작업환경의 개선에 공헌하는 단열재 
‘Eco-therm’ 제안 한국특허 제10-1116187호 등록    

‘에코섬(Eco-therm)’은 최근 특히 높아져가는 에너지절약 의식 향상과 그 대처에 공헌이 가능한 제품이다. 일본특허 기술로 등록된 ‘에코섬’은 에너지전략, CO2 배출절감, 비용절감 등의 작업환경 개선에 공헌하는 단열재이다. 본 제품은, ㈜진우통상과, 일본의  M.INOVATION이 긴밀하게 협력하여 공급하고 있다.

서론         

일본의 M.INOVATION社는 리플로우 로 등 높은 온도를 발산하는 장치의 발열부(기계 운전에 영향이 없는 곳)에 부착하는 것으로, FA 제조 현장 등에 있어서 소비 전력 삭감과 공조 사용량(특히 냉방비)의 삭감(에너지 절약 효과), 또한, 작업장의 온도를 낮춤으로서 작업자들의 제감 온도를 낮춰서 쾌적한 작업을 실현하는(작업 환경의 개선), 신소재 단열재인 ‘에코섬(Eco-therm)’의 개발을 실행하였다.
본 제품의 특징을 간단하게 말하자면, 기계로부터 방출되는 복사열을 단열처리하여(열을 붙잡는다)라는 구조로서 로 내부를 보온함으로써 로 온도 유지를 위한 전기 사용량과 CO2 배출을 억제한다(15% 이상 삭감(실증 20~25%)).
본 원고에서는, 본 제품의 특색과 그 효과를 소개하겠다.

본 제품의 시공과 그 효과                           

간단하게 탈·부착 가능                      
본 제품의 대상이 되는 장치는 주로, 리플로우 로, 경화로, 에이징용 항온로(에이징용 항온로 ; 제품 및 프린트 기판 등 온도 내구 시험을 실행하는 로), 생산용 로 이며(※단, 생산용 로에 대해서는 대응 불가인 로도 있으므로 문의해 주시길 바란다), 단열하고 싶은 장치의 로 체 및 발열 부에 맞춘 부재료를 갖추고 있으므로, 온도에 맞춘 설계가 가능하게 되어있다. 또, 장치에 맞춰 작성한 단열재는 탈·부착 형식으로 되어 있기 때문에 사용자가 직접 탈부착 및 정비를 간단하게 실행할 수 있다.
순서로는, 우선 리플로우 로의 외장 커버를 벗긴다. 그리고 로 본체의 상부부터 측면으로 부착해 나가는데, 부착 부분은 곳곳에 특수 매직 테이프와 특수 밴드를 이용하게 만들어 두었다. 그리고 부착이 확실히 된 것을 확인하면 완료가 된다. 부착, 탈착의 소요 시간은 장치에 따라 다르지만, 약 30분에서 60분 정도 소요된다.
그림 1, 그림 2는 리플로우 로에 본 제품을 부착하기 전과 부착 후의 모습을 보여주고 있다.
 

실증 예       
표 1, 표 2, 표 3, 그림 3이 나타내는 것은 본 제품(에코섬, Eco-therm) 시공 후의 전장품 온도를 A社에서 실측한 것이다. 실증에 사용한 장치는 2010년 제조된 리플로우로써, 실증 기간은 2011년 5월 21일 오전 10시부터 5월 22일 오전 10시로 24시간이다.
표 2의 실증 데이터 결과에서는 ‘에코섬’의 장착으로서 23.4% 전력 삭감을 실현하고 있다. 또 그림 3과 같이, 내장된(커버 안의) 모터나 열전대, 배선, 전기부 재료 등 여러 전장품의 온도 상승을 억제함으로써 부품 수명을 연장시키고 또한 열로 인한 부품 트러블을 감소시키며, 리플로우 로나 경화 로에 있어서는 상부 로 본체 시공에 의해 상.하 로 본체시공과 동시에 에너지 절약 효과를 기대할 수 있게 되어있다.

그림 4 및 표 4가 나타내는 것은 장착 전과 장착 후의 개조 유무에 따른 온도차 비교 그래프이다. 측정 장소 실온은 22.5℃이다.
‘에코섬’을 시공하지 않은 경우 장치의 평균 온도는 38.8℃이고, 시공 완료 후 장치의 평균 온도는 33.5℃로서 최대 온도차는 8.2℃였다.
에어컨에 대한 효과는 하기와 같다(성적계수(Coefficient of Performance)에 따라 산출).

냉방능력의 SI단위 환산
1cal=4.18605J(Joule)
1J=1W·s 이므로,
1000kcal/h=10^6cal/3600s
= 4.18605*10^6W·s/36*10^3s
≒ 1162.8W=1.1628kW가 된다.

A社의 패키지 에어컨 냉방능력은 19,500kcal/h=19.5×1.1628kW=22.67kW이며, 또한 냉방 시 정격 소비 전력은 9.3kW이므로 COP(냉방 능력 또는 냉온방 능력/소비에너지)=22.67 /93.3=2.44가 된다. 예를 들면, 2kW 절감 되었다고 하면, 그만큼은 공조 전력의 삭감에 기여한다. 공조 설비의 성적계수(COP)를 2라고 하면, 2kW의 열부하를 실외로 내기 위해 1kW의 전력이 필요하다는 것이다. 따라서 2kW의 공조 부하를 삭감할 수 있으면 1kw의 공조 전력을 삭감 할 수 있는 의미이다. 즉, A社의 경우에는, 삭감된 전력 1kW 중 1/2.44≒0.4kW의 공조 전력이 삭감되었다는 결론이 된다.

실증 결과                     
그 실증 결과를 정리하면 다음과 같다.
① 시공으로 리플로우 로 본체의 보온을 실행하여 소비 전력을 삭감하는 것이 가능해졌다.
② 시공으로 로 체로부터의 복사열을 억제하는 것이 가능해졌다.
③ 외장 커버 부착 프레임(외장 커버와 고정연결 되어있는 리플로우의 경우) 시공 전의 온도는 55℃였으나, 시공 후는38℃가 되어 17℃ 낮아졌다. 이것으로, 로 본체에서 외장커버로의 전도열도 억제되는 것이 확인되었다.
④ 시공으로, 로 체로부터의 발열(방출열)을 억제하는 것이 가능해졌다.
⑤ 보온 효과가 향상되었으므로, 근접된 zone의 온도차가 종래보다 적어지지만, 이것은 프리히트 부분과 리플로 부분의 온도차가 현저하게 크게 설정할 경우이다. 이때에는, 그 Zone에 시공한 것을 벗기거나, 옵션(로 표면 냉각, ※하부에서 기술)을 사용하는 방법이 있다.
⑥ 시공 후, 기계의 특성에 따라 생산 중에는 설정 온도가 안정되나, 대기 중에 보온 효과가 향상되기 때문에 설정온도 보다 로 내의 온도가 높아지는 경우가 있다. 이 해결 방법의 일예로서, 대기 중에는 Zone의 Zone 내의 온풍을 발생시 키는 블로워 Fan의 회전 수를 억제하거나, 설정 조건을 바꾸는 것으로도 대응 가능하다.
⑦ 실증기에서의 내부 순환 온도(계측 제어 박스)는 많은 변화가 없었다. 외장 부분 측정에 있어서 외장 온도가 낮아져, 그 효과는 확인 가능하지만 기계 자체의 다른 열풍 발생(발열)로 인한 100% 효과는 나지 않았다. 내부(로와 외장부분)을 유동하는 열풍이 외장 커버를 뜨겁게 할 가능성이 있다. 기계에 따라서는 예를 들면 입구, 출구에 설치 되어있는 덕트로부터 고열이 방사되는 경우가 있다. 그럴 경우에는, 보수용 제품인 ‘에코섬 라이트(리플로우 로에서 나오는 배기덕트를 감싸는 단열재, 제작 사양은 에코섬과 동일하나 두께가 5mm, 10mm로 얇게 제작됨)’를 뜨거운 부분을 작업자 측에서(설계 상, 고온으로 설정해 둔 경우도 있기 때문에) 시공하면, 외장 온도는 저하되는 경우가 있다.

옵션              

냉각 시스템                  
앞의 내용과 같이, 본 제품은 시공하는 것으로 보온성이 높아져서 소비전력이 억제되어 에너지 절약에 공헌할 수 있으나, 그 개발 중에는 하기와 같은 문제 발생에 대한 지적도 있었다.
① 온도 설정 변환 시(높은 온도로부터 낮은 온도로 설정)에, 종래보다 시간이 걸린다.
② 중간 Zone(높은 온도와 주변 맞추기 및 높은 온도에 둘러 싸인 Zone)의 온도가, 높은 온도에 끌려가 설정 온도보다높아진다.
③ 리플로우 로 정지 후, 구정 안전 온도에 도달하기까지 시간이 걸린다.

여기에서 이 문제들을 해결하기 위해서는 리플로우 자체에 간단하게 냉각 시스템을 장착하는 것으로 로 본체 설정 온도를 컨트롤하는 시스템인 ‘리플로우 로 온도 냉각 장치’를 개발했다. 이 시스템은 로 내에 기체 등을 도입하지 않기 때문에, 로 내부로의 영향(질소 로의 경우는 질소 변화)이 없게 되어 있다. 이 실증으로서, 냉각 시스템 장치로 255℃ 설정(로 내 Fan은 ON 상태)의 안정 후부터 측정을 각각 시행하였다. 그 결과, 실장 개시 30분 후에 ‘에코섬’을 장착하지 않은 리플로우에서는 171℃까지 하강하여, ‘에코섬’을 장착한 상태인 것은 198℃까지, 그리고 냉각시스템을 장착한 것은 151℃까지 강하되었다. 이 냉각 시스템은 로 본체를 냉각하는 것이므로, 재가동 시에 온도가 상승하는 일이 없다.

하부 로 부분용                
더욱이 하부 로 부분용의 제품도 준비되어있다. 하부 로 체용 시공하는 일의 효과에는 주로,
① 하부 로 부분으로부터 기계 내장 제어판으로의 열 전도가 낮아진다.
② 하부 로 부분부터의 분진 발생에서 동반되는 단열재 노후화를 방지한다.
③ 하부 로 부분 접속 전장품 온도 상승 방지가 기대된다.

그 외                   
더욱이 옵션으로서, 운전 대기 중(리플로우 로 생산의 없을 시, 블로워의 회전을 낮추거나 온도를 약간 낮춰 전력 소비를 줄이고 생산을 대비하는 상태) 및 휴지 중(리플로우 로 생산이 없을 때, 리플로우 로를 정지시켜 다음 생산까지 리플로우 로를 정지시키는 상태)에 로 체를 보온하고 재가동하는 ‘로 체 히터’, 설정 온도 승하시 외부 공기를 로에  빨아드려 로 체 표면의 온도를 낮추는 ‘로 체 냉각 시스템’, 클린 룸 대응용 ‘에코섬 MAX(재료 검토 중)’가 있다.

마침                   

이상과 같이, 본 제품은 금일 특히 높아져가는 에너지절약 의식 향상과 그 대처에 공헌이 가능한 제품이라고 생각된다. 더욱이 본 제품은, 한국 진우통상과, 일본의 M.INOVATION이 긴밀하게 협력하여 공급하고 있다. 제품 및 기술적인 문의에 대해 성심성의껏 응대하고 있으니 상담신청을 하시길 바란다.