현재 국내에 고효율에너지기자재인증을 취득하고 보급·확산되고 있는 형광등기구의 고반사율 반사판은 기존 조명기구 철판에 페인트나 분체도장을 해 반사율 93%를 유지하는 반사갓과 외국에서 전량 수입한 반사율 95% 이상의 알루미늄 아노다이징 반사갓, 은을 증착한 코팅필름을 알루미늄이나 철판에 점착하는 구조의 반사율 97%의 반사갓 등 3종류가 고효율에너지기자재로 조명시장을 주도하고 있다.

하지만 최근 은-필름 고반사율 반사판의 내구성능 신뢰성 평가를 실시하던 중 은-필름 점착부위의 내구신뢰성에 심각한 문제가 발생돼 한국조명기술연구소 신뢰성개발실은 내구신뢰성 향상연구를 시작했다.

은-필름 점착 고반사율 반사판은 알루미늄판을 베이스로 은-필름을 점착할 때 특수점착제를 이용하는 핫멜트 공법을 적용해 점착하고 있으며 폴리에스터 필름과 은-필름 사이의 간극방지를 위해 경면양면에 비극성 소수성의 열가소성수지의 동일재질이 피막층을 형성시키고 재질의 특성이 점탄성을 가지므로 열변화에 따른 층간 발생하는 전달력을 완충 흡수토록 했다. 그 위에 부식 및 정전기 방지를 위한 특수필름 처리를 하는 반사율 저하방지 및 반사판 보호를 위한 멀티박막 구조를 제조하고 있다.

조명기술연구소 측은 “반사투과측정기를 이용해 고효율에너지기자재 기술기준에 따라 측정한 알루미늄 아노다이징 반사갓, 은-필름 점착 반사갓, 액상페인트 도장 반사갓, 분체도장 반사갓 시료의 연간 초기 반사율 평균값은 반사갓 종류에 따라 큰 차이가 발견됐다”고 밝혔다.

반사갓의 재질에 따른 반사율 감퇴현상도 기존 건물에 수년간 설치돼 있던 형광등기구에서 샘플링한 고반사율 반사갓 시료로 일정 시간구간별로 감퇴정도를 측정해 감퇴정도를 파악할 수는 없었지만 2년 경과된 분체도장 반사갓(93.18→86.49)의 반사율과 10년 경과된 은-필름 고반사율 반사갓(96.88→86.55)의 반사율 측정결과로도 감퇴정도의 차이를 확연히 알 수 있다.

고반사율 반사판은 제조공정에 따라 초기반사율과 시간경과에 따른 반사율 감퇴 정도와 원가구조에 미치는 영향이 크므로 시장수요에 따른 생산시스템을 갖추는 것이 바람직하다고 생각된다.

알루미늄 아노다이징은 알루미늄 부품을 전해액에서 양극으로 하고 통전하면 양극에 발생하는 산소에 의해 알루미늄 면이 산화되어 산화알루미늄의 피막이 생기고 이를 이용한 반사판으로 제조공정에서 고비용을 요구하고 있으며 분체도장은 유기용제와 물을 사용하지 않은 불휘발분 100%의 분말상태 도료를 정전스프레이로 용사 또는 유동점착법에 의해 철판에 도장하는 것이다.

여기에 열을 가해 도료를 용융, 유동, 경화시켜 도막을 형성하는 고반사율 반사판으로 저가격에 제조할 수 있으나 작업환경의 기피요소와 환경스트레스에 의한 반사율 감퇴가 저하되는 단점을 나타내고 있다.

은-필름을 점착하는 고반사율 반사판은 외국에서 수입한 은-필름에 고분자를 베이스로 연화제를 가하고 점착부여수지를 가해 점착력을 나타내는 점착제를 이형필름에 코팅해 합지해주고 라미네이터 장비를 이용해 알루미늄판에 접착해 고반사율 반사판을 제조하는 것이다.

고반사율 반사판의 종류에 따라 반사율 감퇴가 현저하게 차이가 발생해 고객으로부터의 신뢰도 저하요인이 발생해 알루미늄 아노다이징 반사갓, 은-필름 점착 반사갓, 분체도장 반사갓을 샘플링 채취해 고장메커니즘 검증을 위한 재현평가 계획을 수립해 반사율 감퇴정도를 측정했다.

시험조건은 필드에서와 동일한 조건에서 실시해야 하나 알루미늄 아노다이징 반사갓이나 은-필름 반사갓의 경우는 10년경과 후에도 반사율이 87% 수준을 유지해 UV복합수명 챔버 내부에서 온도(-30~100), 습도(50~90%) 살수 분위기를 일정주기로 반복 사이클링으로 가속수명 시험을 실시해 매 500시간 단위로 초기 반사율 대비 반사율 감퇴 정도를 측정했다.

1500시간까지의 평가결과 감사율 감퇴 정도는 아래표와 같으나 특이사항은 은-필름 반사갓에서 반사율에는 큰 영향을 끼치고 있지는 않지만 반사판 중간에 부분적인 기포발생 현상이 기존 평가에서와 동일하게 재발견되어 반사판제조 공정에서 멀티박막의 점착과 온·습도 환경스트레스에 의한 상관관계를 고장원인으로 추정했고 이로부터 고장메커니즘을 분석해 기포발생 현상을 최우선으로 개선하고자 했다.

은-필름 고반사율 반사판의 환경변화에 따른 기포발생현상을 분석하기 위해 점착공정 및 라미네이팅 공정에 대한 검토를 했다.

점착공정은 먼저 이형필름에 점착제 분산 스프레이를 하고 50m의 공정을 거치면서 신너를 휘산시켜 주고 이형필름의 점착제 도포표면 은-필름의 Top-coating면을 합지시킨 후 슬리팅을 하고 권취해 창고에 출하대기 상태로 저장한다.

이렇게 합지된 은-필름을 라미네이팅 장비를 사용해 알루미늄판에 접착시킨다. 이러한 공정을 거쳐 은-필름 고반사율 반사판이 제조되는 것이다.

이 고반사율 반사판을 고객이 주문한 형광등기구의 형태에 따라 절단, 절곡가공공정을 거치면서 고반사율 반사갓이 완성되는 것이다.

은-필름 고반사율 반사판의 핵심원자재이며 중요공정인 이형필름에 점착하는 점착제의 활성화를 충분히하고 은-필름과 합지의 온·습도를 일정하게 유지한 향온항습 클린룸에서 실시했다.

시간경과에 따른 기포발생 고반사율 반사판은 계절적 요인에 의한 온·습도 영향과 멀티박막 점착 및 라미네이팅 공정에서의 주위온도 영향과 라미네이팅에서의 점착 두께로 인한 이형필름과 은-필름의 합지공정에서 고장 현상이 발생하는 것으로 검증돼 사용되고 있는 점착제는 온·습도에 민감하게 반응하고 스프레이 분산 시의 이물질 등도 기포발생에 직접적인 영향으로 작용하므로 라미네이팅 공정에서의 온·습도 조절이 중요한 요인으로 핵심공정에서 환경조건에 대한 표준화 관리가 필요한 것으로 나타났다.

이러한 환경조건을 일정하게 하고 점착두께를 관리해 제조한 개선된 시료를 기존과 동일한 방법으로 평가하고 있으며 현재 1500시간이 경과중이지만 500~1000시간에서 발생하던 기포현상이 나타나고 있지 않아 개선된 것으로 판단되고 있다. 그렇지만 지속적으로 평가를 관찰해 시험결과를 근거로 형광램프용 고반사율 반사판의 고효율에너지기자재 초기반사율과 반사율 감퇴 성능기준 및 가속수명예측기법을 도입한 신뢰성평가기준 제·개정에 활용할 계획이다.