적용분야

열 강화(템퍼링)는 이 산업 분야에서 많은 기업들이 정기적으로 사용하는 공정 중 하나입니다. 이 공정은 유리 후가공, 건축용 유리, 안전유리, 유리 디자인 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 일반적으로 강화라고도 불리는 강화 안전유리의 열 강화 공정은, 이렇게 처리된 유리 판의 굽힘 강도를 200 N/mm²를 초과하는 수준까지 높여줍니다.

이러한 열처리는 유리 판의 열충격 저항성을 향상시킵니다. 열 강화 공정에서는 먼저 가열로에서 유리 판을 약 620~670 °C의 변태점 이상으로 가열합니다. 그 후 표면을 매우 빠르게 냉각시키는데, 이는 보통 냉각 구간에서 차가운 공기를 불어넣는 방식으로 이루어집니다. 이 전체 공정은 냉각이 시작될 때 유리 판 전체의 온도가 변태점 이상으로 균일하게 유지되고 있는지에 크게 좌우됩니다. 만약 그렇지 않을 경우, 유리 내부에 과도한 인장 응력이 발생하여 판이 파손될 수 있습니다. 가열 과정에서 유리 표면 전체가 올바른 온도에 도달했는지는 적외선(IR) 측정 없이는 확인할 수 없습니다.

기존에는 강화유리의 온도를 파이로미터나 적외선 라인 스캐너를 사용해 상부에서 측정해 왔습니다. 그러나 이러한 방식은 방사율이 낮은 코팅 유리의 경우 적외선 반사율이 매우 높다는 단점이 있습니다. 그 결과 생산 라인 상부에 설치된 기존의 파이로미터나 라인 스캐너는 실제 온도가 아닌 잘못된 온도를 측정하게 됩니다. 또한 강화로 출구 상부의 주변 온도는 설치된 장비의 허용 작동 온도를 초과하는 경우가 많아, 적용 범위를 제한하고 측정 정확도를 떨어뜨리며 설치 자체를 어렵게 만듭니다.

BUGIS(Bottom Up Glass Inspection System)는 강화 공정 중 유리 판의 온도를 모니터링하고 측정하기 위해 설계된 첨단 솔루션입니다. 이 시스템은 하부에서 상향식으로 측정하는 독특한 방식으로 Low-E 유리 코팅으로 인한 문제를 효과적으로 해결합니다. 강화 라인 하부에 설치된 두 대의 적외선 이미저를 활용함으로써, BUGIS 시스템은 코팅되지 않은 고방사율 면에서 유리의 온도를 정확하게 측정할 수 있습니다. 이러한 구성은 코팅 유리 표면의 관측 각도에 따라 달라지는 방사율 변화를 극복하여, 신뢰할 수 있고 재현성 높은 온도 측정을 가능하게 합니다.

Optris는 최종 제품의 품질을 좌우하는 정밀한 온도 준수를 보장하기 위해 이 최적의 솔루션을 개발했습니다. 이는 단순히 절대 온도 값의 정확성뿐만 아니라, 유리 전체 표면에 걸쳐 가능한 한 가장 균일한 온도 분포를 달성하는 것을 포함합니다.

기존의 측정 방식과 달리, BUGIS 시스템의 가장 큰 장점은 정밀한 온도 측정이 가능하다는 점입니다. 정확한 온도 모니터링은 강화 공정 중 가열과 냉각이 균일하게 이루어지도록 보장함으로써 유리 제품의 품질을 유지하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 또한 이 시스템은 특히 에너지 효율 건축물에 사용되는 Low-E 유리 생산에서 중요한 에너지 효율적인 제조 공정에도 기여합니다. BUGIS 시스템은 컴팩트하고 사전 조립된 설계로 되어 있어, 기존 유리 강화로에 레트로핏 형태로도 쉽게 설치할 수 있으며, 이를 통해 설치 시간과 비용을 모두 절감할 수 있습니다.

BUGIS 시스템의 측정 방식은 유리 온도 측정에 최적화된 7.9 µm 분광 응답 특성을 가진 두 대의 VGA 적외선 이미저(Optris PI 640i G7 또는 PI 450i G7 등)를 사용하는 것이 특징입니다. 이 적외선 이미저는 최대 4.3m의 스캔 폭에 대해 최대 1,600픽셀의 고해상도 라인 스캔을 제공하며, 최대 시야각은 111°에 이릅니다. 시스템은 유리 표면 전반의 온도 분포를 포착하고, 이를 기반으로 유리 표면 면적을 계산합니다. 적외선 카메라는 USB 인터페이스를 통해 PC와 연결되며, Optris에서 제공하는 PIX Connect 분석 소프트웨어를 사용해 데이터를 처리하고 분석합니다.

PIX Connect 소프트웨어는 열화상 이미지를 실시간으로 분석하며, 포괄적인 기록 및 평가 기능을 제공합니다. 가열로 바로 옆에 설치된 컴퓨터는 시각화 기능이 통합된 품질 관리 수단을 제공하여 매우 편리합니다. 또한 BUGIS 시스템은 가열로의 PLC와 통신할 수 있어, 작업자가 유리가 가열로를 빠져나올 때의 온도 분포와 기타 중요한 정보를 직접 확인할 수 있습니다. 거짓색(false color) 표시 기능을 통해 온도 분포를 빠르게 파악할 수 있으며, 요구 수준에 미치지 못할 경우 가열로의 가열 조건을 즉시 조정할 수 있습니다.

BUGIS 시스템은 강화 공정 중 유리 품질을 유지하는 데 필수적인 정밀한 온도 분포 분석을 가능하게 하는 고해상도 이미징 기능을 갖추고 있습니다. 또한 노출 시간이 최소 90마이크로초에 불과한 초고속 파이로미터와 디지털 제어식 렌즈 보호 시스템을 통합하여, 유리 파손으로부터 장비를 효과적으로 보호합니다.

Low-E 유리는 적외선 측정 기술에 있어 큰 도전 과제를 안겨줍니다. 복층 단열창에 사용되는 Low-E 유리는 한쪽 면에 방사율이 매우 낮은 코팅이 적용되어 있어, 겨울철에는 열 손실을 줄이고 여름철에는 태양 복사로 인한 실내 가열을 최소화합니다.

Optris의 하부 상향식 유리 검사 시스템(BUGIS)은 이러한 문제를 해결하며, Low-E 유리의 품질 관리에서 핵심적인 역할을 수행합니다. 강화 라인 하부에 장착된 두 대의 적외선 카메라를 사용함으로써, 시스템은 코팅되지 않은 고방사율 면에서 유리의 온도를 지속적이고 정확하게 측정할 수 있습니다.

BUGIS 시스템의 효율성을 더욱 높여주는 요소는 응답 시간이 단 90 µs에 불과한 초고속 Optris CTlaser 4M 파이로미터로, 이 역시 라인 하부에 설치됩니다. 디지털 제어식 렌즈 보호 시스템(DCLP)과 함께 사용됨으로써, 적외선 카메라와 파이로미터는 유리 파손으로부터 안전하게 보호됩니다. DCLP는 측정이 이루어지지 않을 때 액추에이터를 통해 금속 커버를 파이로미터나 적외선 카메라 앞에 이동시켜 장비를 보호하는 방식입니다. 이를 통해 광학부 청소를 위한 유지보수 주기가 크게 연장되며, 추가적인 압축공기 세정이 필요 없어집니다.

Optris는 하부 상향식 유리 검사 시스템(BUGIS)을 두 가지 버전으로 제공합니다. 고해상도 모델인 GIS 640i G7과 고성능 모델인 GIS 450i G7이 그것입니다. 두 시스템 모두 유리 강화(템퍼링) 라인에 쉽게 설치할 수 있도록 사전 조립된 상태로 제공됩니다. 공급 범위에는 적외선 카메라, 파이로미터, 셔터 시스템, 모든 전자 및 제어 구성 요소가 포함된 컴팩트한 제어 캐비닛, 그리고 필요한 모든 케이블이 포함되어 있습니다. 이를 통해 Optris BUGIS는 유리 생산 공정에서 정밀하고 효율적인 온도 측정을 위한 완전한 통합 솔루션을 제공합니다.