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매거진 ‘감(GARM)’에 한글라스가 소개되었습니다.

2018.10.25

Manufacturing of Glass
유리산업의 현주소


해변의 고운 모래는 긴 공정을 거쳐 투명한 유리가 되고, 이후 쓰임새에 맞게 가공해 주변 다양한 곳에 사용한다. 유리의 제작과정을 따라가며 국내 유리산업의 현황과 앞으로의 발전 가능성을 담았다.

 

 

한글라스 군산공장 방문기

한국유리공업주식회사 이강훈 전무

한글라스는 1957년 한국유리(주)로 설립돼 국내 최초로 유리를 생산하기 시작했다. 2005년 프랑스 최초의 유리회사인 생고뱅의 계열사로 생산기술을 도입하며 현재 군산 소룡동에 공장과 기술연구소를 두고 연간 900만t의 제품을 생산하고 일상에 필요한 새로운 유리 소재도 개발한다. 자동차와 가전제품, 창호까지 생활 곳곳에 쓰이는 유리를 만드는 군산공장을 구석구석 살펴본다.

 


 

 

국내 유리 업체 1위로 61년된 역사를 가진 기업이다. 공장 규모는 얼마나 되며 주로 어떤 제품을 생산하나?

공장 규모는 약 45만㎡로, 크게 생산설비, 공정관리, 원료저장, 그리고 창고지역으로 구분한다. 생산설비는 원판유리를 생산하는 플로트라인과, 국내 최대 생산량을 자랑하는 코팅라인, 복층유리를 만드는 복층라인, 그리고 PVC창고 조립 공장이 있다.
판유리는 두께 5㎜를 기준으로 연간 약 3천만㎡를 생산한다. 원판 자체로 판매하기도 하지만 3분의 1은 코팅라인으로 운반해 로이유리나 반사처리를 위해 막을 입히는 가공 작업을 한다. 복층유리는 제품 면적을 기준으로 연간 40만㎡를 생산한다. 그 외에 충격과 열에 강한 강화유리와 열이 퍼지는 것을 방지하는 방화유리도 생산한다. 아직 규모가 크지는 않지만, 창틀도 만들어 창호를 제작하기도 한다
제품의 90%는 주거나 상업 건물에 쓰이는 건축용이고 10%는 한국세큐리트(주)라는 계열사에 납품하는 자동차유리다. 건축용은 다시 원판과 코팅유리용으로 구분하는데 각각 60%, 40% 비중을 차지한다. 코팅 제품은 주거용에 75%, 상업용에 25% 정도 쓰인다.


유리를 제작한 뒤에는 어떻게 품질을 확인하나?

품질에 대한 기준은 국가마다 다르다. 한글라스 판유리는 KS기준과 유럽의 EN기준을 동시에 만족한다. 단판유리는 외관, 외형, 서냉 품질 세 가지로 구분한다. 외관상의 품질은 투명한 유리에 기포나 미처 다 녹지 않은 이물질 등이 있는지 확인한다. 이물이 크면 파손될 위험도 있고 미관에도 나쁘다. 또 투명도가 다른 물질은 상을 왜곡한다. 때문에 주석조에 유리 용융물을 흘려보낼 때 검사장비로 이물질의 종류와 크기를 확인한다.
외형상의 품질은 주로 시공이나 2차 가공에 영향을 주는 것으로 두께나 평활도, 파손 부위를 확인한다. 하자가 있으면 제품의 품질이 떨어져 구간마다 검사자를 배치하고, 2시간마다 완성된 제품의 샘플에 20가지의 검사를 한다.
서냉 품질은 유리의 모양을 잡은 후 서서히 식히는 과정에서 결정된다. 용융물이 급속하게 식으면 재단이 깔끔하지 않고, 쉽게 파손된다. 때문에 검사기기를 통해 완성된 제품의 인장력을 측정하고 잘린면을 확인한다.


가공을 마친 후에는 어떤 검사를 하나?

코팅유리는 포장 전에 전수 검사와 샘플 검사, 두 가지로 품질 테스트를 한다. 전수 검사는 코팅된 모든 유리에 대해 실시간 검사하는 것으로 온라인 장비를 이용해 투과율과 투과색상, 반사율과 반사색상을 측정한다. 또한 실외 조도 상태를 재현한 공간에서 육안으로 검사를 하여 색의 균일도나 표면 결함이 있는지 확인한다. 전수과정을 통과한 제품은 원판과 마찬가지로 샘플을 만들어 2시간에 한 번씩 빛의 투과율과 내구성, 단열성을 확인한다.

 



 

소프트 로이유리는 '플래니썸'과 '쿨라이트'로 구분한다. 어떤 차이가 있나?

두 가지 모두 은막을 입힌 소프트 로이유리지만 코팅막에 차이가 있다. 플래니썸은 여러가지 금속막과 함께 은막을 한 겹만 코팅한다. 외부로 열이 빠져나가는 것을 막는 것이 주 기능으로 주거 공간의 겨울철 난방부하 절감에 기여한다. 쿨라이트는 은막을 2~3겹으로 코팅하여 더 높은 단열 성능을 낼 수 있지만, 가격도 높아진다. 쿨라이트는 코팅 면을 복층유리 유닛의 바깥 면에 배치해 실외 태양에너지가 실내로 유입되는 것을 막는다. 주로 더운 여름, 냉방부하 절감이 필요한 상업용 건물에 쓰인다. 현재 국내 수요는 75%가 플래니썸, 25%가 쿨라이트로 아직 플래니썸이 많다. 하지만 법규가 강화되면서 점차 바뀔 것이다.


커튼윌 건물의 수요가 높아지면서 좀 더 큰 규격의 유리를 필요로 한다. 한글라스에서 생산할 수 있는 최대 판유리의 크기는 얼마인가?

최대 3,658x6,096㎜까지 생산한다. 1,600℃에서 녹인 용융물은 주석을 녹인 주석조에 흘려보내 모양을 잡는다. 폭은 주석조와 서냉기, 재단설비의 폭에 따라 결정된다. 3,658㎜는 전 세계적으로 통상적인 규격이다. 폭을 늘리기 위해서는 생산설비 전체를 바꿔야 하는데 20년간은 폭을 늘릴 수 없다. 하지만 길이는 조정 가능하다. 100℃로 식어 리본처럼 길게 연속적으로 나온 유리는 규격에 맞게 재단한 다음 스태킹 머신이라는 설비로 적재한다. 이때, 기계가 최대로 운반할 수 있는 크기가 두께 5~6㎜ 기준, 3,658x6,096㎜다.
아직 그 이상의 크기를 필요로 하는 경우는 많지 않다. 아파트에 쓰이는 유리는 발코니 창이 가장 큰데, 이는 현재 생산되는 제품을 사용해도 무리가 없다. 카페처럼 입구 전면을 유리로 할 때 간혹 필요로 하지만, 길이를 길게 한다면 이 역시 큰 문제는 없다. 더 큰 규격에 대한 수요가 늘어난다면 스태킹 머신을 교체하는 방법도 검토하고 있다.


공장의 코팅유리는 거울에 비춘 듯 온전하게 형상을 반사하는 반면 건물에 사용된 제품은 왜곡이 심하다. 왜 이런 현상이 나타나는가?

왜곡은 세 가지로 볼 수 있다. 첫 번째는 원판 자체의 하자로, 생산과정에서 혼입된 이물로 인해 외관상의 품질이 떨어져 생긴다. 하지만 품질검사를 통해 대부분 걸러진다. 두 번째는 복층유리로 제작하는 과정에서 생긴다. 복층유리는 중공층을 만들기 위해 간격재를 넣고 실란트로 고정하는데 이를 울퉁불퉁하게 처리할 경우 유리 간격이 균일하지 않아 왜곡이 생긴다. 시공 과정에서 사면을 균일하게 고정하지 않아 발생하기도 한다. 특히나 커튼월처럼 유리가 큰 경우에는 조금만 기울어져도 왜곡이 크게 나타난다. 왜곡의 정도를 줄이기 위해서는 생산과정에서 온도를 최대한 일정하게 유지하고, 시공 시 한 부분에 압력이 치우치지 않도록 해야 한다.



원판 생성 공정

유리의 70%는 해변의 모래처럼 입자가 곱고 철분이 많은 규사로 이루어진다. 뜨거운 열을 견디고 서서히 식으면서 이 작은 알갱이는 투명한 속을 보여준다. 해변의 모래가 건축물에 쓰이는 판유리가 되기까지의 과정을 따라가본다.

 



 

① 원료

유리는 모래, 소다회, 석회석을 주 원료로 하고 여기에 파유리를 일정 비율로 섞어서 만든다. 파유리는 생산 시 발생한 품질규격 미달의 유리나 파손된 유리를 말하며 이는 이미 한차례 용융과정을 거쳤기 때문에 많이 사용할수록 녹이는데 필요한 에너지가 상대적으로 적어 연료를 절약할 수 있다.

② 용융

배치플랜트에서 섞인 원료는 컨베이어를 따라 용해로로 이동한다. 용융 과정에서는 원료를 녹이고 이물질을 제거하는 청징 작업을 한다. 용해로는 가스나 중유 그리고 전기 등을 이용해 가열하며 유리물을 만들 때는 1,600℃, 청징 과정을 거친 후에는 1,300℃로 유지한다.

③ 성형

용융주석이 담긴 주석조에 유리물을 흘려보낸다. 주석은 비중이 높아 용융물을 표면에 떠오르게 하며, 양 모서리에 붙은 톱모양의 기계, 탑롤과 서냉로의 롤러 속도를 조절해 두께와 폭을 맞춘다. 회전속도가 빠르고 세게 당길수록 얇은 유리를 제작할 수 있다.

④ 서냉

성형된 유리가 급격히 식으면 재단했을 때 단면이 고르지 못하거나 파손이 생긴다. 때문에 서냉로 열을 서서히 낮추어 600℃까지 천천히 식힌다. 서냉기는 여러 구간으로 나뉘어져 있는데 구간별로 원하는 온도를 맞추기 위해 가열하고 식혀 유리에 결함이 생기지 않도록 한다.

⑤ 검사와 절단

천천히 식힌 유리는 이물질이나 기포, 왜곡 등의 결함이 없는지 확인 후 규격에 맞게 재단한다. 원하는 유리 규격을 자동 절단기에 입력하며 결함 부위를 피해 커터로 표면에 선을 그어 규격에 맞게 재단한다. 다음 유리가 계속 컨베이어 위로 흘러가면서 결함이 없는 유리를 선별해 제품화한다.

⑥ 포장과 운반

결함이 없는 유리는 스태킹 설비를 통해 A자 프레임에 적치된다. 이때 유리 사이에 입자가 고운 가루를 뿌리거나 얇은 종리를 끼워서 유리 간에 서로 달라붙거나 이물질을 붙지 않도록 한다. 생산된 원판은 그대로 판매되거나 2차 가공을 위한 생산 설비 또는 가공대리점으로 운반되며 일부는 창고에 저장된다.



강화유리 제작 공정

갓 생산된 유리는 L형 트레이에 적치해 가공라인으로 운반한다. 그리고 용도에 맞게 강화나 코팅을 하는 2차 가공을 거친다. 가공 공정을 통해 한층 단단해진 유리는 출입구나 실내의 파티션 벽으로 쓰인다.

 



 

① 운반

원판을 L형 트레이에 적치 후 가공라인으로 운반한다. 작업에 따라 코팅라인과 강화라인이 있으며 강화라인에서는 열처리를 통해 유리를 단단하게 만든다.

② 재단

강화유리는 가공 후 재단이 어렵기 때문에 공정 이전에 원판을 자동재단기에 넣어 원하는 규격에 맞게 재단한다.

③ 원판 세척

재단된 유리는 열처리 공정에 앞서 4면을 부드럽게 갈아내는 그라인딩과 세척과정을 거치면서 표면에 묻은 이물질을 제거한다.

④ 열처리

세척을 마친 유리는 700℃의 온도에서 한번 더 가열 후 급속하게 냉각시켜 열처리한다. 이렇게 제작된 강화유리는 원판보다 충격강도가 4~5배 좋다.

⑤ 검사

강화과정을 마친 후 여러 품질 검사를 한다. 강화 상태를 볼 수 있는 지브라 테스트는 얼룩말의 무늬와 같이 검은색과 흰색이 교차된 판을 유리에 비추며, 상의 일그러짐 정도로 불량제품을 선별한다.

 

 

 


 

한글라스 R&D센터 취재기

한국유리공업주식회사 이영성 상무

한글라스 군산공장의 한편에 자리한 R&D센터는 유리의 성능을 평가해 건물과 공간에 사용할 수 있도록 한다. 자사의 제품은 물론, 국내에서 제작되는 유리를 수출하기 위해 거쳐야하는 여러 품질 테스트도 의뢰할 수 있다. 또 특정 기능을 강화하거나 건물의 외관을 수려하게 하는 제품도 개발하고 있다.

 



 

이곳에선 다른 기업의 성능 실험도 진행한다. 이를 시작하게 된 계기는 무엇인가?

우리는 2000년부터 국제공인시험기관으로 인정받아 자체 연구 업무에 필요한 분석뿐 아니라 국내 기업들이 필요로 하는 품질검증 시험도 한다. 수출하는 제품은 일반적으로 해당 국가의 성능 기준에 맞춰야 하는데 이곳에서 발행한 시험성적서는 세계 모든 국가에서 동일한 효력을 갖는다. 화장품 용기, 음료수병, 조명기구 등과 같이 생활 곳곳에 쓰이는 유리를 제조하는 회사는 많지만, 자체적으로 시험을 진행하는 연구소는 거의 없다. 특히 성분 조성이나 광학적 특성, 물성을 모두 시험할 수 있는 곳은 이곳이 유일하다.
최근 단열성이 우수한 제품이 꾸준하게 출시되면서 에너지를 절약하는 기능성 유리를 건물에 적용하는 경우가 늘고 있다. 이와 관련해 전자 제품에서 흔히 볼 수 있었던 '에너지 소비 효율등급제'를 소비자가 쉽개 알 아볼 수 있도록 창호 제품에도 적용한다. 이 등급을 결정하는 단열 성능의 경우 반드시 공인시험성적서만 인정하므로 분석 결과의 정확성이 중요하다.


공인시험성적서를 받기 위해서 어떤 시험을 하나? 시험 항목과 기간은 얼마나 되나?

한글라스 R&D센터는 국내에서 유일한 유리 전문 연구소로서 유리의 화학조성과 물리적 특성, 광학 특성에 관한 분석업무를 주로 수행하고 있다. 새로운 제품 개발이나 생산공정의 개선에 필요한 화학조성 분석은 물론, 유리의 연화점, 서냉점 등의 점성특성 시험과 최근 이슈가 되고 있는 창호의 단열, 기밀성능 등 에너지효율 관련 시험도 공인시험성적서 발급이 가능하다. 또 유리창을 통한 열관류율 분석업무는 여름철 냉방에너지와 겨울철 난방에너지 손실을 가늠할 수 있어 매우 중요한 시험항목이다. 시험의 특성상 내구성 시험과 같이 장시간 분석기간을 필요로 하는 시험을 제외하면 일반적으로 2주 이내에 분석결과를 받아볼 수 있다. 연구소 홈페이지를 통해 시험의뢰를 할 수 있으며, 테스트 항목과 시험성적서의 진위 여부도 직접 확인할 수 있다.


유리의 종류에 따라 검사에 차이가 있을 듯하다.

제품마다 측정하는 항목이 조금씩 다르다. 로이유리는 브러시로 문지르거나 핀으로 긁어 막의 강도를 테스트하고 엑스레이를 이용해 은막층의 두께를 측정한다. 복층유리는 77일 정도 극한의 온도에서 테스트해 일상의 환경에서 어떤 성능을 갖는지 확인한다. 물론, 제품을 개발할 때는 이 모든 시험을 통과해야 생산이 가능하다.


커튼월은 목업 시험을 별도로 진행한다. 일반 창과 다르게 커튼월에서 추가로 검사하는 항목이 있다며?

일반 창호 시험은 시료의 크기가 2x2m로 정해져 있기 때문에 법규에서 요구하는 지역별 기후조건에 맞추어 측정하는 데 한계가 있다. 커튼월 목업시험은 실제 크기로 시료를 제작해 태풍이나 여름 장마철에 요구되는 성능인 수밀, 기밀 시험에 대하여 국제공인인증시험을 실시한다. 커튼월의 모듈과 동일한 소재, 규격으로 제작한 판유리를 야외에 설치해 수일 동안 성능을 검사한다.

 



 

신기술 유리의 연구에서 개발까지 어떤 과정을 거치나?

한글라스의 모계열사인 생고뱅은 전 세계에 8곳의 연구소를 두고 있다. 1년에 네 차례 전체 연구소가 모여 연구안을 브리핑하고 검토해 새로운 제품을 연구, 개발한다. 국내 연구소에서는 신제품 아이디어 회의를 한다. 그다음 상품성이 있는지 확인하기 위해 시장조사를 한다. 잠재적인 시장가치가 기대될 경우 특허에 대한 선행조사도 한다. 기성품과 차별화되면서 상품성가치가 있다고 판단되면 제품개발을 진행하고 반복적인 시험을 거쳐 제품을 만든다. 기존의 제품에 새로운 기능을 더하기도 한다. 코팅 제품의 경우 공정 과정을 줄이거나 색을 다양하게 만드는 방법도 연구 주제가 될 수 있다.
연구 기간은 제품에 따라 차이가 있으나 평균적으로 1~3년이 걸린다.ㅏ 일사량을 감지해 투명도를 전기신호로 제어하는 세이지 글라스, 화염, 연기뿐 아니라 열의 전달을 막는 차열유리, 콘트라플램 모두 이러한 과정을 거쳐 개발됐다.


최근 연구 중이거나 개발한 유리가 있다면?

물론, 유리는 단열성이 우선적이지만 커튼월 건물이 많아지는 만큼 미관적인 요소도 중요하다. 우리는 시장의 요구에 부응하여 가벼우면서 에너지 효율이 좋은 유리를 생산하는 데에 초점을 맞춰 연구하고 있다. 2016년에는 코팅막의 강도가 강하고 복층유리 제작과정에서 모서리 가공 공정을 한 단계 줄일 수 잇는 듀라플러스라는 제품을 출시했다. 2017년에는 두 겹의 은막층으로 성능이 우수한 더블로이 제품을 개발 완료하였으며, 올해에도 동일한 성능으로 시장에서 선호도가 좋은 색상의 유리를 연구하고 있다. 또한 국내 최초로 산업과 가정용 전기제품에 사용할 수 잇는 코팅 유리를 출시하였고 앞으로도 동분야의 신제품을 지속적으로 개발할 예정이다.


건축용 외에도 냉장고와 같이 가전제품에 쓰이는 유리도 생산한다. 건축용과 어떤 차이가 있나?

건축용 유리와는 고려 사항부터 조금 다르다. 가전용 유리는 실생활에 밀접한 제품이다. 때문에 좀 더 높은 품질의 원판이 필요하고, 사용할 수 있는 종류도 많지 않다. 현재 한글라스는 LG시그니처 냉장고 문에 쓰이는 유리를 납품하고 있다. 이 제품은 내부를 낮은 온도로 유지하기 위해 건축용 유리의 단열성을 극대화했다. 또 필요한 회로나 부품을 유리에 삽입해 제작 과정이 더 까다롭고 비용이 많이 든다. 미려한 외관은 물론, 소비자가 다치는 일이 발생하지 않도록 안전성을 철저히 검사하고 흠집이 생기지 않도록 견고하게 만든다.

 

 

출처 : 감매거진​ 


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