판유리 가공의 품질을 좌우하는 면가공의 중요성 확대

건축의 변화와 함께 건축물에서 가장 중요한 소재로 적용되는 판유리 제품도 고기능성의 다양한 맞춤형 제품으로 변화해가고 있다. 

판유리가공 시장에서의 가장 큰 변화는 가공의 다양성을 바탕으로 보다 정밀한 가공을 통한 가공의 품질을 높여야 한다는 점이다. 다양한 모양과 용도에 기능까지 완비한 유리의 적용은 점차 늘어나고 있으며 이러한 유리의 가공 중요성은 날로 높아지고 있다. 정확한 유리의 가공은 완제품으로서의 품질을 높이고 수명을 길게 해주며 유리가 가지고 있는 투명성을 바탕으로 한 장점을 최대한 살려줄 수 있는 기초적인 부분이다. 과거 유리는 적용되는 분야가 한정이 되어 있었고 단순히 자르고 끼우고 붙여서 적용을 했던 것에 반해 최근에는 유리의 사용 용도는 큰 폭으로 넓어지면서 단순가공을 벗어나 다양한 가공을 요구하고 있는 수준이다.

단창, 거울등에 적용되던 유리가 이제는 건축용 복층유리, 강화유리, 접합유리와 실내외용 인테리어유리등 건축용 유리와 제품, 산업, 전자등 다방면에서 쓰임새와 용도가 확대되면서 유리의 가공기술도 빠른 속도로 발전하고 있다. 흔히 유리가공이라 하면 복층유리나 강화유리, 접합유리를 비롯하여 창호 완제품등 완성된 제품에 대해 복층유리 및 강화유리, 접합유리등의 제작과정의 가공만을 많이 생각한다. 

하지만 유리가공에 있어서 가장 기본적이고 중요한 가공은 최초의 생산된 판유리를 절단, 연삭, 연마의 과정을 거쳐 제품으로 적용이 될 수 있게끔 만드는 과정이다. 가장 기본적인 가공에서 완성품의 품질을 좌우하며 세밀하고 정밀한 가공을 통해 정확한 적용이 이뤄졌을 때 고품질을 유지할 수 있다. 

유리가공의 기초가 될 수 있는게 판유리의 면취가공이다. 면취가공은 판유리를 절단한 후 날카로운 절단면을 연마와 연삭을 통해 부드럽게 가공해주는 가공방법이다. 유리자체가 외부로 노출되어 있을 시, 면가공을 해주지 않으면 베임사고를 당할 수 있고, 유리의 특성상 모서리나 끝부분이 약하기 때문에 파손의 위험도 존재한다. 기본적으로 인테리어 유리에서 유리끼리 연결되거나 유리만 적용되는 제품에는 면가공을 해줘야 하며, 최근에는 틀에 끼워 적용되는 제품에도 면가공을 했을 시 오랫동안 높은 품질을 유지할 수 있어 면가공의 중요성은 높아지고 있다.

판유리 면가공의 핵심, 연마와 연삭이 가공의 품질 좌우

유리의 4면을 가공하는 방법을 연삭(grinding)과 연마(polishing)라고 표현한다. 크게 합쳐서 연마가공 작업이라고도 하며 연삭은 거친연마, 연마는 미세연마로 표현하기도 한다. 

연삭은 숫돌을 고속으로 회전시켜 피절삭물 표면을 미세한 가루로 제거하는 정밀 마무리 법을 말한다. 마무리 면의 거칠기는 보통, 최대 높이 3㎛정도 이하이지만 입도가 미세한 숫돌을 사용하면 최대 높이 0.1~0.3㎛의 경면 마무리를 할 수 있다. 연마는 고체의 표면을 다른 고체의 모서리나 표면으로 문질러 매끈하게 하는 것이며 연마재를 사용해 연마의 효율을 높일 수 있다. 연마는 뜻이 광범위하여, 연마숫돌에 의한 연삭(硏削)도 이에 포함하기도 한다. 

이 경우, 연마된 면이나 연마 부스러기도 본래의 재질조직이 그대로 남아 있다. 본래의 조직이 그대로 남지 않고, 망그러지는 경우에는 이것을 탁마(琢磨)라고 한다. 유리면의 연마작업은 이에 속한다. 탁마작업용 기계로는 래핑머신·호닝머신 등이 있다. 표면을 문질렀을 때, 연삭도 아니고 탁마도 아닌 경우가 있는데, 이것을 연마라고 할 때도 있다. 따라서 연마라고 했을 경우에는 연삭·탁마·연마를 포함해서 말할 때와 좁은 뜻의 연마를 말할 때가 있다.

2개의 면을 비벼 댈 때, 어느 쪽이 먼저 평평해지는가 하는 문제는 비벼 대는 물질의 굳기가 아니고 녹는점이 낮은 쪽이 먼저 평활해진다. 연마할 때에는 2개의 면 사이에 산화철·산화크롬·산화알루미늄·탄화규소·산화망가니즈 등의 가루를 물에 섞어 개재(介在)시켜서 연마작업의 능률을 올리는 것이 보통이다. 이 개재물을 연마재라고 한다. 또 전해연마라는 방법도 있는데, 이것은 전기도금과는 반대로 전기분해로 금속 표면을 매끈하게 하는 방법이다. 표면을 매끄럽게 하는 결과는 연마와 같지만, 그 기구는 전혀 다르다. 

이렇듯 유리의 연마가공 작업은 거친 연마(grinding)와 미세연마(polishing)으로 나눌 수 있다. 후자를 거울 연마라고도 한다. 유리판에 다이아몬드, 용융 알루미늄이나, 규석, 가넷등 연마용 분말을 물과 섞어서 그 위에 회전판을 올려놓고 회전시켜 유리표면의 요철을 제거한다. 연마용 분말을 크기가 큰 것부터 작은 것으로 바꾸면서 요철을 줄여나간다. 끝마무리로 미세 연마를 할 경우에는 0.03-0.3nm 정도의 Fe2O3, CeO2, ZrO2, Al2O3등 분말을 연마용 분말로 사용한다. 

일반적으로 판유리에서 연삭과 연마는 면작업이라하며 면취기나 각면기등을 통해 면을 가공한다. 면가공에 있어 각각의 용도에 맞게 휠을 적용하고 거친연마나 미세연마에 맞게 작업을 진행해야 한다. 면부분을 매끄럽게 하면서 광까지 낼 수 있는 작업을 통해 거친 유리면이 깨끗하게 가공을 이룰 수 있다. 판유리 가공용도에 맞춘 면가공 작업은 판유리 가공완성품의 품질을 좌우한다. 정확한 면가공은 면을 부드럽게 해줄 뿐만 아니라 유리 모서리 부분의 취약점을 보완해주고 충격에 의한 파손등을 방지해주는 효과도 높다.

면가공의 자동화 시스템 도입 확대 및 가공 품질 향상

판유리의 면가공은 과거 수작업을 통해서 연마휠로 유리를 갈아내는 만들었다면, 유리가공 기술을 발달로 현재는 각면기 및 면취기, 이도면취기등 다양한 가공 기계를 통해 보다 정밀하고 깨끗한 가공이 가능해졌다. 

모든 판유리 가공의 핵심 기초 가공 파트인 면가공 파트는 수직형 각면기 및 면취기, Q면기, 수평 4면 페퍼면취기, 양각면면취기, 강화유리 전처리 설비인 수평형 이도면취기, 수직, 수평형 CNC면취설비등 다양하다. 기본적으로 면가공은 유리의 다양한 사이즈의 가공과 더불어 공간을 효율적으로 활용하기 위해 수직형 면가공 설비들이 주류를 이루고 있다. 수평형 양각면기는 일정한 사이즈의 제품을 빠르게 생산하기 위해 많은 도입이 이뤄졌으며 샤워부스나 난간유리등 정해진 사이즈의 대량생산이 필요한 제품에 맞춤형 가공 시스템으로 각광을 받아왔다. 

최근 면가공의 자동화 시스템 도입의 확대는 기초 면가공의 특성에서 이유를 찾을 수 있다. 면가공은 기본적으로 기계와 작업자의 숙련도가 중요한 부분을 차지한다. 수직형 면가공설비의 유리를 투입시키면 면가공이 진행되고 작업자가 가공할 면에 따라 여러번 반복 투입하여 작업을 완료한다. 이 때 작업자가 정확한 기계 세팅과 면의 가공 상태를 파악하고 가공을 조절하기 때문에 작업자의 숙련도가 면가공의 품질과 직결된다. 수직형 면가공설비의 가장 큰 문제점은 작업시간이 많이 걸리고 작업자들이 인력이 많이 들어간다는 점이다. 주로 인테리어유리를 가공하는 소규모 가공공장에서 좁은 공간을 활용하여 설치 후 다양한 맞춤형 유리의 가공의 효용성이 높은 가공구조이다. 

최근 면가공의 변화는 자동화시스템의 도입에서 시작된다. 판유리가공에서 효율성을 높이기 위해서는 인입부터 입출까지 자동화 시스템을 통해 빠른 가공을 실현하는 방법이다. 면가공 파트에서 생산성이 떨어지면 이후 복층, 강화, 접합등의 연계가공도 속도가 떨어질 수 밖에 없다. 면가공의 자동화시스템의 핵심은 수직에서 가공하는 것을 수평으로 라인화 시켜 연속작업이 가능하게 하는 방법이다. 가장 효율적인 가공시스템이 양각면면취기를 활용하여 자동화라인을 구성하는 것이다. 

과거 양각면면취기는 샤워부스등 주력 가공품에 따라 도입되었고, 면폭도 크지 않았다. 최근 공급되고 있는 양각면면취기는 면폭을 키운 점보사이즈 제품이 공급되고 있다. 폭 3,000mm까지 자동으로 면을 가공할 수 있어 보다 다양한 가공의 효율성이 높아지고 있다. 자동화시스템의 핵심은 인입부터 입출까지 한번에 4면의 가공이 진행되어야 하기 때문에 양각면면취기 2대를 L자형으로 배치하여 2개면씩 4개면을 한번에 가공하는 시스템이 각광을 받고 있다. 

양각면면취기의 대형화 변화는 단순히 면폭만을 키우는 것이 아닌 가공의 품질을 높이는 방향으로 변화를 거듭하고 있다. 유리의 투입에서부터 유리의 두께등 상태를 자동으로 읽고 그에 맞는 가공을 진행하게 변하고 있다. 면폭을 키웠을 때 문제가 될 수 있는 부분은 가공의 오차가 생길 수 있다는 점이다. 유리의 사이즈가 커지면 유리의 모서리에서 반대쪽 모서리까지 길이가 길어지고 대각공차에 의한 오차가 생길 수 있다. 

기계를 오래 가공하보면 가공의 휠 부분이 점차 눌리고 밀리면서 오차가 점점 커진다. 일정하게 가공하는 것처럼 보여도 양쪽 끝의 가공이 직선으로 일정하지 못하게 가공의 품질을 떨어트리는 요인이 될 수 있다. 양각면면취기의 대형화와 자동화는 정밀도를 핵심사항으로 가공의 품질을 높이는 노력이 필요하다.

정밀가공을 위한 CNC면취가공 설비 도입 확대 

판유리 면가공의 변화는 자동화시스템과 맞물려 가공의 품질을 높이고 속도를 향상시키는 방향으로 변화하고 있다. 판유리 가공공장의 대형화는 종합가공을 기반으로하고 있으며 재단에서부터 면가공, 복층, 강화, 접합에 이르기까지 효율적인 연계가공을 통해 빠른 가공을 실현하는 것이 경쟁력을 높이는 길이다. 기존의 수직형 면가공 설비들이 가공방향에 맞춰 수평형에 자동화라인을 구축하는 방향으로 변화하는 것도 가공품질과 효율성을 높이기 위한 변화이다. 

유리의 대형화와 더불어 이형등 다양한 형태의 면을 정확하게 가공하기 위해서는 정밀도가 우수한 CNC면취가공설비가 필요한 부분이다. CNC면취가공 설비는 기본적으로 수평형이 설비가 다수를 차지하며 수직형 설비도 도입되고 있다. 대형사이즈의 유리에서부터 소형사이즈, 이형등 다양한 유리의 면가공을 오차없이 정밀하게 가공할 수 있어 품질을 향상시킬 수 있는 방법이다. 특히 직선형태가 아닌 곡선이나 이형형태의 면가공에서 탁월한 성능을 발휘한다. 

건축에서 유리의 적용이 보다 다양해지고 있는 시점에서 정확한 면가공은 기본적인 품질을 높이는 방법중에 하나이다. 이를 위해 CNC면취설비는 유리의 사이즈나 두께에 상관없이 한번에 깨끗한 면가공을 연출하기 때문에 경쟁력을 높일 수 있는 계기가 되고 있다. 이 외에도 강화유리의 전처리 설비로 이도면취기의 공급은 기본 사양이 되어가고 있다. 강화전 면가공의 진행은 강화 및 제품의 품질을 높이는 계기가 된다. 현재 이도면취기는 4헤드 이도면취기가 개발되어 공급되고 있어 한번에 4개면을 가공하고 바로 강화로로 투입되어 빠른가공을 실현하고 있다. 

면가공의 자동화시스템은 가공속도의 향상으로 생산시스템의 효율성을 높이고 인건비를 줄이며 가공품질을 높이는 계기가 되어가고 있다. 면가공도 전체 가공시스템의 중요한 일부분으로 파악하고 보다 효율적인 자동화 및 정밀가공 시스템이 연계될 수 있도록 하는 것이 경쟁력을 높일 수 있는 방법이다.

기사출처 : 유리신문