열역학과 난연 등급

열역학적 고려가 필요한 제품에는 반드시 난연 등급 개념이 필요합니다.제품 개발할 때 열역학적 고려가 필요하다는 것은 어떤 의미일까요? 열이 많이 발생하는 제품을 의미합니다. 열이 많이 발생하는 제품은 그로 인해 문제가 발생할 가능성이 큽니다. 문제라는 것은 간단히 말해서 성능 저하일 수 있습니다. 하지만 문제가 커진다면 화재를 의미하기도 합니다. 불이라는 것은 세 가지 조건에 의해 발생합니다. 일정 이상의 온도, 산소, 탈 것입니다. 열이 발생하는 제품은 당연히 온도 조건은 충족합니다. 산소는 공기 중에 있으니 당연히 이 조건도 충족합니다. 탈 것은 제품의 부품이 될 수 있겠죠.

하지만 난연 등급을 고려하여 열이 많이 발생하는 부위에 난연 부품을 배치한다면 어떻게 될까요?

바로 탈 것의 조건을 없애줄 수 있습니다. 정확히는 잘 타지 않는 부품이 위치하면서 화재 조건을 만들지 않는 것입니다. 난연 부품은 불의 세 가지 조건 중 하나를 없앨 수 있습니다. 따라서 열이 심하게 나서 화재의 위험이 있는 부품이라면 당연히 난연 등급 개념을 고려해야 합니다. 여기서 말씀드리는 난연 등급이라는 것은 플라스틱 제품을 의미합니다. 플라스틱 제품의 난연 등급의 기준을 세운 곳이 있습니다. UL이라는 곳입니다. UL은 Underwriter's Laboratory의 줄임말입니다. 이름의 의미는 추측을 담고 있습니다. 언더라이터는 보험업자라는 의미가 있습니다. 래버러토리는 실험실이라는 뜻이죠. 즉 보험업자의 실험실이라는 뜻입니다. 아마도 어떠한 사고가 났을 때 민감하게 연결되는 존재가 있습니다. 당연히 피해자와 가해자가 있을 것입니다. 그리고 그 사람들이 보험을 가입했다면 배상 책임이 있는 보험사도 관련이 있습니다. 따라서 보험사는 자신의 고객의 과실이 어떤지를 명확히 할 필요가 있습니다. 그런 여러 가지 안전에 대한 조건을 명확히 하기 위해 이런 기관을 만들지 않았나 생각이 듭니다. 언더라이터스 래버러토리에서는 각종 안전에 대한 기준을 제시합니다. 난연 등급에 관한 기준은 UL94를 참고하시면 됩니다. UL94 기준은 난연 등급 측정 기준에 대한 내용을 담고 있습니다. 간단히 나열하면 HB, V-2, V-1, V-0, 5VB, 5VA입니다. 언더라이터스 래버러토리는 국내 기관이 아니라 당연히 난연 등급 기준도 영어와 약자로 되어 있습니다. HB는 호리젠탈 버닝의 줄임말입니다. 수평으로 태우는 것을 의미합니다. V라고 되어 있는 것은 버티컬입니다. 수직으로 태우는 것을 의미합니다. 불이라는 것을 많이 지켜보셨을 겁니다. 불은 위로 타는 성질이 있습니다. 불이 붙기 시작하면 위로 옮겨지면서 타기 시작합니다. 따라서 버티컬이라고 되어 있는 조건이 더 가혹 조건입니다. HB, V-2, V-1, V-0, 5VB, 5VA 이 난연 등급은 순서대로 가혹함을 의미합니다. 즉 오른쪽으로 갈 수록 난연 등급이 높은 것을 의미합니다. 제품에 따라서 어떤 기준을 충족시키는 난연 부품을 쓰라는 기준이 있을 것입니다. 이것은 회사 내에 규격 관련 담당자들이 정확히 알고 있습니다. 그분들의 의견을 듣고 설정하시면 됩니다. 혹은 선배들이 이전에 개발한 제품을 참고하시면 됩니다. 난연 등급에 대해서 언급하기 전에 중요한 사항을 추가로 언급하겠습니다. 예를 들어 특정 위치에 특정 난연 등급을 충족시키는 부품을 배치하려고 합니다. 기구 엔지니어가 그 부품을 설계하려고 합니다. 이때 중요한 것이 하나 있습니다. 바로 그 부품의 기본 살 두께입니다. 부품의 기본 살 두께라는 것은 부품의 강도, 사출성을 고려해서 기구 엔지니어가 임의로 정할 수 있습니다. 물론 회사 개발 규정에 특정 두께로 한다는 것이 있으면 그것을 따르면 됩니다. 하지만 난연 부품의 경우에는 쓰려는 레진의 물성표를 꼭 확인해야 합니다. 물성표라는 것은 쓰려는 레진을 검색하시거나 레진 만드는 회사 사이트를 방문하시면 볼 수 있습니다. 레진 물성표에는 난연 등급과 관련된 정보도 있습니다. 그 레진은 어떠한 난연 등급을 만족한다는 내용이 있습니다. 그 난연 등급은 특정 살 두께 이상일 때 만족한다는 내용이 있을 겁니다. 그 말은 해당 레진을 써서 난연 등급을 만족시키고 싶다면 물성표 난연 정보에서 제시하는 두께 이상으로 기본 살 두께를 설계해야 한다는 것입니다. 간혹 이런 부품을 놓칠 수 있습니다. 그러면 그 제품은 난연 레진을 썼지만 제대로 된 난연 등급의 기능을 할 수 없습니다. 다시 난연 등급으로 돌아가겠습니다. 난연 등급 시험을 할 때는 기준이 되는 시편의 크기가 있습니다. 테스트마다 시편의 크기가 다를 수 있습니다. 자세한 것은 언더라이터스 래버러토리 검색하셔서 보시면 됩니다. 간략히 설명드리겠습니다. 호리젠탈 버닝은 시편을 수평으로 두고 불을 붙입니다. 수평으로 불을 붙여서 타는 속도를 측정합니다. V-2, V-1, V-0은 테스트 방법은 동일합니다. 다만 테스트 결과에 따라서 난연 등급을 구반하게 됩니다. 수직으로 세운 시편을 준비합니다. 아래에서 불을 붙입니다. 버티컬이 붙는 난연 등급부터는 불이 붙은 후 꺼지는 시간을 측정해야 합니다. 그래서 불이 붙은 후 소화 시간을 측정합니다. 그리고 연소 후에 시편의 일부가 떨어져 바닥에 솜에 자국을 남기는지 여부도 판단합니다. 당연히 남기지 않는 레진이 높은 난연 등급을 받습니다. 5VB, 5VA는 이전 테스트와 시편 크기가 다릅니다. 이것도 소화 시간을 측정합니다. 그리고 표면에 구멍이 남는지 여부로 난연 등급을 나눕니다. 테스트 방법까지 모두 숙지하면 아주 훌륭한 기구 엔지니어입니다. 테스트 방법까지 구체적으로 기억할 필요는 없습니다. 다만 어떤 난연 등급이 있고 어떤 등급이 높은 것인지만 기억하고 있다가 실무에서 사용하면 됩니다. 때로는 난연 등급 순서를 잊어버릴 수도 있습니다. 사실 그러면 검색해서 보면 됩니다. 더 중요한 것은 난연 등급이라는 기준이 있고 제품에 따라 특정 난연 등급을 충족해서 부품을 설계해야 된다라는 것을 기억하시면 됩니다.