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상담의뢰서

[김명호의 PPS Letter] CnsPPT 2019 고기능성 필름개발을 위한 압출 실무과정 안내 {08.27(화)-28(수)}

mke | 2019.08.19 10:43 | 조회 453
안녕하십니까? 

플라스틱 엔지니어 김명호 입니다. 

일본 정부의 소재·부품 수출 규제와 미중 무역분쟁 등, 한반도를 둘러싼 국제 정세는 그야말로 총성 없는 전쟁과 다름 없는 것 같습니다.  
대일 무역 역조 현상이 두드러지는 화학소재부품 업계의 종사자로서, 기관총을 앞에 두고 죽창을 들고 달려나가고 있는 것은 아닌가 하는 불안감은 저 혼자만의 걱정일까요?  답답한 마음 금할 길이 없습니다.  
 
휴가를 다녀오신 분들, 그리고 휴가 중인 분들께 인사의 첫머리를 부정적으로 시작하게 되어 죄송합니다. 하지만 각자 다양한 의견과 고민을 가지고 계시더라도 한 가지 분명한 것은 대한민국의 진정한 발전을 원하는 마음은 모두가 같을 거라는 사실이겠지요. 우선순위와 방법론은 다를 수 있겠지만, 각자의 자리에서 할 수 있는 일들을 전략적으로 해 나갈 수 있기를 소망 합니다. 

그 동안 Flex Film Line Workshop (F2L 워크샾)으로 운영되어 오던 전문 압출 강좌를 8월 27일, 28일 양일간 개최합니다. [상세 하기 안내문 참조]

압출 사출 등 플라스틱 가공 공정은 독일을 제외하고는 전세계 어디에서도 학교에서 정규 과정으로 가르치는 곳은 매우 드문 것으로 알고 있습니다. 학교에서 이동현상, 레올로지, 열전달, 고분자 물성 등의 기초 이론은 배울 수 있지만, 현업에 필요한 전문기술과 지식은 졸업 후 회사 내부의 교육 과정이나 외부 전문 과정을 통해서 함양해야 하는 것이 일반적인 것으로 이해하시면 됩니다. 
필름 공정은 일정한 품질의 용융 소재를 연속적으로 생성하여 폭 방향으로 균일하게 배치할 수 있는 기구의 조합인 압출기와 ,T-다이의 조합에 의해 제품 생산이 이루어지고 있습니다. 저희 압출분소에 구축된 Flex Film Line을 활용한 이번 실무 워크샾이 필름 공정 현장 교육의 좋은 기회를 제공해 드렸으면 합니다. 

진작에 대비하여 피했어야 했을 금번 한일 무역전쟁을 플라스틱 산업 입장에서 바라보자면, 크게 아래의 두 가지 측면을 고려해야 할 것 같습니다. 

1. 기존의 대외 무역 역조 품목의 기술 강화 (일본 수입 품목이 전체의 65% 차지)
2. 화이트리스트 제외로 인한 전략물자 수출 규제 해당 품목에 대한 기술 개발

1. 항과 관련하여, 100대 무역 역조 품목 리스트 [첨부 참조] 중 플라스틱 산업과 관련된 항목은 
"이차전지 분리막, 전자파 차단용 필름, 즉석사진필름, TAC 필름, 내후성필름, 폴리이미드 필름, 편광판, PET호보 필름, HEPA 필터, 카메라 렌즈, LCD 광확산 필름, 폴리카보네이트 필름, PMMA, 토너" 등의 thermoplastic과 
"포토레지스트, 투명코팅용 바니쉬, 포토마스크, 레지스트 잉크, 접착제" 등의 thermoset plastic,  새로운 돌파구 "silicone polymer" 등이 관련됩니다.  
그리고, 최근 보강재로 영역을 확대하고 있는 탄소섬유 등을 포함하면, 플라스틱 관련 물품이 전체 135억불 가운데 25% 정도를 차지하고 있어서 화학 부품.소재 분야의 기술 취약성을 잘 보여주고 있습니다. 

2. 항과 연관된 일본 전략물자 통제 품목 중 필름과 관련된 항목을 살펴보겠습니다. 현재 여러 경로로 circulation되고 있는 산업통상자원부의 159개 품목 자료에는 " 비스마레이미드, 방향족 폴리아미드이미드, 방향족 폴리이미드, 방향족 폴리에테르이미드, 폴리아리렌케톤, 폴리아리렌술피드 또는 폴리비페닐렌에테르폰", "불화 폴리이미드 또는 불화 포스파젠" 등과 같이 소재 이름만이 표기되고 있는데, 언뜻 보기에는 소재가 규제 대상인 것으로 인식될 수 있으나, 실제로 일본 규제 리스트 자료를 자세히 살펴보면, 두 품목 모두 "판, 막대, 필름, 시트, 덩어리, 관, 선, 액체, 펠릿, 과립 및 분말 형태이며, 가공하는 것을 말한다."라고 정확하게 기술되어 있습니다. 

종합적으로, 이러한 기술적 역조 품목들을 잘 살펴보면, 원료 소재가 그대로 수입되는 것이 아니고 필름, 시트 등으로 가공된 제품이 반제품의 형태로 수입되는 것을 알 수 있습니다. 
하지만, 플라스틱 업계에서 종사하는 우리들조차도 이러한 내용을 자세히 잘 살펴보지 않으면, 대상 품목이 소재인 것으로 여기고, 가공된 형태의 제품들은 국내에서 문제 없이 생산이 되는 것으로 알고 있는 경우가 많습니다. 흔히 보이는 얇은 사탕 포장지 같은 하찮은(?) 물품에서부터 다양한 기능성 부품이나 필름에 이르기까지 수 많은 기능성 플라스틱 제품들이 거의 대부분 수입되고 있는 것이 사실인데도 말이지요.

이런 핵심소재부품 분야의 무역 역조 문제를 해결하기 위해서는 <생산성 향상>과 <수율 향상>을 그냥 현장에서 '알아서', '잘', '저절로' 달성되는 생산활동으로 인식하는 것이 아니라, '별도의 투자'와 '체계적인 개발'을 통해서만 달성할 수 있는 기술의 핵심으로 보는 인식의 전환이 이루어져야만 합니다. 그래야만 상기 역조 부품들의 기술 경쟁력을 확보하고, 일본이 휘두르는 칼날을 효과적으로 방어하면서 우리가 협상력을 가지고 나아 갈 수 있게 될 것입니다. 

무역 역조 품목들의 해외 수입 의존도가 높았던 것은 우리가 공정의 경제적인 측면 (생산성)과 제품의 품질 (quality and yield)가 기술 경쟁력의 핵심임을 뚜렷하게 인식하지 못했기 때문입니다. 그동안 우리는 사회 전반적으로 '생산(양산) 기술의 확보' 를 현장 근로자 (technician)들이 일상적으로 수행해야 하는 활동으로만 치부해 왔습니다. 실제로, 문제해결을 위해서 생산 현장에 투입되는 석, 박사 전문 인력들이 현장에 적응하지 못하고, 결국 연구소와 현장이 따로 놀게(?) 되는 현상이 이러한 상태를 반증 하는 것이 아닐까 합니다. 

많은 전문가들이 우리나라가 급격한 경제성장으로 인하여 그 과정에서 체계적이고 세부적인 것들을 준비하지 못한 것이 원인이라고 지적합니다. 이를 조금만 자세히 들여다보면, 한국 사회는 선진국들이 경험했던 산업화 경험이 없었기 때문에 그 과정(가내수공업 => 공장제 수공업 => 공장제 기계공업으로 이어지는 일련의 과정)을 통한 MEMES('인터넷 밈'과는 다른 개념, Richard Dokins이 '이기적 유전자'에서 사용했던 개념)이 사회에 생성되지 못했습니다. 따라서, 소량 생산에서 대량 생산으로 넘어갈 때 발생하는 차이와 필요한 과정, 기술, 소요 비용 등을 사회적으로 이해하지 못하고 있기 때문에 일본이나 독일과 같은 제조 선진국에서 핵심으로 생각하고 있는 '생산 기술'에 대한 인식이 부족한 것이라고 좀 더 구체적으로 설명할 수 있겠습니다. 
이유가 어디에 있든지 간에, 지금부터라도 이러한 사회적 인식을 분명히 하지 않으면, 그 동안 그나마 뛰어난 개인의 우수성에 의존하여 쌓아온 (투자하지 않고 쉽게 카피캣 방식으로 얻어온) 대량 생산 기술노하우를 여전히 하찮게 여기게 될 것이고, 축적된 경험의 기술자들을 보호(대우)하지 않고, 그 결과 경쟁국과도 아무 생각 없이 노하우를 공유하게 되는 지난 과오를 똑같이 되풀이하게 될 것입니다. 제품 고도화를 통한 세계 일류 제품 생산, 한국 화학소재부품 산업의 도약이 멀어질 것임은 두 말 할 것 도 없고 말이지요.  

안타까운 마음에 또 장설을 늘어놓아 죄송합니다. 

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각설하고,

경험을 통해 아시는 바와 같이 필름생산 공정은 1) 공정의 단순성, 2) 높은 생산성 필요, 3) 스케일업 문제가 맞물려 기술의 축적을 어렵게 하고 있습니다.  실험실에서 낮은 생산량으로 개발을 수행하여 기기의 설계 변경을 제안하더라도 그 기술이 높은 생산성의 양산 공정에 그대로 적용될 수 없음은 지난 10년 간 많이 경험하셨을 것입니다. 
그래서 혹자는 소형 랩 실험기 (small size lab extruder)와 파일롯 압출기 (pilot extruder)가 필요 없고 양산기에서 직접 기술을 적용해야 한다고 이야기 하고 있습니다. 
반문 하겠습니다. 그렇다면, 랩이나 파일롯 단계 없이 양산기에 직접 기술을 적용하여 성공하신 적이 있으신지요? 만일, 그런 경우가 있다면, 아마도 30% 미만의 생산성 향상을 얻으셨을 것이고, 또 그 결과를 얻기까지 소요된 비용을 계산해 본다면 그야말로 상당한 비용을 지불하셨을 것입니다. 

랩에서 양산화에 이르는 압출공정 기술 개발에 이용되는 세 단계의 실험 설비를 간단히 정리해 드리겠습니다. '소형 랩압출 라인 (small size laboratory extrusion line)', '소형 파일롯 압출라인 (pilot size extrusion line)', '파일롯 공정 압출라인 (pilot process extrusion line)'의 세 단계입니다. 이 단계들을 거친 후, 제품의 양산이 이루어지게 됩니다. 

1) 소형 랩압출라인 (small size laboratory extrusion line)은 실험실에서 100g 내외의 소량 합성된 소재를 이용하여 압출 성을 평가하여 제품화가 가능한 수준인지를 확인하는 설비입니다.  안정화까지 상당시간이 소요되어 많은 양의 소재가 소요되는 압출 공정 개발 비용을 생각할 때 '초기 연구 시 제품 성형성을 스크리닝' 할 수 있는 최적의 기기라 할 수 있습니다.

2) 소형 파일롯 압출라인 (pilot size extrusion line)은 필름 시제품 생산용 설비로서 60mm 미만의 압출기를 사용하여 샘플을 생산할 수 있을 뿐, 양산 스케일업 정보를 얻을 수는 없습니다. 그 이유는 압출 기술자들이 한결같이 얘기하는 바와 같이 60mm 미만의 압출기와 60mm 이상의 압출기에서 나타나는 현상은 전혀 다르기 때문에 60mm 미만의 압출기에서 획득한 경험을 대형 생산설비에 적용하는 것은 불가능하기 때문입니다.
   
3) 파일롯 공정 압출라인 (pilot process extrusion line)은 일반적으로 60mm 이상의 압출기를 사용하는 양산 공정에서 필요한 정보(스케일업 information)을 얻기 위해서 사용하는 스케일업 연구용 설비입니다. 위에서 설명드린 바와 같이, 이 단계에서는 현저한 압출 현상의 차이를 보이는 변곡점인 압출기 직경 60mm 정도의 설비를 이용해야만 합니다. 60mm급의 압출기와 더불어 추가 양산 설비 부품 - melt filter, static mixer, gear pump등 각각의 component의 특성을 파악하여 양산 설비 적용 가능성을 테스트 할 수 있는 설비 로 구성이 됩니다. 

CnsPPT의 한남대 압출분소에 설치된 Flex Film Line의 main extruder를 60mm로 설계한 이유가 바로 여기에 있습니다. 양산라인 공정에 적용할 설비를 사전에 테스트하고 양산 스크류에 필요한 특성을 평가하기 위한 압출라인의 구축, 그것이 F2L의 진짜 설계 이유입니다. 

그동안 F2L을 왜 그렇게 크게 설계해서 사용에 제약을 두도록 했느냐에 대한 대답을 이제야 드릴 수 있습니다. F2L은 필름 양산 시 생산성 향상과 수율 향상을 함께 고민할 수 있도록 설계된 설비입니다. 

금번 F2L workshop에서는 이러한 F2L의 재원과 기능을 좀 더 자세히 설명 드리고 함께 연구할 수 있는 것이 어떤 것인가를 고민하는데 단초를 제공하는 시간으로 삼겠습니다.  또한 필름 캐스팅 공정 이외의 압출 공정에 기본적으로 필요한 지식을 향상시킬 수 있도록 강좌를 구성했습니다. 
'눈에 보이는 압출 공정 - See-through Extrusion Education'이 저희가 제공하고자 하는 교육의 목표입니다. 

본 과정을 3년 이하의 압출 초년생에 해당하는 분들이 듣는다면 좀 어려울 수 있습니다만, 압출 전반에 대해 사전에 폭 넓게 이해하고 업무를 추진할 수 있도록 지식을 제공해드릴 것입니다. 
강좌의 구성은 5년 이상의 압출 유경험자들이 현업을 정리하고 본인들이 담당하고 있는 양산라인의 합리화에 기여할 수 있는 시야를 제공하는 것을 주 목적으로 하고 있습니다. 
따라서, 현장엔지니어, R&D 엔지니어와 압출라인을 체계적으로 관리하고자 하는 관리자 분들에게 강력 추천해 드립니다. 

이제 휴가철도 막바지를 향하고 있습니다. 무더운 여름 건강 조심하시고 8월 27일 대덕밸리 캠퍼스에서 뵙겠습니다. 

긴 글 읽어주셔서 대단히 감사합니다.

유첨 - CnsPPT 강좌 안내 및 참가 신청서
       - 대일 무역역조 100대 품목 리스트 
       - White list 규제품목 해석
       - 필름 압출 공정 (Plastic korea 기사)
  
                                                
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                                                < 2019 고기능성 필름개발을 위한 압출 실무과정 안내>

1. 일시: 2019 8 27() ~ 28() (2) 09:30 ~ 18:00

2. 장소한남대학교 대덕밸리캠퍼스 사이언스파크 2층 세미나실1 & MKE P3LAB

3. 일정표

2019 고기능성 필름개발을 위한 압출 실무과정

8/27()

09:00  09:30

 

등록

09:30  10:00

김명호

필름 공정의 이해 및 과정 진행 안내

10:00 - 12:00

김명호

단축 압출기의 이해

13:00  15:00

1실험

1. 스크류 및 다이 특성 곡선 작성 실험
2. Flex Film Line Opraration

 

김명호

WinSSD를 이용한 단축 압출기 공정의 이해

15:00  17:00

강태곤

T-Die 흐름의 이해

17:00 - 18:00

김명호

연신공정 실무 이론

8/28()

09:30  11:30

김명호

압출기 내부 메커니즘 이해

12:30  14:30

2실험

1. Screw freezing experiment
2. Cold drawing process 
운용

14:30 - 15:30

김명호

Polymer Processing Property

15:30 - 17:00

김명호

Co-TSE 기초

17:00 - 17:30

김명호

과정 정리


4. 강의대상: 현장 경험이 충분한 3-4년차 이상의 중급 엔지니어 대상
5. 수강인원: 20명 이내 (선착순) ** 8월 21(참가신청 마감
6. 등록비비회원사 90만원/회원사 50만원/
7. 등록 방법 : 신청서 작성 후 센터 사무국으로 이메일 또는 Fax 전송, Google form 사용
    - E-mail: info@mkepolymer.com       - Fax: 042-347-5736
    Google 신청링크:  온라인 참가신청서 <=클릭!!

 

참가신청서 양식은 www.cnsppt.co.kr > 공지사항 에서도 download 가능합니다.

교육프로그램은 내부 사정에 의해서 일부 변경될 수 있습니다


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Myung-Ho Kim, Ph.D.

CEO, MKE Co.
Professor, Dept. of Chem Eng. and Polym. Eng.
Director, Extrusion Laboratory in CnsPPT
Councilor, Society of Plastic Engineers, Korea section
Board Member of Applied Rheology Division in SPE

Science Town, Taejeon, Korea
E-mail: mkim@mkepolymer.commhkim@hnu.kr
Tel: +82-42-437-5735, +82-42-629-8858
Best Solution, Best Partner !!!
MKE는 고객 현장에 꼭 필요한 가공기술 경험을 제공하고자 끊임없이 노력합니다.
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