필요한 자외선(UV) 조사량이 정해지고 설비의 복사조도를 알고 있다면, 남은 것은 하나입니다: 얼마나 오래 조사해야 하는가. 이 계산기는 바로 그 답을 제공합니다. mJ/cm² 단위의 목표 조사량과 mW/cm² 단위로 측정된 복사조도를 입력받아, 필요한 시간을 초 단위와 분:초 형식으로 반환합니다.
이는 UV 공정을 구축할 때 가장 흔히 수행하는 계산입니다. 접착제 공급업체가 조사량을 지정하고, 램프 데이터시트나 측정값이 복사조도를 제공하면 – 사이클 타임이 바로 구하고자 하는 값입니다. 동일한 계산을 통해 공정이 의도한 사이클 타임에 애초에 적합한지도 알 수 있습니다: 복사조도가 너무 낮으면 시간이 비현실적으로 길어지므로 더 강력한 광원이나 더 짧은 작업 거리가 필요합니다.
이 결과는 작업물 위치에서 해당 기간 동안 복사조도가 일정하게 유지되는 경우에 적용됩니다. 부품이 광원을 통과하는 경우에는 사이클 타임이 아니라 조사 구역 내 체류 시간이 중요합니다. 설계는 교정된 장비를 이용한 측정을 통해서만 확정될 수 있습니다 – Opsytec 자체 실험실에서 제조 및 교정됩니다.
시간과 복사조도로부터 조사량을 구하는 역계산은 UV 조사량 계산기에 있으며, 12개의 모든 복사측정 계산기는 복사측정 계산기에 모여 있습니다.
기초 지식
조사 시간은 조사량 방정식 H = E · t을 재정렬하여 구할 수 있습니다: t = H / E. 목표 조사량 H를 mJ/cm²로, 복사조도 E를 mW/cm²로 입력하면 t는 바로 초 단위로 나옵니다 — mJ = mW · s이므로 단위가 상쇄됩니다. SI 단위에서는 H를 J/m²로, E를 W/m²로 나눕니다. 생산 주기 시간은 보통 이 형식으로 표시되므로 계산기는 시간을 분:초 형식으로도 제공합니다.
코팅에는 500 mJ/cm²가 필요하며, 설비는 피가공물에서 측정된 50 mW/cm²를 제공합니다. t = 500 mJ/cm² ÷ 50 mW/cm² = 10 s. 작업 거리를 더 크게 하여 복사조도가 25 mW/cm²로 절반이 되면, 시간은 20 s로 두 배가 됩니다.
이동 공정의 경우 필요한 것은 사이클 시간이 아니라 조사 구역 내 체류 시간이며, 조사 길이를 벨트 속도로 나누어 구합니다. 펄스 광원의 경우 피크값이 아니라 평균 복사조도를 입력해야 합니다. 그리고 조사량 계산기와 마찬가지로, 광원의 스펙트럼이 광개시제나 시험 과제와 일치하지 않는다면 서류상 충분한 시간이라 해도 아무것도 보장하지 않습니다.
자주 묻는 질문
목표 조사량을 복사조도로 나눕니다: t = H / E. 목표 조사량이 500 mJ/cm², 복사조도가 50 mW/cm²인 경우 10 s가 됩니다. 두 값은 반드시 동일한 분광 범위를 기준으로 해야 합니다.
사용해야 할 값은 작업물 위치에서 측정된 값입니다. 데이터시트 값은 정의된 거리와 새 램프를 기준으로 하며, 설치 후에는 거리, 오염 및 노화로 인해 실제 값이 훨씬 낮은 경우가 많습니다.
복사조도가 면적 전체에서 균일하지 않기 때문입니다. 계산된 시간은 입력된 값에 적용되며, 복사조도가 더 낮은 곳에서는 조사량에 더 늦게 도달합니다. 안전한 설계를 위해서는 작업 영역 내에서 가장 낮은 값을 사용하십시오.
유지율을 통해 고려합니다: 신품 램프가 아니라 교체 주기 종료 시점의 복사조도를 기준으로 설계합니다. 자외선(UV) 램프와 UV LED가 얼마나 크게 저하되는지는 UV 소스 및 수명에 설명되어 있습니다.
간접적으로만 적용됩니다. 이 경우 조사 구역 내 체류 시간이 기준이 되며, 이는 조사 길이를 벨트 속도로 나눈 값입니다. 측정 방법은 컨베이어 시스템용 UV 측정에 설명되어 있습니다.
세 가지 방법이 있습니다: 작업 거리를 더 짧게 하거나, 더 강력하거나 추가적인 광원을 사용하거나, 스펙트럼이 더 잘 일치하는 광원을 사용하는 것입니다. 거리와 배치가 어떤 영향을 미치는지는 UV LED 시뮬레이션에서 확인하실 수 있습니다.
저자: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia는 에틀링겐(Ettlingen)에 위치한 Opsytec Dr. Gröbel GmbH의 대표이사이며, 공인 교정기관을 총괄하고 있습니다. KIT 조명공학연구소(Institute of Lighting Technology)에서 펄스형 제논 엑시머 방전에 관한 연구를 수행한 이후, 현재는 광학 복사 측정 기술에 주력하고 있습니다. 그는 DIN 표준위원회 FNL 7 "광학 복사(Optical Radiation)"의 부의장이며, DVGW 자외선 소독 프로젝트 그룹(Project Group on UV Disinfection)의 회원입니다.
