세라믹 관련 국산 설비기기의 기술수준과 전망 세라믹 관련 국산 볼밀의 기술수준과 전망 尹哲夏 / 동영기공(주) 부사장 분쇄는 기계적 방법으로 고체원료를 세분화하여 더 미세한 분체를 생산하는 시스템이다. 세라믹 분쇄설비에는 여러 종류의 분쇄기가 있으나 제품의 특성에 따라 분쇄기 종류가 달라진다. 그 중에서도 볼밀은 다양한 입도 및 구형의 형상, 대량 생산의 목적으로 많이 사용되고 있다. 볼밀을 이용한 분쇄 방법에는 습식과 건식 2가지 방법이 있다. 습식분쇄방법과 볼밀 기술 습식 분쇄 방법에는 슬립을 제조하여 후속 처리후 제품화하는 위생도기, 타일, 생활자기, 세라믹제조업체등에서 이용되고 있다. 습식 분쇄 방법은 볼밀에 적당량의 분쇄용 원료와 물을 투입하여 일정 시간 회전시키면서 볼밀 내부에 고무, 세라믹 라이닝과 볼의 운동 에너지에 의해 고체원료를 세분화하여 미세한 슬립을 생산하는 기계이며 분쇄 효율을 극대화하기 위하여 볼밀 내부에 투입 볼량(LS)을 55%와 분쇄물 투입량(LM)을 30∼40% 정도 투입하여 분쇄하는 것이 가장 효율적이다. 또한, 습식용 볼밀은 소형에서 대형화로 바뀌어 1990년 이전에는 수입에 의존하였으나 1990년도부터는 국산화되어 세라믹 업체에 공급되었다. 볼밀의 대형화로 인하여 분쇄물 투입 설비를 자동 계량식 투입 방법으로 응용하여 인력 및 원가 절감을 하였으나 1990년 후반부터 경기 침체로 인하여 습식 볼밀 설비 수요는 극감하였으며 중국 저가 공세에 의해 국내 볼밀 제조 업체는 상당한 타격이 있을 것으로 예상되고 있다. 건식 분쇄방법과 볼밀 기술 건식 분쇄 방법에는 연속식과 베치식 분쇄 2가지 방법이 있다. 건식 분쇄에 의해 생산된 초미분체는 국내 대기업과 중견기업의 반도체, 의약품, 화장품, 도료, 섬유 등 신소재 개발에 이용되며 초미분 제조용 분쇄기 설비 투자가 예상된다. 초미분 분쇄기는 여러 종류의 기계가 있으나 다양한 입도와 구형의 형상, 대량 생산에는 볼밀 분쇄방법을 많이 선호하여 설비의뢰가 증가 추세이다. 초미분 분쇄기의 내부에 라이나에는 세라믹(Al₂O₃- 92%) 및 특수강(Hi-Mn11)라이나를 시공하면 분쇄용 볼밀 세라믹(Al₂O₃) 또는 특수강(Hi - Cr강)이 많이 이용된다. 연속식 분쇄 방법은 조분쇄물을 투입, 분쇄, 배출을 연속식으로 하는 볼밀형이며 원하는 분쇄입도를 가지기 위해서는 적정한 회전수(임계속도의 65 ~ 82%의 회전수)와 분쇄용 볼의 투입량, 볼의 크기, 분쇄물의 투입량을 선정하여 분쇄효율이 극대화할 수 있도록 하기 자료를 참고하여 분쇄기를 선택함이 중요하다. 1) 볼밀의 회전수 (임계속도의 65 ~ 82% 회전수가 적당함) 42.3 N= 굚굚?RPM D N : 임계속도 (R.P.M) D : 볼밀 직경 (M) 2) 볼 투입량 : 볼밀 내용적 (M³) × 0.24(0.3) × 볼의 진비중 = TON 3) 원료 투입량 : 볼밀 내용적 (M³) × 0.16(0.2) × Bluk Density = TON 4) 볼의 크기 : 제품의 미세도에 따라 볼의 크기가 달라진다. 30㎛ 이하의 미세도 제품 분쇄시 볼의 크기는 Ø10㎜,Ø20㎜, Ø30㎜ 적합하며 30㎛ 이상의 미세도 제품 분쇄시 볼의 크기는 Ø30㎜,Ø40㎜,Ø50㎜ 적합하다. 제품의 특성에 따라 볼의 크기가 조정되어야 한다. 베치식 분쇄 방법은 볼밀에 일정량의 분쇄물을 일시에 투입하여 투입된 볼과 같이 회전하면서 설정된 시간 만큼 분쇄후 배출하는 분쇄 방법으로 초미분 제품 생산용 기계로 활용되고, 주변기기(분급설비)가 없어도 설정된 시간만큼 분쇄되어 원하는 입도가 생산되므로 초기 투자비용이 절감되는 효과가 있다. 실질적으로 분쇄기의 분쇄도 성능 시험결과 미세도가 평균입도(APD)5㎛까지 분쇄된 제품을 제품화하여 가동되는 세라믹 원료 제조업체도 있다. 볼밀 수요에 대한 전망 국내 대기업과 중견기업에서 반도체, 의약품, 화장품, 도료, 섬유 등의 신소재 생산에 필요한 초미세 입도와 구형의 입도형상의 제품을 제조용으로 적합한 건식 분쇄 볼밀에 대한 문의가 많아지고 있다. 국내 분쇄기 제조업체들 분쇄기별 기술력은 많이 향상되었으나 외국에 비해 주변기기들의 기술력 저하로 인하여 설비를 외국에서 수입하는 경우가 많다. 국내 분쇄기 제조업체는 분쇄 제품별 분쇄기 성능에 대한 DATA화하여 보다 성능이 우수한 제품 개발에 연구 노력이 필요하며, 주변기기의 개발도 시급한 과제로 생각한다. 습식 대형 볼밀 연속식 분쇄 볼 및 분쇄원료 투입량 베치식 분쇄 입도 분석표