컨베이어 시스템 및 연속 공정을 위한 자외선(UV) 측정

컨베이어 시스템에서는 작업물이 통과하는 동안 작업물에서의 복사조도가 계속 변화합니다. 따라서 램프 아래에서의 정적 측정값만으로는 공정을 평가하기에 충분하지 않은 경우가 많습니다. 중요한 것은 최대 복사조도, 시간 프로파일, 그리고 실제 작업물 평면에서 이를 적분하여 산출한 조사량입니다.

이 페이지에서는 이러한 값들이 진행 중인 공정에서 어떻게 기록되는지, 그리고 측정 장비를 선택할 때 무엇에 유의해야 하는지를 설명합니다. 각 값 자체에 대한 정의는 자외선(UV) 조사량 및 복사조도의 올바른 측정 페이지에서 확인할 수 있습니다.

가공물은 유한한 시간 동안 조사 영역을 통과합니다. 가공물은 방사장에 진입하여 광원 아래에서 최댓값에 도달한 후 다시 방사장을 벗어납니다. 가공물에 작용하는 조사량은 이 프로파일의 적분값이며, 피크값과 체류 시간의 곱이 아닙니다. 피크 복사조도가 동일한 두 라인이라도 반사경 형상, 램프 개수, 벨트 속도에 따라 명확히 다른 조사량을 전달할 수 있습니다.

또한 측정 위치는 부품 평면을 대표해야 합니다. 램프 바로 아래나 가공물과 다른 높이에서 측정한 값은 공정에 적용할 수 없습니다.

통과형 측정기는 시간에 따른 복사조도를 기록하며 이로부터 세 가지 값을 도출합니다:

• 피크 복사조도 – 측정 구간의 최대값입니다. 이는 달성 가능한 반응 속도를 제한하며 온도에 민감한 기재에 대한 부하 척도가 됩니다.
• 시간 프로파일 – 프로파일의 형태와 폭은 반사판, 램프 간격 및 차폐의 영향을 보여줍니다. 램프가 여러 개인 경우 여러 개의 최대값이 나타납니다.
• 적산 조사량 – 전체 측정 구간에 대한 시간 적분값입니다. 이 값은 일반적으로 공정 승인을 위해 문서화됩니다.

측정기의 샘플링 속도는 벨트 속도와 일치해야 합니다. 조사 구간이 짧은 고속 라인에서 샘플링 속도가 너무 느리면 최대값을 놓쳐 조사량을 과소평가할 수 있습니다.

• 전체 높이. 장비는 광원과의 거리를 왜곡하지 않으면서 주어진 틈을 통과할 수 있어야 합니다.
• 내열성. 수은 램프를 사용하는 라인에서는 열부하가 상당하며, 허용 하우징 및 센서 온도가 실행 가능 횟수를 제한합니다.
• 분광 범위. 센서는 공정에 실제로 관련된 범위를 커버해야 합니다. UV LED 라인의 경우 피크 파장이, 수은 램프의 경우 선 스펙트럼이 결정적입니다.
• 샘플링 속도 및 메모리. 두 요소 모두 프로파일이 얼마나 정밀하게 해석되는지와 저장 가능한 실행 횟수를 결정합니다.
• 평가 및 문서화. 공정 승인을 위해서는 타임스탬프와 교정 참조가 포함된, 추적 가능하고 내보낼 수 있는 데이터 기록이 중요합니다.

• curelog 및 curelog Base – 통과 방식 사용을 위한 평판형 복사계 및 선량계로, 독립형 또는 라인 연결형으로 사용 가능합니다.
• tinyTracker – 협소한 조사(照射) 구역용 소형 선량 기록계입니다.
• UVpad – 광원이 변경되는 라인을 위한 평판형 분광 측정 휴대용 기기입니다.
• XT 센서 – 경화 라인의 고온 환경용 센서입니다.
• 인라인 센서 – 지정된 측정 위치에 영구 설치되는 모니터링용 센서입니다.

공정 승인을 위한 기준 체인은 상시 모니터링과 별도로 정의되며, 공인 교정기관에서 소급 가능하게 교정됩니다.

이 페이지에서는 측정 문제 자체를 다룹니다. 이에 대한 분야별 세부 내용은 다음 응용 페이지에서 설명합니다: 인쇄 공정의 경우 산업용 인쇄 분야 자외선(UV) 측정, 공정 설계의 경우 자외선(UV) 경화 및 광중합, 제어 시스템 및 문서화와의 연계를 위해서는 자동화 및 공정 통합을 참조하시기 바랍니다.

자동화 공정에서 자외선(UV) 조사량은 어떻게 제어됩니까?
두 단계로 이루어집니다. 출하 승인을 위해 조사량 로거가 작업물과 함께 시스템을 통과하며 피크 복사조도, 시간 프로파일 및 적산 조사량을 산출하고, 해당 실행 결과는 문서화됩니다. 이후에는 정해진 위치에 영구 설치된 센서가 두 번의 승인 사이의 상태를 추적 가능하게 유지합니다. 샘플링 속도는 벨트 속도에 맞아야 하며, 120 m/min에서 25 mm 조사 구역의 경우 약 1,600 Hz가 필요합니다. 샘플링 속도가 너무 느리면 최대값을 놓쳐 조사량이 과소평가됩니다.

정지 상태에서의 단일 측정값만으로는 왜 충분하지 않습니까?
이는 시스템이 정지된 상태에서 한 위치의 복사조도만을 나타내기 때문입니다. 공정에서 중요한 값은 표면 요소가 통과하는 동안 받는 조사량이며, 이는 전체 통과 구간에 대한 시간 적분으로 산출됩니다. 반사판, 램프 간격 및 그림자 효과가 프로파일을 형성하며, 여러 개의 램프는 여러 개의 최대값을 만들어냅니다. 벨트 속도 20 m/min, 조사 구역 100 mm인 경우 통과 시간은 약 0.3 s로, 수작업으로 읽어내기에는 너무 짧습니다.

Dr.-Ing. Mark Paravia는 에틀링겐에 위치한 Opsytec Dr. Gröbel GmbH의 대표이사이며, 인증된 교정기관을 총괄하고 있습니다. KIT 조명공학연구소에서 펄스 제논 엑시머 방전에 관한 연구를 수행한 이후, 현재는 광학 복사 측정에 주력하고 있습니다. 그는 DIN 표준위원회 FNL 7 "광학 복사" 부위원장이며, DVGW UV 소독 프로젝트 그룹의 회원입니다.