판유리 가공기술향상에 의한 제조원가 절감 및판유리 가공기술향상에 의한 제조원가 절감 및판유리 가공기술향상에 의한 제조원가 절감 및판유리 가공기술향상에 의한 제조원가 절감 및

시장 확대 기술 지원시장 확대 기술 지원시장 확대 기술 지원시장 확대 기술 지원

2005. 12.2005. 12.2005. 12.2005. 12.

지원기관지원기관지원기관지원기관 :::: 요업 세라믹 기술원요업 세라믹 기술원요업 세라믹 기술원요업 세라믹 기술원( )( )( )( )

지원기업지원기업지원기업지원기업 :::: 주주주주(((( 비봉유리비봉유리비봉유리비봉유리))))

산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부산 업 자 원 부

- 2 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하산 업 자 원 부 장 관 귀 하

본 보고서를 판유리 가공기술 향상에 의한 제조원가 절감 및 시장 확대에 관한 기“

술 지원 지원기간 과제의 기술지원성과보고서로 제”( : 2004. 10. 1~2005. 11. 30)

출합니다.

2005. 12. .2005. 12. .2005. 12. .2005. 12. .

지원기관 기관명 요업 세라믹 기술원지원기관 기관명 요업 세라믹 기술원지원기관 기관명 요업 세라믹 기술원지원기관 기관명 요업 세라믹 기술원: ( ) ( ): ( ) ( ): ( ) ( ): ( ) ( )

대표자 정 수 철대표자 정 수 철대표자 정 수 철대표자 정 수 철( )( )( )( )

지원기업 기업명 주 비봉유리지원기업 기업명 주 비봉유리지원기업 기업명 주 비봉유리지원기업 기업명 주 비봉유리: ( ) ( ): ( ) ( ): ( ) ( ): ( ) ( )

대표자 김 정 근대표자 김 정 근대표자 김 정 근대표자 김 정 근( )( )( )( )

인인인인( )( )( )( )

인인인인( )( )( )( )

지원책임자 임태영지원책임자 임태영지원책임자 임태영지원책임자 임태영::::

참여연구원 황종희참여연구원 황종희참여연구원 황종희참여연구원 황종희::::

김창열김창열김창열김창열::::〃〃〃〃

박연민박연민박연민박연민::::〃〃〃〃

- 3 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

기술개요기술개요기술개요기술개요1.1.1.1.

가 판유리의 개요가 판유리의 개요가 판유리의 개요가 판유리의 개요....

나 강하유리의 개요나 강하유리의 개요나 강하유리의 개요나 강하유리의 개요....

다 판유리 화학에칭 의 개요다 판유리 화학에칭 의 개요다 판유리 화학에칭 의 개요다 판유리 화학에칭 의 개요. FROST ( ). FROST ( ). FROST ( ). FROST ( )

지원기업의 현황 및 애로기술지원기업의 현황 및 애로기술지원기업의 현황 및 애로기술지원기업의 현황 및 애로기술2.2.2.2.

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

대면적 강화유리 제조공정 최적화를 통한 품질개선 및 수율 향상대면적 강화유리 제조공정 최적화를 통한 품질개선 및 수율 향상대면적 강화유리 제조공정 최적화를 통한 품질개선 및 수율 향상대면적 강화유리 제조공정 최적화를 통한 품질개선 및 수율 향상1.1.1.1.

판유리의 대 면적 연속생산공법의 양산기술지원판유리의 대 면적 연속생산공법의 양산기술지원판유리의 대 면적 연속생산공법의 양산기술지원판유리의 대 면적 연속생산공법의 양산기술지원2. FROST2. FROST2. FROST2. FROST

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

강화유리 공정개선강화유리 공정개선강화유리 공정개선강화유리 공정개선1.1.1.1.

판유리 공정개선판유리 공정개선판유리 공정개선판유리 공정개선2. FROST2. FROST2. FROST2. FROST

기 타기 타기 타기 타3.3.3.3.

제 절 기술지윈 수행제 절 기술지윈 수행제 절 기술지윈 수행제 절 기술지윈 수행2222

강차유리 공정 개전강차유리 공정 개전강차유리 공정 개전강차유리 공정 개전1.1.1.1.

가 제조공정파악 및 진단가 제조공정파악 및 진단가 제조공정파악 및 진단가 제조공정파악 및 진단....

나 문제점도출 및 개선 협의나 문제점도출 및 개선 협의나 문제점도출 및 개선 협의나 문제점도출 및 개선 협의....

다 열화상측정기를 이용한 강화공정 개선다 열화상측정기를 이용한 강화공정 개선다 열화상측정기를 이용한 강화공정 개선다 열화상측정기를 이용한 강화공정 개선....

라 강화유리의 응력측정라 강화유리의 응력측정라 강화유리의 응력측정라 강화유리의 응력측정....

- 4 -

마 트랙커시스템을 이용한 공정진단마 트랙커시스템을 이용한 공정진단마 트랙커시스템을 이용한 공정진단마 트랙커시스템을 이용한 공정진단....

바 유리의 광학물성 측정시스템 구축 및 평가바 유리의 광학물성 측정시스템 구축 및 평가바 유리의 광학물성 측정시스템 구축 및 평가바 유리의 광학물성 측정시스템 구축 및 평가. (Wave). (Wave). (Wave). (Wave)

사 실험실적 강화유리 제조시스템 구축 및 평가사 실험실적 강화유리 제조시스템 구축 및 평가사 실험실적 강화유리 제조시스템 구축 및 평가사 실험실적 강화유리 제조시스템 구축 및 평가....

아 불량률 데이터 및 개선 효과아 불량률 데이터 및 개선 효과아 불량률 데이터 및 개선 효과아 불량률 데이터 및 개선 효과....

판유리 에칭유리 공정개선판유리 에칭유리 공정개선판유리 에칭유리 공정개선판유리 에칭유리 공정개선2. FROST ( )2. FROST ( )2. FROST ( )2. FROST ( )

제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333

부록부록부록부록

공정 개선회의 회의록공정 개선회의 회의록공정 개선회의 회의록공정 개선회의 회의록----

열화상기 기술 자료열화상기 기술 자료열화상기 기술 자료열화상기 기술 자료----

한국특허기술대전 참가 및 수상 자료한국특허기술대전 참가 및 수상 자료한국특허기술대전 참가 및 수상 자료한국특허기술대전 참가 및 수상 자료----

에칭유리 심포지움 자료 발료프로그램에칭유리 심포지움 자료 발료프로그램에칭유리 심포지움 자료 발료프로그램에칭유리 심포지움 자료 발료프로그램- ( )- ( )- ( )- ( )

판유리 에칭유리 특허 자료판유리 에칭유리 특허 자료판유리 에칭유리 특허 자료판유리 에칭유리 특허 자료-FROST ( )-FROST ( )-FROST ( )-FROST ( )

- 5 -

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

기술개요기술개요기술개요기술개요1.1.1.1.

가 판유리의 개요가 판유리의 개요가 판유리의 개요가 판유리의 개요....

판유리의 제조 및 특징1)

판유리의 제조에는 공법이 적용되고 있으며 이 공법은 용융유리를 유리보다Float ,

무거우면서 유리와 섞이지 않는 용융금속 위에 흘리면 유리는 금속면 위에 뜨면서, ,

그 표면이 완전 평형 평활한 면이 되고 두께도 가장자리 부분 외에는, fire polished

아주 균일해진다 법은 이 원리를 이용한 것으로서 금속으로서 주석을 사용한. Float ,

다 주석 조 안에 용융주석을 담아 그 위에 용융유리를 흘려 고품질의 판. (Tin bath)

유리를 제조하는 것이다 주석은 고운에서 쉽게 한화하므로 이를 막기 위해.( , Tin

내부에 소량의 를 포함한 를 유입시켜 환원성분위기를 만들어 주어야 한Bath H2 N2

다 용융유리가 주석위에 띄워진 채로 아무런 힘을 받지 않으면 약 의 두께에.) 7mm

서 평형상태를 이루게 되는데 상업적으로 필요한 유리두께는 다양하므로, , Top roll

및 를 사용함으로써 까지의 다양한 두께를 생산해 낼 수 있다Fender 1.6~19 .

공법에 의한 판유리의 제조공법에 의한 판유리의 제조공법에 의한 판유리의 제조공법에 의한 판유리의 제조( Float )( Float )( Float )( Float )

- 6 -

가 판유리의 제조공정가 판유리의 제조공정가 판유리의 제조공정가 판유리의 제조공정) Float) Float) Float) Float

순서 공정명 공정설명주요

설비기타

1원료하역

및 저장

산리로부터 공장에 도착한 각원료 규석 소다회( , ,

장석 석회석 망초 백운석 착색제 등 를 하역하, , , , )

여 벨트콘 베이어 또는 공기이송장치등을 이용하

여 해당 에 저장한다Sil .

B a t c h

Plant

착색제는

색유리 열(

선흡수유

리 제조시)

사용.

절단라인

에서 생성

된 파유리

도 하나의

원료로서

제조Batch

시 투입함

2 제조Batch에 저장된 각 원료를 일정 비율로 계량하여Silo

로 보내 혼합함으로써 를 만든다Milxer batch .

3 투입Batch

에서 나온 를 입구에 있는Mixer batch furnace

의 에 저장하였다가batch charger hopper

내부로 투입한다Furnace .

B a t c h

Charger

4용융 청징,

및 냉각

내부에서 중유를 연소시켜 약 까지Furnace 1600℃

온도를 올림으로써 를 유리상태로 용융시킨batch

후 용융유리 내부의 기포가 제거 되도록 한다 또.

한 응용유리온도가 약 에 다다를 때까지1100 ,℃

규일하게 냉각시킨후 에 유입시킨다, Tin bath .

Furnace

5 판성형

에 유입된 용융유리를 각종 설비를 사용Tin bath

하여 원하는 두께 및 폭으로 성형하여, Annealing

로 보낸다leth .

T i n

Bath

6

서냉

(Annealing

)

출구를 빠져나올 때의 약 정도 되Tin bath 650℃

는 유리를 서서히 냉각시킴으로써 급격히 냉각되

어 깨지지 않도록 하며 절단이 용이하도록 유리,

내부의 를 조절한다stress .

Anneali

ng Leth

이때 SO2

를 주입함

으로써 유

리밑면의

흡집발생

예방

7 표면처리유리 윗면에 금속이온을 시켜 유리의 내습coating

성 내후성을 증가시킨다, .

표 면 처

리장치

8 중간검사

연속적으로 흘러나가는 유리를 검사하여 결점이

발견되면 이를 표시하여 절단 후 이부분이 포함,

된 유리를 깨버림으로써 제품에 결점이 포함되지,

않게 한다.

자 동 결

함 감 지

장치

9 주절단연속적으로 흘러나가는 유리를 대형유리 또는 중

형 유리로 절단한다.

주절단

기계

- 7 -

10표면보호제

부착

유리를 그대로 적재하게 될 경우 유리표면에

가 생기게 되므로 이를 방지하기 위해 유scratch

리 표면에 또는 종이를 부착시킨다powder .

는 그 가격이 비싸고 공정상의 불편함등(*paper

여러약점을 갖고 있기 때문에 점차 그 사용이 줄

고 대신 가 주로 사용되는 것이 세계적인powder

추세임)

Podwer

Machin

e,

Paper

Machin

e,

11 소절단 소형유리가 필요할 경우 중형유리를 재절단한다.소절단

Line

12 적재위의 유리를 일정 수량씩 포장용기에 담Conveyer

는다.

Stacker

line

나 판유리와 보통판유리의 차이점나 판유리와 보통판유리의 차이점나 판유리와 보통판유리의 차이점나 판유리와 보통판유리의 차이점) Float) Float) Float) Float

항목 플로우트 판유리(Float Glass) 보통 판유리(Sheet Glass)

규격 KS L 2012 KS L 2001

제조공법 Float Process수직 인상법 풀콜식 콜번식( , ,

피츠버그식)

공법설명

용융 유리를 용융 주석 위로 흘려

보내 판상으로 성형하여 서냉시키는

방식

용융유리를 수직으로 뽑아올려 로울

러 사이를 통과하도록 함으로써 판

상으로 성형시키는 방식

제브라시험

상의(

일그러짐

정도 측정)

- 8 -

레티큘시험

면의(

평평한

정도측정)

특징

면 두께가 일정o

표면 굴곡이 없어 상의 일그러짐o

현상 없음

면의 연마 없이 각종 가공 제품의o

원판으로 사용가능

후판 및 대형유리 생산 가능o

길이 폭 두께( 10m 3.2m 19mm)

면이 균일하지 못함o

상의 일그러짐 현상 발생 시각장o (

애 원인)

가공 제품의 원판으로 사용 시 반o

드시 연마 가공 필요

다 판유리의 일반적 성질)

조성표조성표조성표조성표①①①①

성분 함유율 주요 특성

규사 SiO2 70~73% 주성분 유리구조 형성,

소다회 Na2O 12~14% 융점저하

석회석 CaO 9~12% 안정제 내후성 향상,

백운석 MgO 1~4% 안정제 결정화 방지,

장석 Al2O3 0.5~1.5% 강도증대 내후성 향상,

산화철 Fe2O3 0.08~0.14% 열선 흡수력

물리적 기계적 성질물리적 기계적 성질물리적 기계적 성질물리적 기계적 성질② ㆍ② ㆍ② ㆍ② ㆍ

굴절율 약 1.52

반사율 약 수직 입사8%( )

비열 0.2cal/g (0~50 )℃ ℃

연화온도 720~730℃

열전도율 0.68Kcal/mh℃

선팽창율 상온9~10×10-6/ ( ~350 )℃ ℃

비중 약2.5

영 율(Young) 7.2×105Kg/cm2

프와송비 0.25

모스경도 약r 6.5

인장강도 약 500Kg/cm2

내후성 변화 없음

- 9 -

판유리의 종류2)

판유리의 분류*

차제품- 1

차제품- 2

일반판유리-

특수유리-

이형판유리-

보통판유리-

무늬유리-

마판유리-

플로우트 판유리-

망입 및 선입 판유리-

열선흡수유리-

망입파형유리-

구형유리- ( )搆型

복층유리-

안전 접합 강화 유리- ( )ㆍ

열선 반사유리-

거울-

유리- Spandrel

장식 가공유리-

- 10 -

나 강화유리의 개요나 강화유리의 개요나 강화유리의 개요나 강화유리의 개요....

강화유리란 유리판을 고온으로 가열한 후 급격히 냉각시키면 표면층에는 압축응력,

내부에는 인장 응력이 형성된다 표면에 압축 응력이 걸리면 잘 파괴되지 않는다. .

강화유리는 표면에 형성된 압축응력 약 때문에 일반 판유리보다 강도( 680kg/cm2)

가 배나 된다 또 의 온도 변화의 차가 발생해도 파괴하지 않는 내열충3~5 . , 200℃

격성을 보유하고 있다 일반 유리는 의 온도차면 파손되기 시작한다.( 60 .)℃

강화유리가 깨질 때에는 전체가 순식간에 작은 조각으로 부서진다 파괴가 시작되.

면서 내부에 남아 있었던 큰 응력이 일시에 해소되기 때문이다 따라서 강화유리는.

자동차 기차 선박용 창 건물의 출입구 건물의 창 수족관 등에 사용되며 진열, , , , , ,

찰 전시관에서 도난방지용으로도 이용된다, .

유리의 강화처리는 유리의 실용강도를 높이기 위해서 표면에 압축응력 층을 형성하

는 방법으로 한다 유리의 파괴는 특수한 경우를 제외하고 표면에서부터 시작하며.

외력보다는 유리의 표면에 나타난 인장응력이 유리의 인장강도를 넘는 것으로 보여

진다 따라서 유리의 강도를 높이는 실용적인 방법으로 강화가 있으며 이는 표면에.

압축 응력 층을 만들어주고 외력보다 인장응력의 영향을 막아내는 방법이다 아래.

그림에 미처리 유리 및 강화유리의 단면방향의 응력분포 및 휘어진 하중을 받는 경

우에 응력분포의 변화를 보여준다.

普通板普通板普通板普通板ガラスガラスガラスガラス 强化强化强化强化ガラスガラスガラスガラス

보통판유리 및 강화유리의 응력분포보통판유리 및 강화유리의 응력분포보통판유리 및 강화유리의 응력분포보통판유리 및 강화유리의 응력분포< >< >< >< >

- 11 -

일반 유리일반 유리일반 유리일반 유리(a)(a)(a)(a)

강화 유리강화 유리강화 유리강화 유리(b)(b)(b)(b)

일반유리와 강화유리의 파손 상태 비교일반유리와 강화유리의 파손 상태 비교일반유리와 강화유리의 파손 상태 비교일반유리와 강화유리의 파손 상태 비교< >< >< >< >

강화유리의 내부에는 표면의 압축응력에 밸런스를 맞춰 인장응력이 존재한다 통상.

유리내부에는 파괴의 계기가 되는 흠집이 존재하지 않아야 파괴에 이르지 않지만

고의로 내부의 응력층에 도달하는 파괴의 계기를 만들어 후에 물리강화의 경우에는

내부의 인장응력에 좋은 계기점을 기점으로 균열이 급격히 발달하면 유리 전체가

미세 조각으로 이뤄진다 위의 그림은 강화유리의 파괴 장면을 보여준다 작은 파편. .

을 파쇄 되기보다는 강화유리는 파쇄 금이 가고 인체에 주는 해도 적다.

강화유리의 종류 및 제조1)

가 강화유리의 제조)

- 12 -

강화 유리를 만드는 방법에는 물리적으로 고온의 유리를 급격히 냉각시켜 유리 표

면에 압축 응력을 주어 강화시키는 풍랭 강화 방법으로 다시 말하면 유리의 두께

방향에 잔류응력을 발생시키고 표면에 압축응력을 형성하는 강화법이다 유리 중에.

함유되어 있는 알칼리 이온보다 큰 이온 반지름을 가지는 알칼리 용융염과 유리를

접착시켜 이온 교환을 함으로써 유리를 강화시키는 화학 강화법이 있다.

풍랭강화①

유리판을 가열한 뒤 차가운 공기를 유리 표면에 세차게 불어 넣어 급격히 냉각시키

면 유리 두께에 의한 온도 기울기로 인해 표면층에는 압축 응력(compressive

이 내부에는 인장 응력 이 형성된다 유리는 압축 응력에 강stress) , (tensile stress) .

하지만 인장 응력에는 약한 단점이 있다 그러나 강화 유리의 경우 표면층에 형성, .

되어 있는 압축 응력과 유리 자체의 파괴 강도의 합보다도 더 큰 인장력이 가해져

야 파괴된다 따라서 열강화된 유리는 일반 판유리보다 배 정도 강도가 높다. , 3~5 .

일반적으로 판유리는 온도차가 이면 파손 가능성이 있는 데 비해 강화 유리, 60 ,℃

는 의 온도 변화에도 견디는 강한 내열성을 가지고 있다 강화 유리는 건축물200 .℃

의 창 건물의 출입구 자동차의 옆유리와 뒷유리 기차 선박용 창 수족관 전시관, , , , , ,

과 같이 특별히 안전성의 보강이나 도난 방지가 요구되는 곳 등에 쓰인다.

곡강화곡강화곡강화곡강화②②②②

비분해형비분해형비분해형비분해형

- 13 -

분해형분해형분해형분해형

유리 곡 금형유리 곡 금형유리 곡 금형유리 곡 금형< >< >< >< >

자동차유리에 좋은 곡면을 있게 하는 강화유리는 강화 공정에 있어서 금형을 사용

하고 자중은 프레스 보다 소망의 형태곡면에 가열곡을 행한 후 냉각 처리 한다 자.

중곡은 평판상의 유리를 그림 에 나타내고 있으며 금형에 넣은 유리판은 가열로의1 ,

가운데에 자중보다 휘어진다.

특별히 금형유리에 접한 프레임은 열용량을 작게 하기 위한 것이 좋으며 가열에도

보다 변형이 일어나지 않으며 재질의 선택이 필요하다 프레스 휘어짐에 있어서는.

가열로보다 꺼낼시 유리를 소조하는 유리가 이형효과에 좋고 열전도성이 낮은 재료

에서 압형에 좋은 프레스 가공 시에는 그런 후 냉각 공정에 달려있다 그림에서 이

를 보여주고 있다.

- 14 -

프레스 곡 강화프레스 곡 강화프레스 곡 강화프레스 곡 강화< >< >< >< >

부분 강화③

부분 강화는 강화유리 파괴 시에 시야를 확보하기 위하여 부분적으로 강화도를 조

절하며 그 부분이 세편으로 파괴되어 이를 피하기 좋게 하는 기술이다 부분 강화, .

의 원리는 이상적인 형으로서 유리판에 있어 강화되는 부분을 강화되지 않는 부A,

분을 라하고 가열에 있어 는 서냉 영역의 하한 이상에 상승되게 하지 앟고 를B , B A

연화점에 가깝게 가열한다 다음에 냉각으로서는 를 냉각하지 않고 를 냉각할 때. B A

의 평균 온도가 의 온도와 같지 않게 하는 것에서 의 냉각을 비교한다 이후에A B B .

는 완화된 냉각이 되게끔 실온에서 온도를 내린다 이러한 경우 의 부분은 본질. , A

적인 강화유리이고 변하지 않지만 의 부분은 강화가 들어가지 않는다 실용적인B .

부분 강화의 기술은 냉각효과를 조절하고 부분적으로 노즐과 유리 사이에 금방을

설치하고 노즐의 피치 풍압을 조절하는 것보다 냉각효과가 약하게 하는 것이 좋다, .

그림 은 부분강화유리의 파괴 장면이다1 .

- 15 -

부분강화유리의 파괴 장면 자동차 앞유리부분강화유리의 파괴 장면 자동차 앞유리부분강화유리의 파괴 장면 자동차 앞유리부분강화유리의 파괴 장면 자동차 앞유리< ( )>< ( )>< ( )>< ( )>

수평강화④

최근 롤이 있는 가스 플로우에 유리를 수평상태를 유지할 때 가열로를 통과하는 수

평강화법이 특허 등이 되고 있다 롤에 있어 필요에 의한 가열로의 출구에 특수 롤.

프레스에 좋은 휘어진 강화를 행하지만 가스 프레임 방식에는 가열가스의 배출 흡,

입공이 있어야 하고 금속제로 된 내화물제로 로 까지 가열가스가 배출되어야 하며

유리를 수평하게 뜨고 유지하는 가열로를 통과하게 된다 유리의 가열은 상부의 라.

즈아소트히타 및 하부의 고온의 가스프레임에 행하고 로 통과 중에 베드의 곡면을

따라 내려간 부분에 곡면의 휘어짐이 있다.

아래 그림은 내화물 베드의 그림이다.

수평강화용 내화물 베드수평강화용 내화물 베드수평강화용 내화물 베드수평강화용 내화물 베드< >< >< >< >

- 16 -

액냉강화⑤

강화유리의 잔류응력은 유리표면의 중앙의 온도차에 의존하며 박판 판유리는 같은,

양의 잔류응력을 형성하기 위하여 두께 판유리에 보다 큰 냉각 능력이 필요하다.

박판유리에 강한 균일한 잔류응력을 발생되게 하는 방법은 고온에 가열된 유리를

열용량이 큰 저온의 액체에 접촉되게 하는 액냉 강화법이 있다.

화학 강화⑥

알카리 이온 반지름이 큰 용융염에 유리를 넣고 유리의 전이 온도를 넘지 않는 온

도 영역에서 가열 및 유지하면 용융염 중의 알칼리와 유리 중의 알칼 리가 서로 이

온 교환을 하게 된다 예를 들면 일반 판유리의 대표적인 조성인 소다석회계 유리. ,

계 유리 를 질산칼륨 용액에 넣고 고온에서 장시간 유지시(Na2O-CaO-SiO2 ) (KNO3)

키면 질산염의 과 유리 중의 이 서로 이온 교환을 한다 이 때 유리 안으K+ Na+ . ,

로 이온의 반지름이 큰 이 침투함으로써 고유 용적의 차가 발생하여 유리 표면K+

층에 압축 응력이 형성되고 유리가 강화된다, .

강화유리의 특성2)

가 강화에 따른 내부응력 변화)

유리의 연화점 부근의 온도까지 가열한 다음 공기 제트를 불어 급랭시킨다 냉각이.

시작되면 표면은 수축하려고 하는데 내부는 아직 고온이므로 이와 반대 방향의 힘

이 작용한다 즉 표면은 내부에 의해 수축응력 즉 압축상태 을 받게 되고 이 응력. , ( , ) ,

은 유리가 완전히 식은 후에도 남게 된다.

- 17 -

공기 제트로 유리의 양쪽 표면을 급랭한다.

⇩

표면이 먼저 식어 수축한다.

내부는 아직 수축하려고 하지 않는다 이런.

저항은 표면에 인장 응력으로 나타난다.

⇩

표면이 먼저 딱딱하게 굳는다 내부가 식으.

면서 수축하려고 한다 이 수축하는 힘은.

표면에서 압축 응력으로 나타난다.

⇩

완전히 냉각된 후 최종적으로 표면은 압축,

내부는 인장 상태가 된다.

나 판유리의 충격강도)

판유리는 단단하여 손상이 어렵고 투시성과 불연성 내후성 등의 뛰어난 성질을 갖,

고 있는 반면 취성이라는 결점이 있어 충격 하중에 따른 파괴는 일반적으로 피해야

한다 그러나 강화유리는 충격강도도 높고 또한 접합유리는 거기 더하여 내관통성.

이 뛰어나므로 사람에 대해 안전성을 요구하는 장소나 충격물이 예상되는 곳에는

강화유리나 접합유리의 사용이 요구된다 또한 망입 선입판유리는 강화유리와 같. ㆍ

은 내충격 성능을 기대할 수는 없으나 파편의 비산 탈락이 작고 내관통성도 다소ㆍ

있으므로 방화 성능을 필요로 하는 장소나 내진성을 고려한 장소 등에 널리 사용된

다 또한 판유리의 충격에 대한 안전성은 파괴의 유무뿐만 아니라 파괴시의 상황.

즉 내관통성 파편의 비산이나 탈락 상황을 포함하여 검토하는 것이 필요하다, .

- 18 -

충격파괴(1)

일반적으로 판유리의 충격파괴는 휨파괴와 집중응력 파괴가 있다.

충격파괴와 예상되는 가격물충격파괴와 예상되는 가격물충격파괴와 예상되는 가격물충격파괴와 예상되는 가격물< >< >< >< >

충 격 파 괴 예상되는 가격물

휨

파

괴

하중

인체충돌ㆍ

종류Ballㆍ

비교적 연한물건의 충돌ㆍ

실선 인장응력:

점선 압축응력:

집

중

응

력

파

괴

하중

총탄등과 같이 미세하고ㆍ

단단하며 빠른속도의 충격

물질

실선 인장응력:

점선 압축응력:

판유리에 의한 상해 과정판유리에 의한 상해 과정판유리에 의한 상해 과정판유리에 의한 상해 과정< >< >< >< >

- 19 -

충격파괴①

판유리의 충격파괴는 가격물의 재질 중량 속도 형상등에 따라서 복잡하게 영향ㆍ ㆍ ㆍ

을 받는다 또한 동일한 가격물일지라도 판유리의 품종 판두께 면적이나 지지조. , ,

건 충격위치에 따라 다르게 되므로 정량적으로 파악하는 것은 어렵고 기충격에 대,

한 성능을 정하여 여기에 따르고 있다.

판유리의 내 충격 성능판유리의 내 충격 성능판유리의 내 충격 성능판유리의 내 충격 성능< >< >< >< >

판유리A. Float

작은 충격은 흡수하나 본래 내충격 성능을 갖지 않으므로 파편이 커서 위험이 따른

다.

선입판유리B.

판유리와 같으며 파편의 탈락 비산을 어느 정도 감소시킨다Float , .

망입판유리C.

선입판유리와 거의 같고 어느 정도의 충격까지 가격물의 관통을 방지할 수 있다.

강화유리D.

충격에 대해 어느정도 강도를 지니며 내충격 성능이 기대된다 또한 파손된 경우. ,

입상으로 파괴되어 일반 판유리보다 안전하며 그것이 전면에 미치기 때문에 파편의

탈락 비산 및 충격물의 관통을 불 수 있다, .

- 20 -

접합유리E.

상기의 각종유리와 같은 성질을 가지며 추가적으로 파편의 탈락 비산 및 충격물의,

관통을 상당히 감소시킨다.

휨파괴②

판유리의 충격 파괴의 형상에는 비충격면에 인장응력이 발생하여 파괴하는 휨파「

괴 가 있다 이것은 판유리에 대한 가격물의 작용면적이 비교적 크고 지나치게 단. ,」

단하지 않은 것으로 충격속도가 늦은 경우이다.

집중응력파괴 헤르츠 파괴( )③

집중응력파괴는 판유리에 새총알 돌 같은 작은 경구체의 충격에 의해 충격면으로,

부터 원추상의 파괴형상을 나타낸다 이것은 판유리에 대한 가격물의 작용면적이.

비교적 작고 단단하며 충격속도도 빠른 경우에 일어나는 현상으로 더우기 판두께가

이하의 얇은 것에서는 거의 휨파괴가되고 헤르츠 파괴는 일어나기 어렵다3~4mm .

내관통성④

판유리 충격에너지가 클수록 또한 가격물의 밀도가 높을수록 관통하기 쉽다 그러.

나 접합유리는 내관통성이 뛰어나서 중간막의 두께가 증가할수록 성능은 좋게된다.

방탄용으로서 사용하기 좋고 적어도 단판유리 이상 을 매이상 접합한 판유리(6mm ) 3

로 중간막을 층이상 갖어야 내관통성을 얻을 수 있다2 .

각종판유리의 충격(2) DATA

또는 손 발등의 가격에 의한 판유리의 파손율 관통율Ball① ㆍ ㆍ

- 21 -

파손율파손율파손율파손율 관통율관통율관통율관통율

인체의 충격에 의한 판유리의 파손율인체의 충격에 의한 판유리의 파손율인체의 충격에 의한 판유리의 파손율인체의 충격에 의한 판유리의 파손율 투석에 의한 판유리의 파손율투석에 의한 판유리의 파손율투석에 의한 판유리의 파손율투석에 의한 판유리의 파손율

다 판유리의 휨강도)

금속은 탄성 변형으로부터 소성 변형을 거쳐 파괴에 이르지만 판유리는 금속과 달,

리 파괴에 이르기까지는 거의 탄성체에 가까운 거동을 나타내어 소성 변형을 나타

낸다 소위 취성 파괴를 일으키는 물질이다. (Brittleness) .

- 22 -

또한 그 강도에는 상당한 변화가 있고 사용조건에 따라서는 강도도 변화한다 따라, .

서 판유리의 강도 검토를 행할 때에는 이들을 고려한 안전율을 포함한 허용 휨 응

력을 이용할 필요가 있다 또한 아래 표의 안전율과 파손 확률의 관계는 장의 내. 2

풍압 강도에 대해서는 안전율 에서의 파손확율은 임에 대하여 여기서 말2.5 1/1,000

하는 파괴 휨응력에 대해서는 안전율 에서 파손확율은 로 된다2.0 1/1,000 .

각종 판유리의 평균파괴응력과 허용응력각종 판유리의 평균파괴응력과 허용응력각종 판유리의 평균파괴응력과 허용응력각종 판유리의 평균파괴응력과 허용응력< >< >< >< >

- 23 -

다 판유리 에칭유리 의 개요다 판유리 에칭유리 의 개요다 판유리 에칭유리 의 개요다 판유리 에칭유리 의 개요. FROST ( ). FROST ( ). FROST ( ). FROST ( )

에칭유리의 종류1)

에칭유리는 유리표면에 대하여 물리 화학적인 표면처리를 통해 제품표면의 일부,

무늬 또는 형태 또는 전부를 불투명처리한 제품으로 건축용 내 외장재( Pattern ) ,

및 가구용 유리를 비롯한 각종 인테리어 유리로 널리 사용되고 있다 이러한 불투.

명 처리 방법으로는 모래를 제품표면에 고압으로 분사시켜 만드는 샌드블라스팅

방법 과 불화수소산 황산등의 수용액에 제품을 침지시켜 만드는(Sand Blasting) ,

화학에칭방법 및 두 가지 공정을 순차적으로 적용한 복합처리방법 등이 있다.

에칭유리의 제조 및 특성2)

기존의 에칭유리제품은 다음의 여러 가지 문제점으로 인해 사용에 어려움이 많다.

가 샌드블라스팅 제품의 경우 표면의 요청부위가 깊어 먼지 기름때와 같이 외부로) ,

부터의 오염이 심하고 취급강도저하 등의 문제가 있다.

나 화학엣칭의 경우 플루오르산 불화수소산 황산등의 수용액에 판유리를 담금처리) ( ),

를 통해 유리를 부식처리시켜 만든다 이러한 부식과정에서 플루오르산과 유리 성.

분중의 이산화규소와 반응하여 규불화물의 반응생성물이 발생하는데 이로 인한 조

성변화와 함께 부식반응의 편차가 심해 지속적으로 균질한 제품의 생산이 어렵고

불량으로 인한 손실이 많다 또한 부식반응 동안 제품이 정체됨으로써 생산성이 낮.

은 단점이 있다.

다 이러한 문제점의 상호보완과 함께 좀더 색다른 질감표현을 위해 가 의 샌드블라) )

스팅 처리후 나 의 화학에칭처리의 복합공정을 거쳐 만드는 제품의 경우 품질산포)

감소 제품의 오염감소 등의 개선효과는 있지만 품질산포 감소에 있어 만족할만한, ,

수준은 아니다.

- 24 -

판유리의 대면적 연속생산공법3) FROST

판유리는 판유리 표면전체에 부식액을 이용하여 미세한 요철을 형성시켜 불FROST

투명처리한 제품으로써 유럽지역에서 건축 및 인테리어 유리로 많이 사용되고 있

다 기존의 생산방법은 부식액에 유리를 침지시켜 반응이 끝날때까지 유지시키게.

되는데 앞서 언급한바와같이 부식반응의 변화가 커서 생산로트에 대한 균일한 품,

질유지가 어렵고 부식반응시 제품정체로 생산성이 낮은 단점이 있다.

불투명 화장품 용기 또는 주류 용기 생산시 부식액에 유리분말 또는 전분을 반응

조절제로 하여 반응탱크내에서 연속교반되는 상태에서 연속으로 진행하는 지지장치

에 연속생산하는 방식이 있지만 반응조절제의 분포 교반 에 따른 얼룩발생(Hanger) ( )

등의 문제가 있어 판유리와 같은 대면적 평판유리의 부식처리에는 적합하지 않은

방법이다.

판유리의 대면적 연속생산공법은 부식액에 반응조절제 및 점도조절 성분을FROST

혼합하여 수평으로 컨베어 위를 진행하는 판유리 표면에 부식액의 유지를 위한 함

실과 같은 부가장치의 설치 없이 부식반응을 진행시킴으로써 판유리 크기에 제한

없이 연속으로 판유리의 부식처리가 가능하며 샌드블라스팅 처리 없이 화학에칭만

으로 부식처리를 함으로써 생산성이 최대 배 또는 제조라인 설계에 따라 그 이상10

의 생산도 가능한 획기적인 공법이라고 할 수 있다.

본 공법은 부식반응에 필요한 불화수소산의 함량을 최소화하고 불화암모늄을 적절

히 혼용하는 방법으로 작업환경개선가 함께 폐기물감소에 의한 환경오염개선효과를

얻었으며 불화암모늄과 반응조절제의 역할에 의해 지속적으로 균일한 부식 반응이,

유지될 수 있도록 조절함으로써 품질산포 해소와 연속생산에 의한 대량생산을 가능

케 한 것이 본 공법의 핵심기술이라고 할 수 있으며 그 특징은 다음과 같다.

- 25 -

부식액은 부식반응에 필요한 불화수소산 및 불화암모늄 수용액을 포함하며 여기1). ,

에 탄산나트륨 황산바륨 아여등을 첨가하는데 각각의 역할은 다음과 같다, , .

가 탄산나트륨은 불화수소산 및 불화암모늄과 중화반응을 통해 불화나트륨). (NaF)

의 중화염이 생성되는데 차적으로 부식액의 반응조절 및 점도조절 역할을 하게 된1

다.

2HF + Na2CO3= 2NaF + H2O + CO2

나 불화암모늄은 불화수소산에 비해 부식반응이 미약하여 불화수소산과 적절히 혼).

용함으로써 반응조절제인 불화나트륨과 함께 지속적으로 균일한 부식반응이 유지,

되도록 반응조절제 역할을 하게 된다.

다 황산바륨은 불화나트륨과 더불어 점도조절 및 반응조절제 역할을 하게 된다). .

라 아연은 전체 조성물의 표면장력을 증가시켜 작업성을 양호하게 하는 역할을 한).

다.

상기 부식액은 부식반응의 활성도를 높이기 위해 적정온도 로 유지되는2). (30~45 )℃

교반탱크내에서 충분히 지속적으로 교반되며 원판유리 투입시 판유리 표면에 분무

투입되고 부식반응이 끝난 후 다시 교반탱크로 회수되어 교반 후 공급되는 과정을

반복함으로써 지속적으로 균일한 부식반응이 이루어지도록 한다.

- 26 -

지원기어의 현황 및 애로기술지원기어의 현황 및 애로기술지원기어의 현황 및 애로기술지원기어의 현황 및 애로기술2.2.2.2.

가 지원기업의 현황가 지원기업의 현황가 지원기업의 현황가 지원기업의 현황....

지원기업은 년도에 설립된 판유리가공유리 전문업체로서 주 생산품은 건축- 1998

용 강화유리로서 매출액은 년도 백만원 종업원수 약 명의 중소기업이2003 5,175 , 60

며 년 가공유리분야의 전문기업으로 등록함, 2004 .

나 지원기업의 애로기술나 지원기업의 애로기술나 지원기업의 애로기술나 지원기업의 애로기술....

판유리 대면적 강화기의 강화공정 강화품질 분석 개선 및 생산관리기술 결여1) , ,

년 월 국내 최대강화기 를 도입하여 운영 중이지만 대형 강화로의- 2003 9 (3M×6M)

운전 경험 결여 공정 및 품질 측정 분석 장비 결여 소량다품종생산방식으로 생산, , ,

수율 감소 제품불량 파손 만곡 자파 으로 인한 제조워가 상승 및 대외신뢰도 저, ( , , )

하 등 대내외적으로 많은 어려움을 겪고 있음.

특히 강화공정 가열 냉각 의 실제온도분포 설비 및 제품 표면온도 와 강화도 측- ( , ) ( )

정 장비의 미비로 분석 개선 데이터 확보 및 강화기 운용조건정립에 많은 어려움,

을 가지고 있음.

판유리의 대 면적 연속생산공법의 양산기술 결여2)EROST

신규사업을 위한 신제품기술개발의 하나로서 년 월 년 월에 걸쳐- 2003 12 ~2004 8

현재 유럽형 판유리의 대 면적 연속생산공법을 개발하여 국내 특허 출원 중FROST

에 있으며 양산선행을 거쳐 양산설비의 설계 제작 단계로써 양(10-2004-004095) , ,

산에 필요한 원부재료 제조공정 및 설비의 운용기술 개선 보완이 절실한 상황임/ , .

- 27 -

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

대형 판유리 강화설비의 강화 최적 조건 정립을 통한 품질개선 및 공정 데- (3m×6m)

이터 확립

판유리의 대면적 연속생산을 위한 제조공정 조건 정립 및 최적화- FROST

주요목표 세부목표 상세예상목표

대형 판유리-

강화 공정 최

적화

판유-FROST

리 연속 제조

공정 최적화

강화로 공정 가열 냉o ( ,

각 조건 최적화를 통)

한 불량률 감소

판유리 연속oFROST

제조 공정조건 정립

강화로 가열 냉각부 실온 및 유리표면 온도- ,

측정

강화유리 응력분포 측정 및 분석방법 개발-

강화유리제조 불량률 감소- : 3.5% 1.5%→

이하

판유리 에칭용액 최적조성비 설정- FROST

에칭용액 제조 및 관리조건 정립-

제조설비 및 공정조건 정립 매- : 2.4×3M 8

/HR

- 28 -

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

대면적 강화유리 제조공정 최적화를 통한 품질개선 및 수율향상대면적 강화유리 제조공정 최적화를 통한 품질개선 및 수율향상대면적 강화유리 제조공정 최적화를 통한 품질개선 및 수율향상대면적 강화유리 제조공정 최적화를 통한 품질개선 및 수율향상1.1.1.1.

강화로 공정 가열 냉각 별 온도분포 측정 및 분석방법 개발지원o ( , )

강화에 있어 가장 중요한 가열 및 급랭공정의 공정조건으로는 가열온도 가열시- ,

간 및 급랭시간 풍압 노즐위치 등의 여러 조건이 있지만 대표적인 관리 포인트인, ,

온도관리에 있어 실제로 별 온도측정 관리가 되지 않아 강화파손 제품품질ZONE , , ,

제품의 파쇄시험 및 제조경험 등에 비추어 공정 및 품질관리가 되고 있어 주 비봉( )

유리에서 년도에 도입운전 중인 대 면적 강화기는 국내 최초 최대 규격생산이2003 ,

가능하지만 생산경험미비로 많은 어려움을 겪고 있다.

따라서 요업기술원에서는 다점온도측정기인 장비를 활용하거나 강화로- TRACKER

에 적합한 다점 온도측정 장치를 개발하여 강화로 별 온도분포측정과 함께ZONE

이를 제품규격 공정조건 및 제품품질과 연계하여 공정조건정립에 필요한 기초 데,

이터 확보 및 분석방법 개발을 주 비봉유리와 공동으로 작업현장에서 실시간으로( )

진행한다.

강화 응력분포 측정 및 분석방법 개발지원o

강화품질은 강화유리 의 시험방법 및 판정기준에 따라 시험 평가하고- KSL 2002( ) ,

있지만 강화품질의 중요한 기준인 파쇄시험은 파괴시험인 만큼 충분한 데이터 확보

가 어려운 문제가 있다 따라서 요업기술원에서는 두께방향 응력측정 및 분석경험.

을 바탕으로 강화유리 면 방향 응력 분포 측정 장비를 개발하고 별 온도분포ZONE

측정과 함께 공정조건정립에 필요한 기초 데이터 확보 및 분석방법개발을 주 비봉( )

유리와 공동으로 작업현장에서 실시간으로 진행한다.

- 29 -

강화유리 제조불량률 감소o

온도분포 응력분포 및 제품품질 데이터 파손 만곡 외관불량 와 공정조건 제품규, ( , , ) ,

격 등 생산에 관한 모든 데이터를 종합 분석하여 개선대책 수립 안을 현장에 직접

적용하고 반복적인 개선업무를 통해 제조불량률이 현재 월평균 에서 목표치, 3.5%

인 이하가 될 수 있도록 주 비봉유리와 공동으로 작업현장에서 실시간으로1.5% ( )

개선업무를 진행한다.

판유리의 대 면적 연속생산공법의 양산기술지원판유리의 대 면적 연속생산공법의 양산기술지원판유리의 대 면적 연속생산공법의 양산기술지원판유리의 대 면적 연속생산공법의 양산기술지원2. FROST2. FROST2. FROST2. FROST

판유리 에칭용액 최적조성비 선정o FROST

에칭용액의 조성변화에 따라 시편표면에 대한 외관관찰과 함께 전자현미경 사진-

촬영비교 가시광선투과율 측정 비교를 통해 품질이 우수한 판유리의 최적, , FROST

조성을 실험실적으로 선정하고 양산설비에 적용하여 문제점을 개선 보완한다, , .

에칭용액 제조 및 관리조건 정립o

에칭용액의 조성 및 판유리와의 화학반응에 대한 이론 반응식 및 반응에 따른- ( )

용액의 변화를 분석하여 용액의 제조 보충 폐기 등의 용액관리전반에 대한 관리조, ,

건을 정립한다.

제조설비 및 공정조건 정립 매o : 2.4×3M 8 /HR

모든 실험결과와 양산설비에 대한 적용 및 개선보완을 통해 최적의 공정조건을-

정립하여 생산성 목표인 매 가 달성되도록 기술적인 자문과 현장 애로2.4×3M 8 /HR

기술을 해결하도록 지원한다.

- 30 -

제 장 본론제 장 본론제 장 본론제 장 본론2222

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과1111

강화유리 공정개선강화유리 공정개선강화유리 공정개선강화유리 공정개선1.1.1.1.

가 제조공정 문제점 분석 및 개선가 제조공정 문제점 분석 및 개선가 제조공정 문제점 분석 및 개선가 제조공정 문제점 분석 및 개선....

강화공정에서 발생되는 제품의 파손 및 품질문제에 대해 를 구성하여 문제점: TFT

및 개선방안을 도출하고 이에 대한 공정테스트를 통해 원인규명 및 개선을 실시함, .

나 열화상 시스템 구축 및 공정 개선나 열화상 시스템 구축 및 공정 개선나 열화상 시스템 구축 및 공정 개선나 열화상 시스템 구축 및 공정 개선....

미국 사의 열화상 시스템을 도입하여 강화로에 설치하고 모든 생산제품에: Raytec

대해 강화 예열 후 유리의 표면온도를 측정하고 분석 평가함으로서 관리온도 및 투

입조건에 따른 유리온도의 분포 및 편차를 데이터화함으로서 균일한 강화특성을 얻

을 수 있도록 개선 실시함

다 응력측정 시스템 구축 및 평가다 응력측정 시스템 구축 및 평가다 응력측정 시스템 구축 및 평가다 응력측정 시스템 구축 및 평가....

강화 후 강화유리가 갖는 응력 특성을 실험실적으로 측정할 수 있도록 시스템을:

구축하고 스트레인뷰어를 통한 간이평가방법을 통해 강화조건에 따른 응력특성을

파악할 수 있도록 개선 실시함

다 실험실적 광학물성 측정 시스템 구축 및 평가다 실험실적 광학물성 측정 시스템 구축 및 평가다 실험실적 광학물성 측정 시스템 구축 및 평가다 실험실적 광학물성 측정 시스템 구축 및 평가....

강화에 따른 유리표면의 왜곡 발생정도를 정량적으로 측정할 수 있는 시스: 9wave)

템을 구축하여 원판의 두께별 강화조건별 광학물성을 측정하고 분석 평가함으로서,

왜곡현상을 최소화 할 수 있도록 개선 실시함.

라 실험실적 강화 시스템 구축 및 평가라 실험실적 강화 시스템 구축 및 평가라 실험실적 강화 시스템 구축 및 평가라 실험실적 강화 시스템 구축 및 평가....

각종 강화조건 예열온도 풍압 풍량 노즐특성 등 의 변화에 따른 강화유리의 특: ( , , , )

성을 실험실적으로 분석하기 위해 간이 강화 시스템을 구축하여 기본 데이터를 확

립 중에 있으며 향후 현장 조건과의 매칭을 통해 계속적인 개선효과를 얻을 수 있,

을 것으로 판단됨.

- 31 -

결과적으로 각종 개선활동을 통해 강화공정의 불량률을 에서 까지 감소3.5% 1.2%

시킬 수 있었으며 대형 강화유리에 있어서 강화의 균질도를 높이고 표면 왜곡을, ,

감소시키는 등 품질 향상을 얻을 수 있었고 실험실적 분석평가시스템의 확립을 통,

해 향후에도 지속적인 개선효과를 가져 올 수 있게 되었다.

판유리 공정개선판유리 공정개선판유리 공정개선판유리 공정개선2. FROST2. FROST2. FROST2. FROST

가 판유리 제조 실험 및 평가가 판유리 제조 실험 및 평가가 판유리 제조 실험 및 평가가 판유리 제조 실험 및 평가. FROST. FROST. FROST. FROST

:::: 기존의 화학에칭 조건에 대한 재 실험 및 분석 평가를 통해 최적화를 함으로서

표면 상태를 개선하여 상품적 가치를 높일 수 있도록 개선을 실시함.

나 판유리 양산공정 시험 및 평가나 판유리 양산공정 시험 및 평가나 판유리 양산공정 시험 및 평가나 판유리 양산공정 시험 및 평가. FROST. FROST. FROST. FROST

판유리의 연속생산조건의 확립을 위해 양산테스트를 실시하여 목표치인: FROST

기준 매 를 달성하였으며 대형 원판의 투입이 이루어지면 좀 더 높은2.5×3m 10 /hr ,

생산성을 얻을 수 있으리라 판단됨.

기타 사항기타 사항기타 사항기타 사항3.3.3.3.

년 한국특허기술대전에 판유리 및 투명전도막 코팅 기능성유리를 출- 2004 FROST

품하여 무역협회 회장상 을 수상하였으며 년에 출원한 특허도 년에 특허등록‘ ’ , 04 05

됨.

년 한국세라믹학회 주최 유리심포지움 에서 판유리 개발 에 대한- 2005 ‘ ’ ‘FROST ’

학술강연을 발표함.

- 32 -

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행2222

강화유리 공정 개선강화유리 공정 개선강화유리 공정 개선강화유리 공정 개선1.1.1.1.

가 제조공정 파악 및 진단가 제조공정 파악 및 진단가 제조공정 파악 및 진단가 제조공정 파악 및 진단....

강화유리 제조공정강화유리 제조공정강화유리 제조공정강화유리 제조공정<* ><* ><* ><* >

판유리 원판 입고 투입판유리 원판 입고 투입판유리 원판 입고 투입판유리 원판 입고 투입- /- /- /- /

원판 면취 가공원판 면취 가공원판 면취 가공원판 면취 가공- /- /- /- /

- 33 -

강화로 투입 예열강화로 투입 예열강화로 투입 예열강화로 투입 예열- ( )- ( )- ( )- ( )

강화로 투입 풍냉강화로 투입 풍냉강화로 투입 풍냉강화로 투입 풍냉- ( )- ( )- ( )- ( )

강화로 배출 출하강화로 배출 출하강화로 배출 출하강화로 배출 출하- /- /- /- /

- 34 -

나 문제점 도출 및 개선협의나 문제점 도출 및 개선협의나 문제점 도출 및 개선협의나 문제점 도출 및 개선협의....

강화제조공정의 개선을 위한 구성 및 회의1) TFT

팀원 구성*

주 비봉유리 공장장 원왕희- ( )

주 비봉유리 생산팀 김윤명팀장 김영현 외- ( ) , (op)

주 비봉유리 연구개발팀 황수환팀장 외- ( )

요업기술원 유리 디스플레이팀 임태영팀장 박연민연구원- / ,

가 차 회의) 1 (05. 4. 1)

회의안건 강화품질문제 원인 및 개선대책 협의* :

회의내용*

사전제시된 공장장의견 강화로 및 강화유리 품질개선 연관도표 을 기준으로 개발- ( )

팀에서 개선방안 및 개선일정 작성 회의자료 활용( )

강화품질문제 원인 및 개선대책에 대한 공장장 의견제시 첨부 강화품질문제 원인- ( :

및 대책)

개선대책안 보완 검토후 설비오퍼레이터를 포함한 관련인원 참석하에 대책회의- ,

실시 년 월 일 분 주 비봉유리 회의실; 2005 4 7 15:30 ( )

나 차 회의) 2 (05. 4. 14)

회의안건 강화품질문제 원인 및 개선대책 협의* :

회의내용*

월 일 회의내용중 만곡 표면엠보싱 표면오염 식별 및 강화 반강화 혼- 4 1 , , , Tin-Air ,

입 등의 문제에 관한 원인 및 대책협의 첨부:

세부진행계획 업무분장은 별도 작성하여 배포한다 황수환- , .( )

진행계획 및 업무분장에 관한 최종회의는 월 일 에 비봉유리 회의실에- 4 20 14:00

서 실시한다.

- 35 -

강화로 품질문제 원인 및 대책 안강화로 품질문제 원인 및 대책 안강화로 품질문제 원인 및 대책 안강화로 품질문제 원인 및 대책 안<* ><* ><* ><* >

No. 문제 원인 의견인 대책 비고

1.표면엠보싱

유리하단면( )

가열 온도 시간 에( , )ㆍ

의한 현상

세라믹로라 케브라,ㆍ

로프자체 및 표면 유

리가루

로딩부오염 면취결,ㆍ

함부위 떨어져 나감에

의한 유리가루

황수환

김영현

공통

가열출로시 하단부 냉각시험ㆍ

가열조건 변화시험ㆍ

SOㆍ 2 투입시험Gas

로딩부 청소 각면취유리투입,ㆍ

면취상태 검사투입

세라믹로라 케브라로프 자동,ㆍ

청소 브

러쉬 설리

2.표면오염

먼지자욱( )

냉각공기 먼지 유입ㆍ

로딩부 로라오염ㆍ

원왕희

김영현

브로워 입 출구 설, Dust Filterㆍ

치시험

로딩부 냉각부 브로워실 청소/ /ㆍ

공장내 먼지배출장치 설치ㆍ

3.강화 반강화,

혼입

공정 가열 냉각 프( , )ㆍ

로그램 설정오류

설비편차ㆍ

원왕희

공정조건별 응력상태 비교:ㆍ

표면응력 편광시험,

시편투입 로딩단위 파쇄Test( ):ㆍ

시험

초품 파쇄시험ㆍ

4.

구분Tin-Air

에 따른 품

질문제 냉각(

파손 파형, ,

만곡)

면 식별 없Tin-Airㆍ

이 투입원왕희

구분투입시험Tin-Airㆍ

전항목시험(

적용)

- 36 -

No. 문제 원인 의견인 대책 비고

5. 만곡

가열 상 하 차이( , )ㆍ

냉각 상 하 차이( , )ㆍ

풍압차이 노즐막힘(ㆍ

에 의한 부분 차이)

배열상태ㆍ

부분별 풍압바란스ㆍ

가 맞지않음.

공통

원왕희

김영현

임태영

원왕희

가열 상 하 변화시험( , )ㆍ

냉각 상 하 변화시험( , )ㆍ

부위별 풍압체크시험ㆍ

냉각노즐과 유리간격 확인 시ㆍ

험

풍압체크 Testㆍ

다 차 회의) 3 (05. 4. 20)

회의안건 강화로 품질문제 개선업무 시행계획 최종협의* :

일 회의록 근거(4.1/4.7/4.14 )

회의내용*

전항목 시험여부 전항목 실시- :

업무분장 관련 기존 회의록 기준 시행 단 이견에 관한한 차기2). : / , Meeting 時

확정

세부시험계획 수립 담당별 시험설비 방법3). ( ) : , .....外

냉각로 파손관련은 첨부 표와 같이 시행키로 하고 그 세부계획은 일, 4/27外→

협의키로 한다( ) 14:00 .水

공정일지 제 개정 각 담당별 일한4). ,Check Sheet , : 4/30

시험설비 제작 및 구매일정 라인스캐너 표면응력측정기 검사대 브로워 더스5). : , , ,

트 필터 일한4/27外

- 37 -

냉각로에서의 파손 개선시험 세부계획냉각로에서의 파손 개선시험 세부계획냉각로에서의 파손 개선시험 세부계획냉각로에서의 파손 개선시험 세부계획<* ( )><* ( )><* ( )><* ( )>

No. 분석방법 시험계획 담당 일정 비고

1. 원판결합분석

강화파손 파편수거ㆍ

결함부 채취( )비봉

분석완료시점

이상4/27 5EA

결함과 파손에 대한 관ㆍ

계분석

요업기

술원결함부 분석5/4

결함의 성분ㆍ

파손의 가능ㆍ

성 여부

2.기포 이물질,

파손여부

결함 시편채취 및 테스ㆍ

트

(500*500 mm)

비봉총 판 이상3

판 이상5/4 1

기포ㆍ

이물ㆍ

3.가공결함 파

손여부

천공 따내기 균열 시편, ,ㆍ

제작 및

테스트(1,000*1,000 mm)

비봉총 판 이상3

판 이상5/4 1

4.

가열불균일에

의한

파손여부

라인스캐너에 의한 분석ㆍ요업기

술원

분석상4/27 DAta

태

보고 계속 진행→

설정조건ㆍ 비봉

요업기술원4/21

DAta

제출 계속 진행→

5.

냉각불균일에

의한

파손여부

일부노즐의 풍압을 차단ㆍ

하여 시험

(3000*2500*6T)

비봉완료보고4/27

판 이상3→

라 차 회의) 4 (05. 4. 27)

회의안건 일 회의결과 시행 및 향후계획 협의* : 4/20

회의내용*

일 시험계획 실적 대비 향후 계획 첨부- 4/20 :

파형현상에 관한 부석 및 세부시험계획 첨부- :

- 38 -

일 시험계획 실적 대비 향후 계획일 시험계획 실적 대비 향후 계획일 시험계획 실적 대비 향후 계획일 시험계획 실적 대비 향후 계획<* 4/20 ><* 4/20 ><* 4/20 ><* 4/20 >

No. 시험계획 실적 계획 담당 비고

1.

강화파손 파편

수거

결함과 파손 관

계분석

無

無

5EA

확보시점

파편수거후

일10

비봉

요업기

술원

2.기포 이물질,

파손여부시편 수거8T 1EA

결함시편

확보시비봉

3.가공결함 파손

여부진행중

판5/4 1

이상비봉

4.가열불균일에

의한 파손여부

라인스캐너 및 공정자료

근거로 분석 두께 배( ,中

열에 따른 온도)

데이터

추가하여

계속 진행

요업기

술원

공정 에 배Sheet

열 열 및(3×2 )

기록Size 要

5.일부노즐

풍압차단시험차단도구 제작 완료

판4/28 3

실시비봉

마 차 회의)5 (05. 5. 4)

회의안건 일 회의결과 시행 및 향후계획 협의* : 4/20,27

회의내용*

일 시험계획안 시행중이나 다소 지연됨 월 일한 완료- 4/20,27 / 5 18 要

강화가열표면온도 측정장비 라인스캐너 는 월 일 월 일 시운전결- (RayteK: ) 4 9 ~ 5 4

과 공정관리 및 개선용도에 적합한 장비로 판단되어 구매키로 한다.

표면엠보싱 표면오염 시험계획안 첨부- , :外

월 일 라인스캐너 측정결과 분석 설명회- 5 12 10:30分

- 39 -

연화점 측정 금강 한국 시편 요업기술원연화점 측정 금강 한국 시편 요업기술원연화점 측정 금강 한국 시편 요업기술원연화점 측정 금강 한국 시편 요업기술원( : 8T , )( : 8T , )( : 8T , )( : 8T , )※ →※ →※ →※ →

표면엠보싱 개선 세부시험계획표면엠보싱 개선 세부시험계획표면엠보싱 개선 세부시험계획표면엠보싱 개선 세부시험계획< >< >< >< >

No. 분석방법 시험계획 담당 일정 비고

1.

가열 온도 시( ,

간 조건)

변화

가열온도 시간 최저수준 감소 투,ㆍ

입

: 12T 1,000*1,000mm 3Ea

비봉

기존

시험계획 파(

손 파형 진행, )

을 감안하여

일정은

추후협의

2.

세라믹로라 케,

브라로프 자

체,

표면유리가루

에 의한 영향

Soㆍ 2 투입시험 충분한Gas ( Gas

투입후)

: 12T 1,000*1,000mm 3Ea

세라믹로라 케브라로프 자동청소,ㆍ

브러쉬 설치

수작업청소후 효과파악 (12T→

동일시험)

비봉

재검토

비봉

3.

로딩부 오염,

면취결합부위

떨어져나감에

의한 유리가루

로딩부청소는 작업주기 설정하여ㆍ

지속적 효과파악

면취상태검사투입 현상파악ㆍ

비봉

비봉

표면오염 먼지자욱 개선 세부시험계획표면오염 먼지자욱 개선 세부시험계획표면오염 먼지자욱 개선 세부시험계획표면오염 먼지자욱 개선 세부시험계획< ( ) >< ( ) >< ( ) >< ( ) >

No. 분석방법 시험계획 담당 일정 비고

1.냉각공기 먼지

유입 차단

브로워 입 출구 설치, Dust Filterㆍ

로딩부 냉각부 브로워실 청소ㆍ

공무팀

생산팀기존

시험계획 파(

손 파형 진행, )

을 감안하여

일정은

추후협의2.

로딩부 로라

오염

공장내 먼지배출장치 설치ㆍ

상기 시행후 효과파악 생산품 기(ㆍ

준)

공무팀

생산팀

- 40 -

바 차 회의) 6 (05. 6. 15)

회의안건 파손원인시험결과 및 향후계획 협의* :

회의내용*

파손원인시험결과a)

원판결함에 의한 영향 확인 기포 이상 및 이물함유 원판 투입결과- : 0.5 23EaΦ

전량 강화후 파손없음 자폭여부 확인을 위해 보관관찰예정/ .

가공결함에 의한 강화결과 전량 상태 양호- .

커터에 의한 인위균열 형성제품 강화결과 균열파손 발생- (Crack) .

냉각노즐 부분차단에 의한 불균일 냉각시험결과 파손은 발생하지 않고 심한 만곡-

발생

결과분석 및 향후방안b)

원판 또는 가공결함은 강화냉각파손에 직접적인 영향이 없는 것으로 판단됨- .

향후방안에 관한 의견c)

원왕희 공장장ㆍ

검사대를 생산현장에 설치 운용은 현장여건상 어렵다. , .①

냉각불균일시험에서 응력차이가 큰 제품도 파손되지 않아 응력검사를 위한 편강.②

검사대제작은 실효성이 없다.

인위적 가열편차발생제품을 장기보관하면서 관찰하는 것이 좋겠다. .③

현재 배강도응력측정기도 강화응력측정이 가능하므로 샘플제작 후 검사 및 협의.④

한다.

황수환 개발팀장 파손원인은 가열불균일에 의한 응력분포차이에 의한 것으로:ㆍ

강화응력측정기가 필요하다.

임태영 유리팀장 대형검사대 제작하기 전에 현장에서 간이로 할 수 있는 검사:ㆍ

방법 모색 필요.

사 차 회의) 7 (05. 7. 13)

- 41 -

회의안건 열화상데이타 분석결과 발표 및 향후 진행방향* :

회의내용*

열화상데이타 분석결과 첨부a) :

향후 진행방향b)

가열온도 편차감소는 현 설비여건상 더 이상 어려운 것으로 판단되며 로내 온도. ,①

분포변화의 지속적인 분석이 필요.

조건관리.②

비봉생산팀- :

화상데이타와 조건데이타 일치시켜줄 것.ㆍ

연속데이타에 따른 온도분포개선위한 노력이 필요.ㆍ

요업기술원 연속데이타에 의한 데이터 분석- :

설비개선.③

설비제원 내부구조 히팅 등 관련자료 요업기술원으로 배포- , ,

양사 설비개선점 도출하여 차기 회의시 발표- .

아 차 회의) 8 (05. 7. 28)

회의안건 열화상데이타 차 분석결과 발표 및 향후 진행방향* : (3 )

회의내용*

열화상데이타 차 분석결과 첨부a) (3 ) :

향후 진행방향에 관한 의견b)

분석결과를 여하히 공정에 반영하여 현상에 대한 비교분석이 필요 임태영 팀장. :①

로내발열체 배열이 종방향으로 되어 있어 온도편차는 완전히 해소가 어렵다. . :②

원왕희 공장장

열화상데이타 분석자료와 불량 및 품질데이타 표면응력 포함 와 연계분석하여 공. ( )③

정에 최대한 반영한 후 그 차이를 비교분석이 필요하다 황수환 팀장. :

유리의 에 따라 유리와 중첩되는 부분이 그렇지 아니한 부위의 세라. Oscillating④

믹로라로부터 열전도차이로 인해 온도가 낮고 온도편차를 발생시킨다 원왕희 공. :

장장

- 42 -

제품검사대 또는 광학특성을 검사할수 있는 검사대 제작 또는 응력검사방안 검.⑤

토 정량검사설비는 비용문제로 편광판을 활용하는 방안 검토 임태영 팀장, :

자 결함 분석)

강화로 파손의 원인 중의 하나인 원판유리 중의 결함분석 실시a)

현미경 및 를 통한 성분분석을 실시한 결과 실리카계 이물질 내화물에b) SEM-EDS (

서 발생 과 카본계 물질로 판단되었음) .

실리카계 이물질 결함 현미경 사진실리카계 이물질 결함 현미경 사진실리카계 이물질 결함 현미경 사진실리카계 이물질 결함 현미경 사진<* ><* ><* ><* >

실물사진실물사진실물사진실물사진( )( )( )( )

배배배배(x50 )(x50 )(x50 )(x50 ) 배배배배(x200 )(x200 )(x200 )(x200 )

- 43 -

유리결함에 대한 분석유리결함에 대한 분석유리결함에 대한 분석유리결함에 대한 분석< EDS (1) >< EDS (1) >< EDS (1) >< EDS (1) >

- 44 -

카본계 이물질 결함 현미경 사진카본계 이물질 결함 현미경 사진카본계 이물질 결함 현미경 사진카본계 이물질 결함 현미경 사진< * >< * >< * >< * >

실물사진실물사진실물사진실물사진( )( )( )( )

배배배배(x50 )(x50 )(x50 )(x50 ) 배배배배(x200 )(x200 )(x200 )(x200 )

- 45 -

유리결함에 대한 분석유리결함에 대한 분석유리결함에 대한 분석유리결함에 대한 분석< EDS (2) >< EDS (2) >< EDS (2) >< EDS (2) >

카본계 이물질로 판단됨 원료를 통한 오염이나 용해로 연료를 통한 축적물의 탈락에 의* (

한 오염으로 추정)

- 46 -

다 열화상측정기를 이용한 강화공정 개선다 열화상측정기를 이용한 강화공정 개선다 열화상측정기를 이용한 강화공정 개선다 열화상측정기를 이용한 강화공정 개선....

열화상기의 시스템 개요1)

열화상측정기는 물체의 표면온도를 적외선 감지를 통해 측정하여 칼라로서 표현-

하는 장치임

기기의- Spec.

측정온도범위a) : 200~950℃

정확도b) ; ±0.5% or ±3℃

활용 목적2)

열처리를 통해 가공 제품을 제조하는 공정에서는 피사체를 균일하게 열처리하는-

것이 제품의 품질관리 및 생산성 향상차원에서 필수적임.

강화유리에 있어서도 원판유리를 로 내에서 전체적으로 얼마나 균일하게 가열하-

느냐에 따라 급랭 과정에서 응력의 균일화를 통한 강화성능의 향상 및quenching( )

파손방지로 인한 수율 향상 등에 큰 영향을 미칠 수 있음.

특히 대형원판유리에서의 부위별 온도편차 및 여러 장의 원판을 동시 투입시 각- ,

각의 원판들의 온도편차 파악을 통해 효과적인 공정관리 및 품질관리를 수행할 수

있음.

적용 테스트 결과 및 기대효과3)

열화상시험기의 설치에 의해 차적인 공정 테스트를 실시해 본 결과- 1 ,

가 동일원판 내에서도 부위별로 최고 까지 표면온도의 차이를 나타내고 있었) 60℃

으며,

나 여러 장의 소형 원판을 동시에 투입하는 과정에서도 각각의 원판 간에) 20~50℃

의 온도차를 나타내고 있었음.

- 47 -

다 이런 경우 분명히 급랭과정에서 부위별 발생응력의 차이를 나타내리라 판단되) ,

며 이러한 응력차이는 제품 제조과정이나 사용과정에서 파손의 원인이 될 수 있을,

것으로 판단됨.

라 따라서 측정된 열화상을 통해 부위별 가열조건을 조절하고 이를 표준화 함으로) ,

써 부위별 온도차를 최소화 할 수 있도록 하는 공정개선이 필요하며 이를 통해 제,

품의 품질향상과 수율향상에 기여를 할 수 있을 것으로 판단됨.

마 특히 현재 강화유리의 추세가 복잡 형상 특수 가공 후판화 등으로 발전하고 있) , ,

으므로 향후 타 업체와의 경쟁력의 확보를 위해서는 공정기술의 확립과 제품의 신

뢰성 확보를 위한 작업표준화가 필수적이며 본 장비가 이러한 목적의 달성에 큰,

기여를 할 수 있을 것으로 판단됨.

열화상기의 설치 및 가동2)

가 열화상기의 설치)

강화로에서 나온 강화유리의 전체적인 온도를 확인하기 위하여 출구 쪽 위에 설치

하여 강화유리의 온도의 분포를 확인 할 수 있었다.

나 열화상기의 가동)

유리가 출구를 통해 나오는 시간별로 유리의 전체온도를 측정하였으며 이는 강화,

로에 삽입되는 유리의 온도 을 위해 설정된 시간과 온도를 통하여 출구로 나setting

오는 유리의 시간을 확이하여 로의 온도와 열화상기에 측정된 온도를 통하여setting

온도의 조건을 확인 할 수 있었다.

- 48 -

열화상기를 이용한 공정분석 차3) (1 )

가 동일한 로트 내에서 온도 편차가 발생가 동일한 로트 내에서 온도 편차가 발생가 동일한 로트 내에서 온도 편차가 발생가 동일한 로트 내에서 온도 편차가 발생) 30~40) 30~40) 30~40) 30~40℃℃℃℃

진행방향 즉 길이방향의 온도편차가 폭 방향의 온도편차에 비해 큼- , .

평균치의 경우 진행방향 폭 방향( , 33~42 , 17~21 )℃ ℃

동일방향에서도 운전 조건에 따라 편차가 큼- .

특히 의 경우 진행방향 온도편차가 까지 발생( 12mm , 18~53 )℃

두께에 따른 온도차 비교 및 배열에 따른 온도차 비교는 큰 경향성을 찾기 어려-

움.

데이터별 편차가 너무 크고 현재로는 데이터의 수량이 부족함( , )

나 부위 및 배열별 온도 편차)

- 49 -

부위별 전반적으로 앞 뒤 온도가 높고 중앙부 온도가 낮음- : / , .

배열별 진행방향 대형 제품의 경우 한 제품 내에서 큰 온도차가 발생하고 소- ( ) : , ,

형제품의 경우 줄로 배열되므로 동일 제품내에서의 온도 편차는 상대적으로 낮2~3

음.

배열별 폭방향 소형제품을 폭 방향으로 열만 배열하는 경우 중앙 기준으로- ( ) : 1 ,

투입시는 문제없으나 왼쪽으로 붙이는 경우 상대적으로 제품의 왼쪽부위가 중앙부

에 비해 낮게 됨.

다 제품의 품질 향상 및 신뢰성 확보를 위해서는 부위별 온도편차를 최소화하는 것)

이 필요하다고 생각되며 현 상태에서도 최적 작업조건의 확립과 이에 대한 표준화,

만 이루어지면 차적으로 온도편차를 현재 최소조건인 정도 수준으로 관리가1 20℃

가능하리라 판단됨 또한 차적으로 추가적인 공정의 개선을 위해서는 열화상데이. 2

터아 공정조건과의 연관성 분석이 필요하다고 판단되며 즉 온도와 부위, Set point

별 측정온도 및 열화상온도와의 차이에 대한 관계 규명이 필요함.

아래의 표에서 볼 수 있듯이 현재 가열로 와 실제 측정온도는 위치별로Set point

큰 차이를 나타내고 있으며 최고온도와 최저온도와의 차이는 평균적으로 정, 20℃

도를 나타냄.

- 50 -

에서 상부온도와 하부온도는 정도의 차이를 갖고 운전중임- Set point 15℃

입구에서 출구까지의 온도는 상하부 모두 쌍봉형 을 나타내고 있음 상부온- ( ) .∧∧

도는 중앙이 가장 낮고 출중이 가장 낮으며 에서는 일부 예외 하부온도는, (12mm ),

입구가 가장 낮고 출중이 가장 높게 나타나고 있음, .

세부 데이터를 살펴보면 생산조건에서 가장 운전 조건의 편차가 많으며- 12mm ,

조건에 따라 온도 대비 이내인 경우에서부터 이상의 차이를 나Set point 10 20℃ ℃

타내는 경우까지 다양함.

부위별 두께별 온도 컨트롤 예부위별 두께별 온도 컨트롤 예부위별 두께별 온도 컨트롤 예부위별 두께별 온도 컨트롤 예* / Type( )* / Type( )* / Type( )* / Type( )

- 51 -

라 향후 검토 및 추진 방향)

가열로의 측정된 온도와 열화상감지 온도와의 상관성 분석-

측정온도로 보면 입구 중앙 출구 온도가 낮고 출중 입중 온도가; Thermocouple / / , /

높게 나타나고 있으나 열화상분석 온도로는 입구 출구 온도가 높고 중앙이 낮게, / ,

나타나고 있음.

필요시 의 온도 정확성 확인 및 보정(* thermocouple )

온도편차 감소를 위한 운전조건 개선-

입구 출구 온도를 좀 더 낮추고 중앙 온도를 높이는 방향 대형유리 기준a) / , ( )

여러 장의 유리 동시 투입시 길이 방향 및 폭 방향의 유리 면적에 따른 최적 온b) ,

도 조절 방법 개발

폭 방향으로 일부만 유리를 투입하는 경우 한쪽으로 치우쳐서 투입하지 말고 중c) ,

앙으로 투입하는 방법 검토

등.

근본적으로는 계속적인 공정데이터 및 화상감지 데이터의 확보와 분석이 이루어-

져야 함.

- 52 -

열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예< (8mm) >< (8mm) >< (8mm) >< (8mm) >

- 53 -

열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예< (10mm) >< (10mm) >< (10mm) >< (10mm) >

- 54 -

열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예열화상기를 이용한 유리온도 측정 및 분석 예< (12mm) >< (12mm) >< (12mm) >< (12mm) >

- 55 -

열화상기를 이용한 공정분석 차4) (2 )

가 분석 목적)

두께별 조합별 크기별 원판유리의 강화로 가열 후 열 분포의 특, (1×1, 1×2, ),① …

성 측정을 통한 경향성 파악

차 분석 결과와의 변화 비교 분석1②

나 기본 사항)

수집 기간 년 월 일 월 일Data : 2005 5 2 ~ 5 14①

대상 제품 두께 조합: : 6~19mm, : 1×1 ~ 6×2②

다 분석 방법)

강화로의 현장 공정일지를 통해 운전 시 얻어진 를 유리의 두께별로 분류하data①

여 로 내부의 온도와 부위별 온도를 정리하여 평균값을 분석하였다Setting .

강화로를 통과하여 나온 유리의 온도를 열화상 카메라로 측정한 데이터를 진행②

방향과 폭 방향으로 정리하여 각각의 최고 온도와 최저 온도로 분류하여 평균값을

분석하였다.

온도 최대 최소 온도의 평균값을 통해 유리가 받고 있는 온도의 균형과Setting , ,③

불균형을 판단 할 수 있었다.

라 열화상 데이터의 온도 편차라 열화상 데이터의 온도 편차라 열화상 데이터의 온도 편차라 열화상 데이터의 온도 편차))))

- 56 -

마 열화상 데이터를 통한 분석)

방향별 데이터의 변화①

진행 방향의 온도 편차가 폭 방향의 온도 편차에 비해 크게 나타났다 그 차이.ㆍ

는 약 정도이다8 .℃

평균치 온도분포 진행방향 폭 방향( : 24~32 , 14~19 )℃ ℃

- 57 -

특히 에서 까지 큰 온도 차를 확인 할 수 있었다, 12mm 12~61 .℃

두께 배열별 데이터의 변화/②

두께에 따른 온도의 편차는 특별한 경향성이 없는 것으로 나타났다.ㆍ

배열에 따른 온도의 편차는 과 같은 한 장의 유리에서는 큰 편차를 나타내1×1ㆍ

지 않다가 여러 장이 배열되는 경우 편차가 약간 상승하는 추세를 나타냈으나 경,

우에 따라 다시 온도 편차가 감소하는 경향을 나타냈으므로 이에 대한 경향성은 뚜

렷하게 확인 할 수는 없었다.

부위별 데이터의 변화③

전반적으로 유리의 앞 뒤 쪽의 온도가 높으며 중앙 부분과 왼쪽 부분의 온도가/ ,ㆍ

낮게 측정되었다.

전반적인 유리의 온도 분포전반적인 유리의 온도 분포전반적인 유리의 온도 분포전반적인 유리의 온도 분포< >< >< >< >

바 강화 로에서 유리의 위치 별 온도바 강화 로에서 유리의 위치 별 온도바 강화 로에서 유리의 위치 별 온도바 강화 로에서 유리의 위치 별 온도 변변변변화화화화))))

( 최고온도: , 최저온도: )

- 58 -

- 59 -

사 와 위치별 측정온도와의 관계)Set point

가열로의 와 위치별 측정온도는 큰 차이를 나타내고 있으며 최고 온도Set point ,①

와 최저온도와의 차이는 평균적으 로 정도를 나타낸다20 .℃

에서 상부와 하부는 약 정도의 온도차를 갖고 운전되고 있다Set point 15 .② ℃

상부온도는 중앙부분이 낮고 출중 부분이 높게 나타났으며 하부 온도에서는 입, ,③

구부분이 낮고 출중 부분에서 높은 온도 분포를 나타내었다, .

온도편차가 가장 큰 것은 에서의 편차가 가장 크게 나타났다12mm . (Set-Max :④

-32 )℃

아 차 와 차 의 열화상 데이터 분석 결과)1 (05.4.14~4.21) 2 (05.5.02~5.14)

차 차의차 차의차 차의차 차의 방방방방향에향에향에향에 따른따른따른따른 온도 편차온도 편차온도 편차온도 편차< 1 , 2 >< 1 , 2 >< 1 , 2 >< 1 , 2 >

- 60 -

방향 별 확인에서 진행 방향과 폭 방향의 평균 온도 편차의 고저 가 차와( ) 1高低①

차 모두 비슷한 온도를 나타났다2 .

열화상 데이터에서 평균적인 온도의 감소를 확인 할 수 있었다.②

온도 편차가 감소했다는 결과는 로의 전반적인 위치에서 균일한 온도를 받고 있다(

는 의미이다.)

에서의 온도 편차는 차와 차에서도 같은 경향을 띠며 다른 두께 유리에12mm 1 2③

비해 온도가 크게 나타났다.

차 모두 로에 투입되는 유리들의 왼쪽 부분에서 온도가 가장 낮게 나타났으1, 2④

며 이는 유리의 투입 위치에 대한 설정이 요구된다, .

열화상 분석의 경우 대부분의 유리 분포 온도가 앞 뒤로 높게 나타났으나 로의/ ,⑤

측정온도로 보면 중앙 입구부분이 낮고 출중 부분에서의 높은 온도Thermocouple / ,

를 확인 할 수 있었다.

같은 배열과 같은 온도 설정에서도 각기 다른 온도 분포를 확인 할 수 있었다.⑥

- 61 -

의 열화상의 열화상의 열화상의 열화상<0511-0<0511-0<0511-0<0511-0999923 >23 >23 >23 > 의 열화상의 열화상의 열화상의 열화상<0511-083<0511-083<0511-083<0511-0836666 >>>>

강화로의 온도 이 같은 조건에서 배열이 다른 경우Setting⑦

한 장의 유리내에서의 온도 분포와 여러 장에서의 온도분포의 차이가 나타남을:

확인 할 수 있었다.

- 62 -

같은같은같은같은 온도온도온도온도 으으으으로 나타로 나타로 나타로 나타난난난난 다다다다른른른른 배열의 온도 분포배열의 온도 분포배열의 온도 분포배열의 온도 분포< Sett< Sett< Sett< Settinginginging >>>>

자 결과 및 추진 방향)

차의 데이터에 비해 차의 데이터에서 온도의 편차가 평균적으로 약 정도1 2 10① ℃

감소했으며 이는 유리의 전반적인 온도 분포가 비슷해 졌음을 의미함으로 공정 조

건이 약간 개선되었다고 볼 수 있다.

- 63 -

같은 공정 온도와 같은 제품 배열에서도 생산제품의 온도분포가 다르게 확setting②

인할 수 있었는데 이는 온도와 부위별 실제 온도의 차이가 큰 경우 제품의setting

열 분포 편차도 크게 나타남을 알 수 있었다 따라서 공정의 온도 편차를 최소화.

하는 상태에서 제품을 생산하는 것이 필요하다고 판단된다.

폭 방향 기준으로 유리의 온도편차를 감소시키기 위해서 유리의 투입 위치는 최③

대한 중심선을 기준으로 밸런스를 맞춰서 투입하는 방법으로 개선하는 것이 필요하

다고 판단된다.

- 64 -

열화상기를 이용한 공정분석 차5) (3 )

가 분석목적)

차에서의 열화상 온도변화 에 따른 공정상 가열 로의 부위 온도 변화 확인2 ( T)① Δ

동일한 기간에 운행된 로의 온도 변화 및 열화상의 온도 변화에 미치는 요인 파②

악

나 기본 사항)

수집 기간 년 월 일 월 일Data : 2005 5 2 ~ 5 15①

대상 제품 두께 조합: : 6~19mm, : 1×1 ~ 6×2②

다 분석 방법)

강화로의 현장 일지를 통해 얻어진 평균 온도 를 같은 요일에 대한 시간대별data①

온도의 변화 의 변화를 통해 분석하였다, Set T .

강화로에 되어진 상부와 하부의 온도의 변화를 분석하였다setting .②

열화상 카메라에 의해 측정된 진행방향과 폭방향의 온도 변화의 평균값을 같은③

요일에 대한 시간대별 온도의 변화를 분석하였다.

까지의 방법을 통해 온도 변화의 요인을 분석하였다~ .④① ③

- 65 -

라 동일한 요일에 대하 시라 동일한 요일에 대하 시라 동일한 요일에 대하 시라 동일한 요일에 대하 시간간간간대별 온도의대별 온도의대별 온도의대별 온도의 변변변변화화화화))))

공정상에서 로의 부위별 온도편차의 변화:①

공정사에서 로의 상부 하부 의 온도편차의 변화: (up), (DOWN)②

열화상에서의 진행방향 과 폭방향 의 온도편차의 변화: (Ver T) (Hor T)③

- 66 -

00009999:1:1:1:17777 8mm 25008mm 25008mm 25008mm 2500××××3300330033003300 10:04 12mm 210:04 12mm 210:04 12mm 210:04 12mm 2777700000000××××4400440044004400

00009999:23 8mm 2500:23 8mm 2500:23 8mm 2500:23 8mm 2500××××2500250025002500 11:02 12mm 180011:02 12mm 180011:02 12mm 180011:02 12mm 1800××××3000300030003000

00009999:2:2:2:29999 8mm 24008mm 24008mm 24008mm 2400××××2500250025002500 11:25 15mm 25011:25 15mm 25011:25 15mm 25011:25 15mm 250××××3300330033003300

- 67 -

00009999:42 8mm 2400:42 8mm 2400:42 8mm 2400:42 8mm 2400××××2500250025002500 15:315:315:315:39999 8mm 23008mm 23008mm 23008mm 2300××××2500250025002500

마 시간대별 온도의 변화에 대한 분석)

그래프 에서“ ”① ①

시 분 시 분- 09 17 ~ 9 42

중앙부분을 제외하고 온도 변화가 없는 추세:

시 분 시 분- 09 42 ~ 10 04

중앙 부분을 제외하고 온도 상승:

시 분 시 분- 10 04 ~ 11 35

전반적으로 온도 상승 하강 추세: ,

그래프 에서“ ”② ②

시 분 시 분- 09 17 ~ 9 42

지속적인 온도 상승:

시 분 시 분- 09 42 ~ 10 04

온도의 상승 하강: (up), (down)

시 분 시 분 온도의 하강- 10 04 ~ 11 25 :

시 분 시 분 온도의 상승- 11 25 ~ 11 35 :

그래프 에서“ ”③ ③

는 시 분을 제외하고는 온도의 큰 변화 없음- Hor(T) 9 42

시 분 시 분 온도의 하강- 09 17 ~ 09 29 :

- 68 -

시 분 시 분 온도의 상승- 09 29 ~ 10 04 :

시 분 시 분- 10 04 ~ 11 35

온도가 하강하다 시 분에서 다시 상승: 11 02

바 결과 및 고찰)

에 따라서 영역별 온도 분포에서 중앙부분을 제외하고는 대략 비슷한 온도Set T①

변화의 거동을 나타냈다 하지만 가 변함에 따라 다른 부분에서의 온도 변화. Set T

가 함께 일어나는 경향성은 파악되지 않았다.

열화상 사진에서 파악한 바로는 두께에 따라 가 변화함을 확인 하였는데 두Set T②

께가 증가함에 따라 는 낮은 온도로 되어 운전되고 있는 것을 확인 하Set T setting

였다 하지만 같은 두께에서도 온도 편차는 크게 나타나는 것을 확인 할 수 있었다. .

그래프의 변화와 열화상 카메라의 형상으로 배열에 따른 온도 편차를 확인 할 수③

있었는데 이는 위의 그래프에서 확인되는 요인들을 분석해 볼 때 시 분과09 29 09

시 분에서 온도편차가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다 이것은 공정상 온도의42 .

변화에 따른 경향성을 확인 할 수 없었으며 같은 온도 임에도 불구하고 온, setting

도의 편차가 증가하는 것은 투입되는 배열의 차이와 유리의 크기 차이에 의해 변,

화하는 것을 확인 할 수 있었다.

온도 편차의 변화요인④

온도 편차가 감소하는 경우*

같은 배열 두께 일 때 크기가 에서 으로 감소하면- , , set T 2500×3300 2400×2500

온도 편차는 감소한다.

같은 두께 일 때 크기가 증가하여도 배열이 에서 로 감소하면 온도- , set T 2×1 1×2

편차는 감소한다.

온도 편차가 증가하는 경우*

같은 두께 일 때 배열이 에서 증가하면 온도 편차는 증가한다- , set T 1×1 1×2 .

- 69 -

같은 두께 배열 일 때 크기가 에서 로 증가하면- , , set T 1000×2800 1100×3000

온도 편차는 증가한다.

사 결과 및 추진 방향)

온도 조절에 의한 편차 감소 여부Setting①

현재 동일 두께에서 을 조절하거나 로의 부위별 온도 조절 방법을 통한 검토: set T

투입 제품 조절에 의한 편차 감소 여부②

예 대형 의 연속 생산과 소형 대형 의 교대 생산 등에 대한 검토) size / size

온도에 대한 신뢰성에 대한 정확한 확인을 위하여 로내의 온도를 시간대 별로③

할 수 있는 장비의 도입과 그에 따른 실험의 필요 여부 확인check .

동일 요일의 시간대별 열화상 그림 뒷장( , )

- 70 -

- 71 -

00009999:22 12mm 2500:22 12mm 2500:22 12mm 2500:22 12mm 2500××××3300330033003300 00009999:55 10mm 2:55 10mm 2:55 10mm 2:55 10mm 2666600000000××××2222777700000000

10:04 10mm 210:04 10mm 210:04 10mm 210:04 10mm 2666600000000××××2222777700000000 10:52 8mm 180010:52 8mm 180010:52 8mm 180010:52 8mm 1800××××2200220022002200

11:58 111:58 111:58 111:58 19999mm 1500mm 1500mm 1500mm 1500××××2300230023002300 14:314:314:314:37777 12mm 108012mm 108012mm 108012mm 1080××××1100110011001100

- 72 -

14:514:514:514:59999 8mm 10808mm 10808mm 10808mm 1080××××1100110011001100 15:38 12mm 230015:38 12mm 230015:38 12mm 230015:38 12mm 2300××××3000300030003000

15:515:515:515:56666 12mm 100012mm 100012mm 100012mm 1000××××2800280028002800 11116666:0:0:0:06666 12mm 110012mm 110012mm 110012mm 1100××××3000300030003000

11116666:41 10mm 2:41 10mm 2:41 10mm 2:41 10mm 2666600000000××××2222777700000000

- 73 -

- 74 -

08:58 10mm 130008:58 10mm 130008:58 10mm 130008:58 10mm 1300××××2300230023002300 00009999:3:3:3:37777 12mm 120012mm 120012mm 120012mm 1200××××3100310031003100

00009999:0:0:0:06666 10mm 130010mm 130010mm 130010mm 1300××××2300230023002300 10:14 12mm 140010:14 12mm 140010:14 12mm 140010:14 12mm 1400××××1111999900000000

00009999:14 10mm 1400:14 10mm 1400:14 10mm 1400:14 10mm 1400××××2300230023002300 10:40 12mm 150010:40 12mm 150010:40 12mm 150010:40 12mm 1500××××1111999900000000

- 75 -

00009999:23 12mm 1200:23 12mm 1200:23 12mm 1200:23 12mm 1200××××3100310031003100

- 76 -

- 77 -

13:58 10mm 113:58 10mm 113:58 10mm 113:58 10mm 1666600000000××××2000200020002000 14:05 10mm 114:05 10mm 114:05 10mm 114:05 10mm 1666600000000××××2000200020002000

14:13 10mm 114:13 10mm 114:13 10mm 114:13 10mm 1666600000000××××2000200020002000 14:21 10mm 240014:21 10mm 240014:21 10mm 240014:21 10mm 2400××××1800180018001800

- 78 -

라 강화유리의 응력 측정라 강화유리의 응력 측정라 강화유리의 응력 측정라 강화유리의 응력 측정....

목적 강화유리의 품질을 결정하는 가장 중요한 인자 중의 하나가 유리내의 응1) :

력이므로 강화유리의 응력의 측정 및 평가를 위한 조사 및 현재 비봉유리에서 생산

중인 제품의 시험을 실시하였다.

강화유리의 두께 응력 평가2)

단면응력

(Thickness

Stress)

유리의 두께방향에서 관찰한 응력형태

유리표면 압축응력 유리중앙 인장응력( : , : )

보통 폭 방향으로 정도 절단하여 두께방향으로 측정함1-1.5cm※

유리두께방향의 중앙 최대 영구 인장응력Toughening Stress:※

평면응력

(Membrane

Stress)

유리 의 위에서 관찰한 응력형태ribbon

압축응력 인장응력(edge: , center: )

광원으로부터 빛은 편광판에 의해 선 편광 광 으로 전환된다 편광광은 유리(U) . (G)

를 통해 지나간다 유리가 응력이 없을 때 그림 두편광 성분의 파 는. ( 1(a), (U1, U2)

동일한 속도로 유리를 통과한다 따라서 유리에 입사하기 전 과 동일한 직선편광. (U)

이 된다.q

- 79 -

유리가 응력 그림 에 의해 힘이 주어지고 있을 때 유리는 광 탄성 효과에 의F( 1(b)

해 복 굴절 현상을 갖는다 두 편광 성분의 파 과 는 서로 다른 속도로 유리. U1 U2

를 통과한다.

한 성분은 먼저 진행하고 다른 성분은 지연된다 유리를 통과한 후에 두 성분 사이.

에 광로차 이 형성된다 광로차 은 응력 와 편광이 통과한 길이(retardation) R1 . R1 F

에 비례한다L .

R1 = C × F × L

유리의 광로 차R1(nm): , F(kg.cm2응력 편광이 통과한 길이): , L(cm):

C(nm/cm)/(kg/cm2광탄성 계수): (Float Glass: 2.6455)

이이이이 없없없없는 경는 경는 경는 경우우우우 광로차광로차광로차광로차a) Sta) Sta) Sta) Strrrraaaainininin RRRR====0000

이이이이 있있있있는 경는 경는 경는 경우우우우 광로차광로차광로차광로차b)b)b)b) ssssttttrrrraaaainininin R1R1R1R1 = C= C= C= CFFFFLLLL

그그그그림림림림 과 광로차 의 관계과 광로차 의 관계과 광로차 의 관계과 광로차 의 관계1. STR1. STR1. STR1. STRAINAINAINAIN (RET(RET(RET(RETAAAARDRDRDRDAAAATTTTIIIIOOOONNNN))))

- 80 -

두께 응력* Data

의 측정 결과의 측정 결과의 측정 결과의 측정 결과-Sampl1-Sampl1-Sampl1-Sampl1 ####1111

로 관로 관로 관로 관찰찰찰찰한 결과한 결과한 결과한 결과<St<St<St<Strrrraaaain Viin Viin Viin Vieeeewwwweeeerrrr >>>>

최대 인장값(Mpa) 최대 압축값(Mpa) Thickness(mm)

Sample #1 1.49 -4.01 11.96

- 81 -

의 측정결과의 측정결과의 측정결과의 측정결과-Sample-Sample-Sample-Sample ####2222

로 관로 관로 관로 관찰찰찰찰한 결과한 결과한 결과한 결과<St<St<St<Strrrraaaain Viin Viin Viin Vieeeewwwweeeerrrr >>>>

최대 인장값(Mpa) 최대 압축값(Mpa) Thickness(mm)

Sample #1 1.01 -2.02 11.96

- 82 -

의 측정결과의 측정결과의 측정결과의 측정결과-Sample-Sample-Sample-Sample ####3333

로 관로 관로 관로 관찰찰찰찰한 결과한 결과한 결과한 결과<St<St<St<Strrrraaaain Viin Viin Viin Vieeeewwwweeeerrrr >>>>

최대 인장값(Mpa) 최대 압축값(Mpa) Thickness(mm)

Sample #1 0.73 -1.43 11.96

- 83 -

의 측정결과의 측정결과의 측정결과의 측정결과-Sample-Sample-Sample-Sample ####4444

로 관로 관로 관로 관찰찰찰찰한 결과한 결과한 결과한 결과<St<St<St<Strrrraaaain Viin Viin Viin Vieeeewwwweeeerrrr >>>>

최대 인장값(Mpa) 최대 압축값(Mpa) Thickness(mm)

Sample #1 1.04 -1.98 11.96

- 84 -

강화유리의 표면 응력 평가3)

광원을 통해 유리 샘플을 투과한 빛은 편광 필터를 이용하여 유리 표면의 응력을

색으로 평가 할 수 있다 이와 관련한 실험 장비는 그림 과 로 표현하였다 유리. 1 2 .

의 표면 응력에 대한 평가는 아래의 응력 에서 나타 낸 것처럼 에 의한Data color

표현이 가능하며 이 의 평가는 여러 가지 로 표현이 가능하지만 가장 뚜color color

렷하게 확인 할 수 있는 는 빨강색과 파랑색 그리고 중간 인 노랑색으로color color

표현이 가능하지만 가장 명확하게 응력을 평가할 수 있는 는 빨강색과 파랑색color

으로 인장응력과 압축응력으로 표현이 가능하게 된다.

표면 응력 장치 원리표면 응력 장치 원리표면 응력 장치 원리표면 응력 장치 원리< >< >< >< >

- 85 -

강화유리 표면 응력 평가 장치강화유리 표면 응력 평가 장치강화유리 표면 응력 평가 장치강화유리 표면 응력 평가 장치< St< St< St< Strrrraaaainininin vvvviiiieeeewwwweeeerrrr>>>>

표면 응력표면 응력표면 응력표면 응력* Data* Data* Data* Data

일반유리 강화유리

샘플 명 일반유리 전자레인지 비봉 A

두께 5T 4T 5T

표면응력

- 86 -

강화유리

샘플 명 비봉 B 비봉 C

두께 8T 4T

표면응력

결과*

일반유리와 강화유리의 표면 응력을 측정하였다 일반 유리는 전체적으로 한 가지.

색으로 표현이 되었는데 이는 한가지의 응력이 존재한다는 것을 의미한다 또한 강.

화유리의 경우 강화의 정도와 두께 제조사에 따라 응력의 분포가 여러 가지로 다,

양하게 표현이 되었다 이에 색의 혼합 즉 파랑색과 빨강색이 어느 정도의 균일함. ,

을 보이느냐에 따라 응력의 분포가 좋으며 안정적인 강화유리라 판단 할 수 있을

것이다.

- 87 -

마 트랙커시스템을 이용한 공정진단마 트랙커시스템을 이용한 공정진단마 트랙커시스템을 이용한 공정진단마 트랙커시스템을 이용한 공정진단....

목적 강화 로에 설치되어있는 에 대한 신뢰성과 강화로 내부의1) : thermal couple

오도 분포에 대한 확인

나 실험내용 트랙시스템을 이용하여 강화로의 유리가 들어가는 입구 부분과 입구) :

중앙 중앙 부분으로 나누워 개의 를 영역별로 설치하여 시간 변화에 따른, 3 probe

온도의 변화를 확인 할 수 있었다.

다 실험결과 강화로의 유리가 들어가는 입구 부분과 입구 중앙 중앙 부분으로 나) : ,

누워 실험한 결과 로의 중앙 부분을 제외하곤 다른 두 영역에서는 온도의 차이가

크게 나타나지 않았다 중앙 부분에서 약 정도의 차이를 보이면 낮은 온도가. 10℃

형성 되었다 이는 초기 로의 온도 설정이 중앙 부분을 낮게 낮추웠기 때문이나 지.

난 차와 차에 걸친 열화상 데이터와 로의 온도 조건과 부분별 차이를 보였다 따2 3 .

라서 로내의 온도 분포가 불균일 하다는 것을 확인하였으며 이는 공정상의 개선이,

필요하다고 판단된다.

- 88 -

트랙커시스템을 이용한 강화로 온도측정 사진트랙커시스템을 이용한 강화로 온도측정 사진트랙커시스템을 이용한 강화로 온도측정 사진트랙커시스템을 이용한 강화로 온도측정 사진< >< >< >< >

- 89 -

바 유리의 광학물성 측정시스템 구축 및 평가바 유리의 광학물성 측정시스템 구축 및 평가바 유리의 광학물성 측정시스템 구축 및 평가바 유리의 광학물성 측정시스템 구축 및 평가. (Wave). (Wave). (Wave). (Wave)

목적1)

유리표면 에 의해 반사된 격자의 간격 확인을 통한 표면 에 대한 평가Wave wave

유리 표면에 생성된 에 의해 거울을 제조 시 거울에 반사된 상의 왜곡을 최( wave

소화하기 위해 본 실험을 실행하였다.)

실험 방법2)

가 표면 의 상을 확인하기 위한 방법) wave

기준 선을 통해 반사되는 표면의 를 확인하기 위해 의 격자를 컴퓨터wave 1*1(mm)

상에서 도표로 제조하여 빔 프로젝터와 연결한 후 빛을 조사하였다.

나 반사된 표면 가 표현되는 방법) wave

빔 프로젝터에서 나온 격자는 샘플의 표면을 반사하여 빔 프로젝터 앞부분에 연결

해 놓은 의 스크린 표면에 일정 간격을 확인하기 위해 모눈종이를 붙여180*180cm (

놓음 에 반사된 격자의 모습이 변형되어 표현된다) .

다 샘플과 스크린과의 거리)

샘플과 스크린과의 거리는 약 의 거리를 유지하며 어두운 상태의 공간에서 측7.5m

정을 해야 한다.

라 가 다 까지의 방법을 통하여 샘플과 빔 프로젝터와의 수평을 맞춰 격자가 정확) )~ )

하게 조사되도록 한 후 스크린에 형성된 반사 격자의 간격을 수치적으로 확인할 수

있으며 이때 가장 간격이 커진 간격 과 가장 간격이 작은 간격을 이용, (dmax) (dmin)

하여 의 비를 통하여 표면 에 대한 평가를 할 수 있었다dmax : dmin wave .

마 가 라 와 같은 방법과 평가에 대한 실험실적 측정 방법을 아래의 사진을 통하) )~ )

여 빔 프로젝터와 스크린 격자 샘플의 모습을 로 나타내었다, , fig.1 .

- 90 -

빔빔빔빔과 스과 스과 스과 스크린크린크린크린 정면정면정면정면( )( )( )( ) 빔빔빔빔과 스과 스과 스과 스크린크린크린크린 후면후면후면후면( )( )( )( )

빔빔빔빔과 스과 스과 스과 스크린크린크린크린 측면측면측면측면( )( )( )( ) 샘플샘플샘플샘플과 격자과 격자과 격자과 격자

유리 표면의 측정을 위한유리 표면의 측정을 위한유리 표면의 측정을 위한유리 표면의 측정을 위한 설설설설비 및 세부내용비 및 세부내용비 및 세부내용비 및 세부내용<<<< wwwwave >ave >ave >ave >

실험내용3)

가 사용된 샘플)

위와 같은 실험 방법을 통해 각기 다르게 제조된 일반유리 두께가 각기 다른 일반(

유리 강화유리 일반거울 강화거울을 통해 반사한 격자의 크기를 확인 할 수 있), , ,

었다.

나 반사된 상의 모습)

각기 다른 반사상의 모습을 사진을 통하여 격자의 간격과 격자의 형상을 확인 할

수 있었다 아래의 사진을 통하여 상의 모습을 나타냈다. .

- 91 -

나 일반 유리의 두께 별 반사 격자 사진 일반 구입나 일반 유리의 두께 별 반사 격자 사진 일반 구입나 일반 유리의 두께 별 반사 격자 사진 일반 구입나 일반 유리의 두께 별 반사 격자 사진 일반 구입-1) ( )-1) ( )-1) ( )-1) ( )

2T2T2T2T 3T(3T(3T(3T(CCCC))))

3T(3T(3T(3T(AAAA)))) 4T4T4T4T

5T5T5T5T 6666TTTT

- 92 -

8T8T8T8T

나 일반 유리의 두께 별 반사 격자 사진 비봉 유리나 일반 유리의 두께 별 반사 격자 사진 비봉 유리나 일반 유리의 두께 별 반사 격자 사진 비봉 유리나 일반 유리의 두께 별 반사 격자 사진 비봉 유리 샘플샘플샘플샘플-2) ( )-2) ( )-2) ( )-2) ( )

8T8T8T8T 10T10T10T10T

12T12T12T12T 15T15T15T15T

- 93 -

나 강화유리나 강화유리나 강화유리나 강화유리 거울거울거울거울의 반사 격자 사진의 반사 격자 사진의 반사 격자 사진의 반사 격자 사진-3) /-3) /-3) /-3) /

비봉비봉비봉비봉 AAAA(5T)(5T)(5T)(5T) 비봉비봉비봉비봉 BBBB(8T)(8T)(8T)(8T)

비봉비봉비봉비봉 CCCC(4T)(4T)(4T)(4T) 전자레인지전자레인지전자레인지전자레인지(4T)(4T)(4T)(4T)

일반일반일반일반 거울거울거울거울(3T)(3T)(3T)(3T) 강화강화강화강화 거울거울거울거울(3T)(3T)(3T)(3T)

다 격자다 격자다 격자다 격자 간간간간격격격격 빔빔빔빔에서 나온 격자가에서 나온 격자가에서 나온 격자가에서 나온 격자가 벽벽벽벽에 생성에 생성에 생성에 생성된 간된 간된 간된 간격격격격은 약은 약은 약은 약) ( 2.5) ( 2.5) ( 2.5) ( 2.5ccccm)m)m)m)

- 94 -

일반유리일반유리일반유리일반유리①①①①

일반구입 유리일반구입 유리일반구입 유리일반구입 유리(* )(* )(* )(* )

비봉유리 제품비봉유리 제품비봉유리 제품비봉유리 제품(* )(* )(* )(* )

- 95 -

일반 유리의 두께 별일반 유리의 두께 별일반 유리의 두께 별일반 유리의 두께 별<<<< ddddmaxmaxmaxmax와와와와 ddddminminminmin의 비율의 비율의 비율의 비율 >>>>

강화유리강화유리강화유리강화유리②②②②

- 96 -

일반 유리와 강화유리의 두께 별일반 유리와 강화유리의 두께 별일반 유리와 강화유리의 두께 별일반 유리와 강화유리의 두께 별<<<< ddddmaxmaxmaxmax와와와와 ddddminminminmin의 비율의 비율의 비율의 비율 >>>>

결 과4)

일반적인 유리 표면의 를 측정을 위하여 빔에서 나오는 빛을 이용하여 유리- wave

샘플에 반사된 격자의 상을 확인 할 수 있었다.

반사된 간격의 모습은 모든 샘플에서 휘어짐으로 인한 간격의 축소와 확대를 반-

복적으로 보였으나 샘플에 따라 그 차이는 크게 비교될 정도의 시각적 차이를 보,

였다.

- 97 -

반사된 상의 격자 간격의- dmax와 dmin의 비율을 나타낼 수 있었다 이 비율은 적게.

는 까지 크게 나타났는데 이는 비율이 작을수록 격자간의 거리가 큰12% ~ 79%

차이를 보이지 않는다는 의미이며 비율의 차이가 클수록 격자간의 최대 최소의 차, ,

가 많이 난다는 의미이다.

일반적으로 제조된 유리의 비해 강화과정을 거친 유리에서 약 배에서 배 정도- 2 3

의 간격에 대한 차이를 보였으며 이는 강화과정에서 유리 표면의 를 제거하, wave

기 위해 필요한 요소하고 생각한다.

일반유리의 두께 별 반사 간격을 측정하였다 를 기준으로 두께가 감소 증- . 3.5mm ,

가 하면서 간격의 차이는 커지는 결과를 얻을 수 있었다.

유리에 비해서 거울의 반사 간격의 모습을 더 선명하게 얻을 수 있었으며 다른- ,

샘플의 격자 간격보다 비봉 에서 간격이 하나의 선이 아닌 두 개의 선으로 반사12T

되어 나타났다.

- 98 -

사 실험실적 강화유리 제조시스템 구축 및 평가사 실험실적 강화유리 제조시스템 구축 및 평가사 실험실적 강화유리 제조시스템 구축 및 평가사 실험실적 강화유리 제조시스템 구축 및 평가....

목적 실험실적인 강화유리 제조를 위하여 로와 급냉에 필요한 실험실적 제조1) :

시스템을 구축하고 이에 제조 된 샘플의 평가

실험내용 강화유리의 제조를 위하여 고온에서 유리를 강화시켜 급냉을 위하여2) :

로 앞부분에 를 설치하였다 는 바람이 나오는 앞부분의 크기를 각기blower . blower

다르게 제조하였으며 콤프레셔를 에 연결하여 풍압의(2mm, 5mm, 10mm) , blower

양을 조절하였다 이에 대한 내용은 아래 그림에 나타내었다. .

전체적인 시스템전체적인 시스템전체적인 시스템전체적인 시스템 로와로와로와로와 bloblobloblowwwweeeerrrr

로내의 유리로내의 유리로내의 유리로내의 유리샘플샘플샘플샘플 와 유리와 유리와 유리와 유리샘플샘플샘플샘플bloblobloblowwwweeeerrrr

- 99 -

강화유리의 평가3)

실험실적 강화 로에서 제조된 유리 샘플을 이용하여 표면 를 측정하였다 표wave .

면 의 측정 방법은 위에 제시된 유리의 광학물성 측정 평가와 같은 방법wave (wave)

으로 격자의 차이를 이용하여 실험하였다 이는 빔 프로젝터에서 로 등배하여. 150%

격자의 간격을 확인하였다 같은 두께 의 유리 샘플을 일반 유리 열처리만 한. (5T) ,

유리 실험실적으로 제조된 강화유리로 각기 달리 제조된 샘플의 를 측정하였, wave

다.

샘플

사진

샘플 명 일반유리 열처리 유리 제조된 강화유리

격자차이 11% 17% 27%

비고

두께 : 5T

열처리 : ×

blower : ×

두께 : 5T

열처리 에서 분: 550 30℃

유지

blower : ×

두께 : 5T

열처리 에서 분: 550 30℃

유지

의 풍압으blower : 50%

로 초 간 적용10

일반유리와 열처리 유리 강화유리로 바뀌면서 값의 증가를 확인하였으며 이wave ,

번 실험에서 측정된 격자 간격의 비율에 있어서는 약간의 차이는 있으나 간격의 비

율이 증가하는 것을 확인 할 수는 있었다.

- 100 -

아 불량률 데이터 및 개선 효과아 불량률 데이터 및 개선 효과아 불량률 데이터 및 개선 효과아 불량률 데이터 및 개선 효과....

강화유리의 불량1)

강화유리의 제조에 있어서 발생하는 불량을 주 비봉에서는 크게 재단불량 전처리( ) ,

불량 강화불량 기타 불량의 크게 가지로 구분하고 있었으며 재단불량은 원판의, , 4 ,

절단과정에서 발생하는 불량이 주이며 전처리불량은 면취 홀가공 등과 같은 차, , 1

가공불량 강화불량은 강화로 내에서의 파손이 주를 이루고 있고 기타 불량의 경우, ,

에는 원판내의 이물질결함이나 표면불량과 같이 원판유리 자체에서 발생하는 불량

이 주였음.

년 불량률 평균치는 아래의 표에서 알 수 있듯이 로 나타났으며 상반기2004 3.88% ,

가 하반기가 로 나타났다 그런데 주목할 점은 원판유리 자체의 불량3.96%, 3.79% .

에 기인하는 기타불량률이 높은 편이며 특히 변화가 심해서 전체 불량률에 큰 영,

향을 미친다는 것을 알 수 있었다.

월월월월별 종별 종별 종별 종류류류류별 불량률별 불량률별 불량률별 불량률< >< >< >< >

- 101 -

분기별 종분기별 종분기별 종분기별 종류류류류별 불량률별 불량률별 불량률별 불량률< >< >< >< >

- 102 -

개선효과 분석2)

앞의 분기별 불량률 표에서 알 수 있듯이 전체불량률의 경우 기술지원 전인 년, 04

도 분기에는 의 불량률을 나타내었으나 기술지원 후인 년도 분기3/4 4.89% , 05 3/4

및 분기에는 각각 와 의 불량률을 나타내었다4/4 1.46% 1.23% .

년도 분기에 비해 년도 분기와 분기에 불량률이 오히려 증가하였는04 4/4 05 1/4 2/4

데 이 이유는 공급되는 원판유리 내의 이물질 결함과 같은 원판불량이 급격히 증가

한 탓으로 판단되며 결함분석을 통해 그 원인을 규명한 바 있다, .

기술지원 전과 후의 불량률 비교를 년 분기 대비 년 분기의 불량률을04 3/4 05 4/4

비교해서 나타내보면 아래 표와 같다.

기술지원 전 후 불량률기술지원 전 후 불량률기술지원 전 후 불량률기술지원 전 후 불량률 감소감소감소감소율율율율< >< >< >< >

위에서 볼 수 있듯이 전체적으로 약 의 불량률 감소를 나타내었으며 모든 종75% ,

류의 불량률이 전체적으로 감소하였고 공정개선활동을 통한 불량감소효과가 확실,

하게 나타났음을 알 수 있었다.

- 103 -

판유리 에칭유리 공정개선판유리 에칭유리 공정개선판유리 에칭유리 공정개선판유리 에칭유리 공정개선2. FROST ( )2. FROST ( )2. FROST ( )2. FROST ( )

가 판유리 에칭용가 판유리 에칭용가 판유리 에칭용가 판유리 에칭용액액액액 최적조성비최적조성비최적조성비최적조성비 설설설설정정정정. FROST. FROST. FROST. FROST

목표제품 분석1)

가 목표제품인 유럽형 프로스트 판유리제품에 대한 전자현미경 사진촬영)

목표제품의 표면을 전자현미경을 이용하여 배의 고배율로 확대촬영 하여 표면: 400

미세구조를 관찰하였으며 이를 개발제품과 비교분석하였다.

나 육안관찰 및 가시광선투과율 측정)

제품표면의 전체적인 부식상태 얼룩 등의 결함발생여부 질감 투광상태 등을 육: , , ,

안으로 비교분석하였으며 투광도의 객관적인 비교를 위해, UV-VIS SPECTRO-

를 이용하여 의 파장범위에서 가시광선투과율을 측정하여 비교METER 380~780nm

분석하였다.

투과율투과율투과율투과율 6666.42.42.42.42%%%%

에칭용액 성분별 변화시험2)

부식액 제조과정< >

가 불화수소산 불화암모늄 용해). +

먼저 물레 불화수소산을 첨가하여 로 승온시킨 후 불화암모늄을 로30~45 , Stirrer℃

교반하면서 용해시킨다.

- 104 -

나 아연용해)

아연은 표면장력의 증가를 위해 첨가하는데 불화수소산에 극히 소량이 용해되며,

입자가 보이지 않을 때까지 충분히 교반하여 용해시킨다.

다 탄산나트륨 용해)

위의 혼합액에 탄산나트륨을 용해시키는데 이때 다량의 탄산 가 발생하므로 소, Gas

량씩 서서히 투입하면서 용해시킨다 이때 발생한 중화염인 불화나트륨은 콜로이드.

형 미립자형태로 부식액내에 균일하게 혼재되어 부식주제인 불화수소산의 반응을

지속적으로 조절하게 된다 또한 점도조절제인 황산바륨과 함께 점도조절의 기능도.

함께하게 된다.

라 황산바륨 첨가)

마지막으로 황산바륨을 첨가하게 되는데 황산바륨은 물이나 불화수소산에 용해되지

않으므로 용액과 적절하게 혼합되어 반응 및 점도조절제의 기능을 하게 된다.

가 나 후가 나 후가 나 후가 나 후< )< )< )< )++++ ) >) >) >) > 탄탄탄탄산나트산나트산나트산나트륨륨륨륨 용해 후용해 후용해 후용해 후< >< >< >< > 프로스트 용프로스트 용프로스트 용프로스트 용액액액액< >< >< >< >

- 105 -

가 불화수가 불화수가 불화수가 불화수소소소소산산산산 변변변변화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부식식식식현상 차이현상 차이현상 차이현상 차이) () () () (HHHHF)F)F)F)

물함량 차이에 의한 변화.①

불화수소산의 증감에 따라 물함량을 조정한 경우- (A-1~A-3)

불화수소산 함량이 인 조성의 경우 다소 투과율이 낮지만 목표제품과 유- 10% A-1

사한 부식정도를 나타내었고 인 조성의 경우 과도한 부식작용으로 투명유, 15% A-2

리에 가까운 현상이 나타났다 또한 불화수소산 함량이 인 조성의 경우 부식. 5% A-3

반응이 미약하여 역시 투명유리 상태를 유지하였다 이는 전자현미경 사진. (X400)

촬영결과 부식반응에 의해 유리표면에 형성된 미세한 요철의 분포와 가시광선투과

율측정 및 육안관찰비교로 확인할수 있었다.

불화수소산은 유리에 대하여 부식성이 가장 심한 성분으로 직접적인 증감에 따라-

부식반응의 차이가 심하게 나타났으며 처리가 가능한 함량범위는, FROST

상당히 제한적임을 알 수 있었다10~13wt% .

불화암모늄. (NH② 4 HF2 증감에 의한 변화)

불화수소산의 증감에 따라 불화암모늄을 조정한 경우- (A-4~A-7)

- 106 -

물함량은 그대로 유지하고 불화암모늄을 증감한 결과 불화수소산함량이 인- 8%

조성부터 인 조성에 이르기까지 목표제품과 유사한 부식정도를 나타내는-4 15% A-6

것으로 확인되었는데 이는 부식반응에 직접 참여하는 불화수소산과 불화암모늄의,

총량을 유지하는 범위 내에서 상호 조정한 결과이며 이를 통해 불화수소산과 불화,

암모늄의 적정범위를 확인할 수 있었다.

불화수소산을 로 하고 불화암모늄을 로 한 조성의 경우 부식반응이- 5% 33% A-7

부분적으로 불안정하게 나타나 가시광선투과율 역시 다소 높게 나타났는데 이는,

불화암모늄이 불화수소산에 비해 상대적으로 부식반응이 약하여 범위를 벗FROST

어나는 조성범위의 한계치를 확인해준 결과로써 불화수소산은 최소 이상이어8wt%

야 한다는 것을 알 수 있다.

- 107 -

AAAA-1-1-1-1 AAAA-2-2-2-2

AAAA-3-3-3-3 AAAA-4-4-4-4

AAAA-5-5-5-5 AAAA----6666

AAAA----7777

- 108 -

나 불화나 불화나 불화나 불화암모늄암모늄암모늄암모늄) () () () (NHNHNHNH4444 HHHHFFFF2222 변변변변화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부식식식식현상 차이현상 차이현상 차이현상 차이))))

출발조선인 조성에서 불화암모늄의 함량을 에서 범위내로 변화를- A-1 -10% +5%

주었다 불화암모늄은 물에 대한 용해도가 에서 로서 물이 가장 적은. 25 77% B-5℃

조성의 경우 물온도 정도로써 용해도 로 불화암모늄을 용해시켰다35 79% .℃

불화암모늄 물 불화수소산 중 물: 33g÷( 37g+ 10g 4.5g)� �

- 109 -

조성의 경우 불화암모늄을 출발조성인 조성에 비해 감소시키고- B-1 A-1 10wt%

불화수소산을 증가시킨 결과 의 불화수소산변화시험에서 확인한바와 같이10wt% 1)

과도한 부식반응에 의해 유리가 투명상태를 유지하였다.

불화암모늄을 출발조성인 에 비해 증가시킨 조성의 경우 전- A-1 5wt% B-3~B-5

자현미경사진에서 확인한바와 같이 불화수소산에 비해 매우 미세한 요철이 형성된

것을 알 수 있다 이는 불화암모늄이 불화수소산의 강한 부식반응을 억제시키면서.

상호보완적으로 반응을 조절하는 것을 알 수 있다FROST .

불화수소산이 인 조성 와 를 비교해 보면 불화암모늄이 인- 5wt% A-3 B-3 28wt%

조성이 반응이 일어나지 않은 것에 비해 인 조성이 반A-3 FROST 33wt% B-3 FROST

응이 일어난 것을 보면 불화수소산 과 불화암모늄을 포함한 부식액의 조성범위 중

처리가 가능한 조성범위는 상당히 예민하고 제한적임을 알 수 있었다FROST .

불화암모늄을 출발조성인 에 비해 감소시킨 조성이 표면에 형성된- A-1 5wt% B-2

요철의 구조 및 가시광선투과율이 목표제품과 유사한 수준임을 알 수 있다.

불화수소산과 불화암모늄은 판유리부식반응을 일으키는 주성분으로써 단독으로는-

반응이 매우 불안정하지만 적절히 혼하할 경우 상호보완적으로 부식반응을 조절하

면서 지속적으로 균일한 부식반응을 일으키게 된다.

불화암모늄의 용해도를 고려할 경우 조성은 불화암모늄이 과포화된 상태로- B-5

써 용액온도가 감소할 경우 재석출이 일어날 수도 있다 즉 불화암모늄의 기능과. ,

용해도를 함께 감안한다면 그 함량이 전체 조성범위에서 를 벗어나23wt%~33wt%

지 않아야 한다는 것을 알 수 있다.

- 110 -

BBBB-1-1-1-1 BBBB-2-2-2-2

BBBB-3-3-3-3 BBBB-4-4-4-4

BBBB-5-5-5-5

- 111 -

다다다다 탄탄탄탄산나트산나트산나트산나트륨 변륨 변륨 변륨 변화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부식식식식현상 차이현상 차이현상 차이현상 차이))))

탄산나트륨. (Na① 2 CO3 은 불화수소산과 반응하여 흰색 미립형태의 중화염을 생성)

하게 되고 이 중화염이 부식용액에 분산되어 부식반응을 완충 조절함으로써 지속, , ,

적으로 균일한 부식반응이 일어나게 되는 것이다.

Na2 CO3 + 2HF = 2NaF + H2 O + CO2

이때 다량의 이산화탄소(C)2 가스가 발생하므로 탄산나트륨은 소량씩 서서히 투입)

하면서 반응시킨다.

- 112 -

이러한 중화염은 황산바륨과 함께 부식반응을 완충 조절함과 동시에 작업공정에. ,②

필요한 부식액 점도조절의 역할을 하게 된다 따라서 탄산나트륨 역시 황산바륨과.

상호보완적으로 조성비를 조절해야 한다.

출발조성인 조성에 비해 탄산나트류을 감소시킨 조성의 경우 표면. A-1 3wt% C-1③

미세구조 및 가시광선투과율 등이 목표제품과 유사한 수준을 나타내었으나 판유리,

표면위에 함실과 같은 부가장치 없이 용액을 유지시키기에는 점도가 낮은 것으로

나타났다.

출발조성인 조성에 비해 탄산나트륨을 증가시킨 조성의 경우 표면. A-1 3wt% C-2④

미세구조 확인결과 부식에 의한 요철형성이 미흡하고 가시광선투과율 역시 매우 높

은 것을 보아 과다한 탄산나트륨에 의해 부식반응이 지나치게 억제된 것이 판단된

다 이는 탄산나트륨을 투입한 조성에서 더욱 분명히 확인할 수 있었으. 14wt% C-3

며 조성의 경우 용액의 점도가 지나치게 높아 부식액의 도포 및 회수 순환 등, C-3 ,

의 작업공정에 적용할 수 없는 것으로 판단되었다.

탄산나트륨 감량을 황산바륨. -3wt% (BaSO⑤ 4 으로 대체한 조성의 경우 물로) C-4

대체한 조성에 비해 다소 미세한 표면요철을 형성한 것을 볼 수 있다 즉 황산C-1 . ,

바륨이 탄산나트륨과 함께 부식반응의 조절을 통해 표면요철의 크기를 조정하는 것

을 알 수 있다.

출발조성인 조성에 비해 탄산나트륨을 증가시키고 황산바륨을. A-1 2wt% 2wt%⑥

감소시킨 조성의 경우 표면요철이 다소 거칠고 핀홀 결함이 발생하였C-5 (Pin hole)

는데 이는 탄산나트륨에 의한 부식반응의 억제가 다소 지나치다는 것을 나타내며, ,

결과적으로 탄산나트륨은 미만으로 투입되어야 한다는 것을 의미한다9wt% .

탄산나트륨은 황산바륨과 함께 상호보완적으로 부식반응의 억제와 부식액의 점.⑦

도조절을 수행하는 성분으로 불화수소산과 불화암모늄의 역할처럼 총량을 유지하는

범위에서 증감 조절되어야 하는 것을 알 수 있다 탄산나트륨은 황산바륨과의 총량.

이 정도를 유지하는 범위에서 를 유지하는 것이 적절한 것으로 나타20wt% 4~8wt%

났다.

- 113 -

CCCC-1-1-1-1 CCCC-2-2-2-2

CCCC-3-3-3-3 CCCC-4-4-4-4

CCCC-5-5-5-5 CCCC----6666

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라 황산바라 황산바라 황산바라 황산바륨 변륨 변륨 변륨 변화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부식식식식현상현상현상현상))))

황산바륨의 기능과 적정함량은 탄산나트륨의 시험결과에서 언급한바와 그 적정.①

사용량은 탄산나트륨과 함께 상호보완적으로 정해져야 한다.

출발조성인 조성에 비해 황산바륨을 를 증감시키고 그 변화량을. A-1 -3~+6wt%②

불화수소산과 불화암모늄으로 대체한 조성의 경우와 물로 대체한D1~D3 D-4, D-5

조성 모두 목표제품과 유사한 현상을 확인할 수 있었다FROST .

이는 황산바륨이 부식용액중의 다른 성분과의 화학반응 없이 순수하게 점도조.③

절 역할만을 하기 때문인 것으로 판단되며 황산바륨 를 증가시키고 물을 감, 3wt%

소시킨 조성의 경우 부식반응은 양호하지만 작업점도가 높아 공정적용에는 문D-5

제가 있는 것으로 판단되었다.

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D-1D-1D-1D-1 D-2D-2D-2D-2

D-3D-3D-3D-3 D-4D-4D-4D-4

D-5D-5D-5D-5

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마 아연마 아연마 아연마 아연변변변변화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부화에 의한 부식식식식현상현상현상현상))))

아연은 계면활성제에 첨가되는 성분으로 용액의 표면장력을 높여 부식용액이 판.①

유리 표면위에 함실 등의 장치 없이 유지될 수 있도록 도와주는 역할을 하게 된다.

아연은 묽은 산과 알칼리 수용액에 녹지만 그 용해도가 매우 낮고 용해속도 또.②

한 매우 느려 를 넘게 되면 용해기간이 일 이상 장기화되므로 양산시에는0.3wt% 7

이하로 하는 것이 적절하다0.3wt% .

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아연을 첨가하지 않은 조성의 경우 목표제품과 유사한 부식반응을 보여 아연. E-1③

이 부식반응에 크게 직접적인 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다.

하지만 아연을 첨가한 조성에 비해 표면요철형성이 다소 거칠게 형성된 것E-2,E-4

으로 보아 적절한 량의 아연을 첨가하는 것이 필요한 것으로 판단된다.

아연을 첨가한 조성의 경우 부식반응에 의한 처리가 되지 않는. 1wt% E-3 FROST④

것으로 나타났으며 이는 아연첨가량이 보다 훨씬 작아야 함을 말하는 것이, 1WT%

다.

E-1E-1E-1E-1 E-2E-2E-2E-2

E-3E-3E-3E-3 E-4E-4E-4E-4

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바 에칭용바 에칭용바 에칭용바 에칭용액액액액 최적조성비최적조성비최적조성비최적조성비 설설설설정정정정....

에칭용액 성분별 변화시험을 통해 얻은 결과를 토대로 시험기를 이용하여PILOT

크기로 시험생산한 시제품을 목표제품과 부식상태 표면요철 확대비교400X600mm ( ) ,

가시광선투과율 측정 및 육안에 의한 비교 관찰 등을 통해 다음의 최적조성비를 설

정할 수 있었다.

(wt%)

물 불화수소산 불화암모늄 탄산나트륨 황산바륨 아연

35~45% 10~15% 25~30% 6~10% 10~15% 미만1%

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나 에칭용나 에칭용나 에칭용나 에칭용액액액액제조 및 관리조제조 및 관리조제조 및 관리조제조 및 관리조건건건건 정정정정립립립립....

아연분말 용해1).

전체 물. (H① 2 량의 를 계량 교반탱O) 50% ,

크에 투입한 후에 반응활성을 높이기 위하여

정도로 가열한다30~40 .℃

불화수소산을 투입한 후에 불화암모늄을.②

투입하며 이때 불화암모늄이 충분히 용해될,

수 있도록 분에 포씩 천천히10~20 25Kg 1

투입해야 한다.

불화암모늄이 충분히 용해되었다고 판단.③

되면 용액의 배출밸브를 열어 불화암모늄이,

완전히 용해되었는지를 확인한 후에 아연말

을 투입하여 용해시킨다.

아연말은 용해도가 매우 낮아 일 회에. 1 7④

걸쳐 소량씩 약 일 동안 투입하면서 아2~3

연말이 충분히 용해될수 있도록 교반시킨다.

용액의 가열은 보일러를 이용하여 교반탱.⑤

크주위를 가열하게 되며 보온재를 이용하여,

보온이 유지되도록 한다.

용액의 교반은 탱크 중앙에 설치된.⑥

의 이 범위로 유지될STIRRER RPM 120~180

수 있도록 한다.

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탄산나트륨수용액 제조2).

전체물. (H① 2 량의 나머지 절반을 리O) 200

터 탱크 두곳에 나누어 투입한곳에 각각 투입

비에 맞게 탄산나트륨을 투입하여 용해시킨

다.

탄산나트륨의 용해를 돕기 위해 물온도를.②

정도로 가열하면서 충분히 교반하는50~ 60℃

것이 좋다.

나트륨염 수용액 제조3).

완전히 용해된 탄산나트륨수용액을 아연용.①

해액에 서서히 조금씩 투입하면서 나트류염

불화나트륨 을 제조한다 이때 다량의 탄산( ) .

개스가 발생하므로 반드시 스크래바 배기장(

치 를 가동시킨다) .

이때 탄산개스발생에 의해 용액의 부피가.②

급격히 팽창하므로 이에 주의하면서 탄산나트

륨을 투입해야 하며 투입이 끝난 후 충분히 교반한 후에 온도를 정상범위인,

범위로 내린다30~45 .℃

황산바륨 혼합 및 숙성4).

최종적으로 황산바륨을 투입하며 황산바륨이,

용액내에 잘 분산되도록 천천히 투입하면서

충분히 혼합될 수 있도록 일정도 교반시키는1

것이 좋다.

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다 판유리 연속생산 제조공정다 판유리 연속생산 제조공정다 판유리 연속생산 제조공정다 판유리 연속생산 제조공정. FROST. FROST. FROST. FROST

원판 세정 및 건조원판을 물로 세정한 후에 건조시

킨다.

부식액 가열교반

부식액은 반응활성도를 높이기 위

해 항상 로 유지되며 균30~45 ,℃

일한 조성유지를 위해 교반탱크

내부에 설치된 임페러에 의해 교

반을 계속하게 된다.

보호막코팅부식 반대면을 폴리에틸렌 필름으

로 보호막 코팅처리한다.

부식액스프레이

대면적 후로스트 판유리의 생산을

위하여는 부식액 조성과 균일한

공급이 중요하며 스프레이 장치,

의 구조 노즐의 크기 간격 및, ,

노즐의 각도 등이 중요하다.

부식반응

부식액을 스프레이하여 약 6~10

분간 유지 판유리는 계속 컨베어(

위를 진행)

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부식액회수

부식반응이 끝난 후에 부식액은

회수장치에 의해 교반탱크로 회수

되어 재사용 하게 된다.

부식반응이 끝난 유리는 부식액

회수 제거 후에 잔류용액에 의해( )

추가반응이 진행하는 것을 방지하

기 위해 신속하게 제거되어야 한

다 고압수세 와 일반세정을 반복.

하는 세정공정이 본 기술에서 부

식공정 다음으로 매우 중요한 공

정이다.

세정

보호막 제거 및

검사

세정이 끝난 후로스트 판유리는

보호막을 제거한 후에 외관검사

후 포장하게 검사된다.

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라 판유리 연속생산조라 판유리 연속생산조라 판유리 연속생산조라 판유리 연속생산조건건건건 시험시험시험시험. FROST. FROST. FROST. FROST

판유리 에칭용액 성분별 변화시험을 통해 목표제품인 유럽형 판유FROST FROST

리 제품과 동등 수준의 제품생산이 가능한 최적조성을 개발하였으며 년, 2005 6

월 월까지 시험과 함께 제조공정 및 설비개선을 통해 목표품질을 만족하는~9 PILOT

제품생산이 가능하였으며 우수한 경제성과 목표 생산성에 대해 충분한 검증이 가능

하였다 최종적으로 년 월 일 일까지 양산 시운전을 통해 제품에. 2005 10 5 ~20 8‘X10'

대하여 목표 생산성 이상인 평균 매 이상의 생산성을 확인할 수 있었다9 /HR .

연속생산조연속생산조연속생산조연속생산조건건건건 시험 생산 현황시험 생산 현황시험 생산 현황시험 생산 현황< >< >< >< >

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판유리 양산시험 사진판유리 양산시험 사진판유리 양산시험 사진판유리 양산시험 사진< FROST >< FROST >< FROST >< FROST >

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제 장 결론제 장 결론제 장 결론제 장 결론3333

본 사업을 통해 주 비봉유리를 기술지원한 결과를 요약하면 다음과 같다( ) .

강화유리의 제조에 있어 공정 및 품질 문제를 발췌하고 개선활동을 통해 공정의-

최적화 및 품질개선을 실시하였다.

열화상기 시스템을 도입하여 강화로에서 나타나는 유리의 온도편차를 분석하고-

이를 최소화하기 위한 공정개선을 통해 제푸의 파손방지에 의한 불량률 감소효과

및 품질향상을 가져왔다.

(*불량률 3.5% 1.2%)→

강화유리의 응력측정 및 분석평가를 스트레인 뷰어를 통해 실시하여 조건별 데이-

터를 확립하였다.

강화유리의 광학물성을 향상시키기 위해 측정시스템을 구축하고 이를 통- Reticle

해 강화유리 표면의 굴곡 을 정량적으로 분석하여 데이터를 확립하였다(wave) .

그 외 트랙커 시스템을 이용한 공정온도 측정 진단 실험실적 강화 시스템 구축- ,

을 통한 조건별 데이터를 파악하였으며 향후에도 계속적인 활용을 통해 공정개선,

및 품질향상에 기여할 수 있으리라 판단된다.

판유리의 에칭조건 재확립 및 연속생산을 위한 현장실험을 통해 양산기- FROST

술이 확립되었다.

(*양산 제조조건 기준 매2.4x3m 9~10 /hr)

아울러서 본 사업을 통해 구축된 여러 가지 분석평가 기술 및 시스템을 통해 향-

후 계속적인 개선 효과를 나타낼 수 있을 것으로 판단됨.

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