 UV 조사 유니트가 만들어 졌는가는 아무리 강조해도 지나치지 않는다.

조사 유니트가 잘못 만들어 지면 열을 제거하기 위해 배기를 많이 해 주면 과냉(過冷)현상이 생기고, 댐퍼를 조금만 닫으면 과열(過熱) 현상이 생긴다. 조사 유니트가 과열(過熱) 되면 알루미늄으로 된 반사갓이 녹아내리거나 조사 유니트가 열변형되어 램프가 뒤틀려 깨어지는 경우도 있고, 과냉(過冷)현상이 생기면 uv 램프가 제대로 발광하지 못하고 형광등처럼 희미하게 되어 uv 경화가 되지 않는다.
조사 유니트가 잘못 만들어지면 제품이 타거나, 조사 유니트 자체가 변형되어 램프가 깨어지기도 하고, 심지어는 램프가 녹아 내리는 경우까지 있다.
그러나 대부분의 사용자들은 조사 유니트가 잘못 만들졌는지 좋은지를 판단하지 못하는 경우도 많다.
대책 : 철판을 사각형으로 접어서 공기를 빼내는 단순 구조의 조사 유니트가 장착되어 있다면 무조건 잘못이다. 가격이 아무리 비싸도 열제거가 최적으로 된 조사 유니트로 선택하거나 현재 사용하는게 문제 있다면 바꾸는게 더 낫다.

3. 파워 스플라이
UV 램프에 공급하는 전력을 어떻게 제어하느냐에 따라 정전류 형과, 정전력 형이 있다.
동일한 타입이라도 파워 스플라이 설계 방식에 따라 코일 굵기, 코아 종류, 권선 방법, 절연지 종류,누설량, 진공함침 방법이 다르므로 품질 차이가 많이 난다.
대부분의 uv램프 메이커에서 직접 제작하지 않고 파워 스플라이를 트랜스 메이커에서 구매하여 사용한다. 경화기 발주자가 가격만 깎으려고 하다보니 결국 가격면에서 저렴한 트램스를 사용하고, 저렴한 트램스는 우선 UV 효율이 낮고, 소음이 심하게 나거나 열이 많이 발생하며 1-2년 사용하다가 타서 생산 라인이 트라블을 겪는 경우가 많다.
대책 : 가격을 저렴하게 구입했다면 UV 효율이 낮고, 소음이 심하게 나고, 열이 많이 발생해도 그냥 사용하는수 밖에 없다. 트랜스가 타서 못 쓰는 경우에도 고효율 파워 스플라이는 가격이 비싸므로 정전류형 중에서 가격이 조금 비싼 형을 선택하기를 권한다. 제대로된 파워 스플라이는 UV 효율이 높고, 소음과 열이 거의 없지만 가격면에서 2-3배 가량 비싸므로 삼성, LG가 아니면 큰 마음 먹지 않는 한 추천하는게 겁난다. 그래도 장기적인 운전비를 생각하면 소비자에게 더 이익이다.

4. 콜드 미러, 핫미러
일반 소비자는 콜드 미러, 핫미러의 품질을 알기 어렵다. 심지어 UV 경화기 메이커에서 조차 품질 특성을 모르고 수입하는 경우도 있다.
소비자 입장에서는 콜드 미러, 핫미러를 장착했는데도 제품에 열이 많이 난다고 불평하는 경우가 많다. 조사 유니트가 열제거 설계가 안되고 다층 코팅(Multilayer Coating) 설계시 열선과 자외선의 반사율, 투과율을 제어하지 못한 원인이다.
열선과 자외선의 반사율, 투과율이 차이가 많이 나며, 가격대도 차이가 많이 나므로 신뢰할 수 있는 업체에서 구매하는게 좋다.
대책 : UV 반사율과 열선 투과율이 20% 가량 차이가 나며, 수명은 0.5-5년으로 차이가 심하게 난다, 가격은 1.2-3배 가량 차이가 많이 나도 신뢰할 수 있는 업체에서 사용하는 제품이라면 비싼 값을 지불할 값어치가 있다.

5. UV 경화.
어느날 갑자기 경화가 안되는 경우가 발생한다.
코팅 두께, 색상, UV 경화기 등 아무것도 손댄게 없는데도 경화 자체가 안 되면 미친다.
답답해 할 필요가 전혀 없다. 세상 일은 마음을 급하게 먹으면 아주 쉬운 답도 안 보니지만 한발작만 뒤로 물러서면 보이는 법이다.
코팅 두께, 색상, UV 경화기 내부의 부품, 램프 등 아무것도 바뀐게 없고, 램프의 전압 전류도 정상이라면, 수지 메이커, 수지 종류(Grade No). 희석제 종류나 메이커도 바뀐게 없는지 조사한다. 체크 리스트를 만들어 조사해보면 바뀐게 반드시 나온다.

가끔씩은 정말 아무것도 바뀐게 없고 오늘 램프만 교환했는데 경화가 안되는 경우도 있다.
필자의 경험에 의하면 uv 조사량은 더 늘었는데 경화가 안되어 다시 체크해 본 결과 수지 용기(말통)이 바뀐 것을 알았다. 수지 메이커에서 기존 첨가제가 다 떨어져서 첨가제 메이커를 바꾸어서 수지를 배합하여 납품했고, 그 첨가제는 그 수지의 올리고머와 매치되지 않아 경화라 안되었다.

대책 : 평소에 체크리스트를 만들어 기계와 원부원료를 하나씩 기록하는게 좋다.
갑자기 트라블이 나면 경험이 짧은 담당자는 정확한 해결책을 찾기 어렵고 원인과 대책을 세우는데 시간을 너무 많이 낭비하는 경우가 있다.

6. 열에 대한 문제
경도, 생산성 향상, 광택, 내마찰, 내약품 등 향상, 공해방지 등 경화 후에 제품의 품질도 잘 나와야 하지만, 고장도 나지 않아야 하는 생산 설비로서의 일반적인 조건도 갖추어야 한다.
UV 경화기는 UV 경화의 원래 목적인 UV 경화 후의 품질, 생산성, 내마찰성 등 각각의 목적 때문에 UV 코팅을 도입하기로 했는데 경화는 잘 되지만 제품이 열쇼크를 받거나 열변형을 일으키는 경우가 있다.
Uv경화의 가장 큰 단점은 입력 에너지의 13-20%만 uv로 변환하고, 70-80%의 열이 발생하는 점이다
UV 경화기에서 열이 많이 나는 이유는 램프 자체의 품질, 조사 유니트 구조, 파워 스플라이 품질, 콜드 미러 핫미러 성능 등이다.

1).uv 램프
램프 품질이 좋으면 uv 효율이 그만큼 높아지고, 열발생이 10% 이상 줄어든다.
다소 비싸도 램프의 품질이 좋은 것을 택하는 수 밖에 없고, 다소 비싸도 그게 훨씬 이익이다.

2). 조사 유니트
램프에서 발생되는 열의 99%를 조사 유니트에서 제거해 주어야 하는데 수십대의 경화기를 체크헤 보면 군소 메이커의 경화기는 물론이고 심지어는 경화기를 수백대 제작한 국내에서 2-3번째로 경화기를 많이 제작한 업체의 제품 까지 조사 유니트가 잘못 설계, 제작된 게 있다.
Uv 경화기의 온도는 콘베어 속도에 따라 다르지만, uv량은 uv 수지다 경화될 만큼 충분히 조사되고, 제품의 표면 온도가 60-70도는 넘지 않아야 한다.
조사 유니트는 아무리 고가라고 해도 열역학, 유체 역학적으로 최적 냉각이 되게 설계되고, 저온으로 입증된 제품을 선택 하는게 좋다.

3). 파워 스플라이
동일한 램프를 각각 다른 파워 스플라이에 사용했을 경우 uv 효율이 얼마나 좋은지가 중요한다. 이 부분은 램프나 uv 경화기를 10여년 씩 제작한 메이커에서도 파워 스플라이에 따라 uv 효율이 증가된다는 것을 모르는 일이다.
저가의 파워 스플라이는 uv 효율이 낮고 열 발생이 많으며, 트랜스 자체에서 소음과 열이 많이 발생한다.

4).콜드 미러, 핫미러
콜드 미러, 핫미러를 장착했는데도 제품에 열이 많이 나는 경우가 많다.
다층 코팅(Multilayer Coating) 설계시 IR 영역과 파장별 UV 영역에 대한 반사율, 투과율을 제어하지 못했기 때문이다.
특히 핫 미러는 가격대 차이가 많이 나므로 신뢰할 수 있는 업체에서 구매하는게 좋다.

7. 접착력에 대한 문제
경화는 잘 되는데 코팅이 잘 벗겨 지는 경우는 처음부터 접착력에 대해 충분히 검토하지 못했기 때문이다.
필름 제품인 경우는 필름 압출업체에서 코로나 처리를 해 오지만 처리 상태가 균일하지 않고, 처리후 시간이 지나면서 처리 효과가 감소되기 때문이다.
접착력이 나쁜 것은 프라즈마나 uv로 개질 처리하여 표면 에너지를 증가 시켜서 해결 하거나 앵커제나 프라이머를 사용하여 해결할 수도 있지만, 냄새 문제와 비용 추가 부담, 작업성을 따져보고 결정한다.
이론적으로는 uv로 개질 처리할 수 있지만 실무적으로는 생산 속도가 낮으므로 대기압 프라즈마 처리 장치를 하는게 낫다. 대기압 프라즈마 처리 장치를 하면 앵커제나 프라이머 코팅 설비를 하지 않고, 원료 값을 절약할 수 있다.

8. UV 안전(Safety)
uv 경화기에서는 제품 투입구와 출구에서 거의 무조건 uv 가 새어 나오므로 UV 차단 설계가 잘된 경화기를 선택하는 게 좋다. 그러나 유감스럽게도 국내 대부분의 uv 경화기 메이커에서는 UV 차단 설계에 대한 개념이 부족한 경우가 많다. 오히려 UV 경화기에서 빛이 강하므로 새어 나오는 게 당연하다고 말하는 기술자 까지 있를 정도이다.
300- 450nm의 장파장이라도 망막이나 피부에 조사되는 강도가 높거나 장시간 노출되는 것은 무조건 피해야 한다

9. 감시창
uv 경화기가 잘 작동되는지를 확인하기 위해 감시창이 필요하다.
UV 감시창이 설치되어 있는 메이커의 경화기를 선택하고, UV 감시창이 없다면 직접 만들어도 된다.
램프가 켜져 있는 상태를 직접 보는 일은 눈에 치명적이지 않고, 하루 밤만 눈이 쓰리고 아프다고 해도 작은량의 자외선이라도 자주 보거나 피부가 계속 노출되는 일은 피해야 하므로 uv 경화기 발주시 자외선 차단 설계가 완벽히 된 메이커의 uv 경화기를 선택한다.
자외선 차단 설계가 잘 된 경화기는 대체로 소규모 업체의 경화기에 비하면 가격이 조금 높을 수는 있지만, 사용자의 uv 안전에 대한 문제이므로 처음 발주시 잘 해야 한다.
그래도 현재 사용하고 있는 uv 경화기에서 uv가 많이 새어 나온다면 상담을 통하여 UV 감시창을 직접 만들고 자외선 차단 설계에 대한 대책을 세울 일이다.

10. 가격 네고와 경화기 품질, 성능에 대한 문제
어떤 제품이던지 고객이 왕이므로 가격은 저렴해야하고 성능과 품질은 좋아야 한다.
그러나 기성품이 아니고 주문 제작 기계인 경우는 다소 달라진다. 특히 UV 경화기는 자동차나 컴퓨터 처럼 다량 생산되는 제품이 아니고 5-10대씩 소량 생산하거나 스펙이 여러가지 로 바뀔수 있으므로 주문 제작하는 경우가 많다.
UV 경화기를 오랫동안 제작해 본 경험에 의하면, 주문하는 스펙과 금액이 결정된 후에도 무턱대고 가격을 네고하는 사례도 있다. 정중히 거절하거나 스펙과 가격을 조정하지만 발주자의 입장에서만 밀어 붙이는 경우가 있는데 이러한 경우 기계가 부실해 질 여지가 많다.
특히 램프는 좋은 것을 사용해야 하는데 램프 메이커 별로 고품질 램프는 같은 용량이라도 다소 비싸므로 경화기 메이커에서는 저가의 램프를 사용한다. 저렴한 램프는 UV효율은 적고 열만 많이 난다.
가격에 대한 문제는 램프, 파워 스플라이, 조사 유니트, 콜드 미러, 핫미러등 중요 부품이 모두 비슷하다.
UV 경화기, 램프, 파워 스플라이, 조사 유니트등에 대해 좀더 공부 하던지, 차라리 잘 모르면 가격을 조금더 지불하는게 더 이익이다.