한국과학기술정보연구원 전문연구위원 김 해 곤
19세기에 이르러서는 방적기계의 각 공정별 발전 동향을 한눈에 파악 할 수 있는 국제섬유기계전시회가 개최되기 시작했다.
필자는 국제섬유기계전시회에 출품된 각 공정별 현황을 시찰 및 조사한 자료와 해외기술문헌정보를 토대로 방적기계의 발전 동향을 짚어보고자 한다.
발명된 지 200년이 지난 링 방적기계는 링(Ring)과 트래블러(Traveller)의 발명으로 방적이 가능하게 되었고, 드래프트를 할 수 있게 되었으며, 안정된 가연이 가능해졌다.
이 기기는 현재 가장 널리 보급된 방적기계로 사 품질, 적용분야 및 유연성 측면에서 확실한 표준 방적기계로 자리 잡고 있으며 하이테크 설비로 지속 진화되고 있다.
특히 최신의 링/트래블러 시스템에서 트래블러는 외부로부터의 윤활 없이 시간당 150Km의 속도까지 링 플랜지를 회전하며 실을 생산할 수 있다.
실의 구조와 특성을 살펴보면 단면 길이 방향으로 모두 균일한 꼬임이 가해져 있으며, 균제도가 좋고 동적 특성이 좋으며, 잔털이 많고 스날(Snarl)성이 크며 강성이 낮으며 생산성 향상, 품질향상에 많은 기여를 했지만 스핀들 회전의 한계점, 트래블러 속도의 제한, 권취량의 제한, 권취형상의 제약 등 많은 한계를 내포하고 있으며, 여기에 인건비의 상승과 인원 부족, 설비 투자비용의 과다 지출, 한계속도에 의한 소음과다, 벌루닝(Ballooning)에 의한 모우의 발생 등 많은 문제점이 있는 것도 사실이다.
이러한 각종 제한과 문제점을 극복하고 좀 더 나은 방적기계를 연구한 결과 근래에 많이 출시되고 생산현장에 투입되고 있는 혁신 방적기계가 대두된 것이다. 프랑스 파리에서 개최된 ITMA '99에 컴팩트 정방기가 처음 전시되면서 관련 업계의 많은 관심을 끌기 시작하였는데, 현재까지 총 5가지 타입의 컴팩트 정방기가 출시되었고, 그 수요가 점차 증대되고 있는 실정이다.
2. 공정별 방적기계의 발전 동향
방적기계는 각 공정별 특성과 생산제품의 상태를 감안하여 혼타면기(Blending &Mixing system), 소면기(Carding Machine), 코마준비기(Lap former), 코마기(Combing machine), 연조기(Drawing Machine), 조방기(Roving machine), 정방기(Spinning machine), 권취기(Winder) 등으로 구분한다.
2012년의 국제섬유기계전시회(ITMA+CITMA)를 통해본 각 공정별 발전 동향을 살펴보면 다음과 같다.
○ 혼타면
혼타면기에서 품질에 가장 큰 영향을 미치는 것은 색채 이물질 제거 방법이다. Trutzschler사(독일)에서는 색채 이물질 제거 장치 SP-FPU Type을 제시하고 있다. 이것은 고도의 이물질 검색 능력과 공간을 차지하지 않는 장점이 있다. 이물질 검색에는 3종류의 검색 모듈을 가지고 있다. 첫 번째는 높은 해상도의 3CCD 카메라로 종래 검색이 곤란했던 실, 노끈, 부스러기 등을 색출해내고(colour module), 두 번째는 투과 광선으로 투명, 반투명의 것을 색출하여 polypropylene 직물, polyester 직물 등을 검출하고(P module), 세 번째는 자외선으로 형광물질을 식별하여, 형광 표백된 면류나 PP 등을 검색 색출함으로써 고도의 색채 이물질 제거를 실시하며 품질향상에 크게 기여하고 있다.
○ 소면(Card)
Trutzschler사에서는 새로운 모델 TC11을 제시했다. 실린더 폭을 1m에서 1.28m로 넓혔으며 가동의 상태나 Sliver의 상태를 감시하여 최적 조건을 제시하는 종합시스템인 "T-CON"의 정밀도를 향상시켜 최대생산량 280kg/hr를 달성했다. 이를 통해 종래보다 생산량은 40% 향상되고 생산 코스트는 25% 다운시켰다.
Rieter사(스위스)에서도 새로운 모델 C70을 제시하였다. 실린더 폭 1.5m를 종전 모델 C60과 같이 그대로 유지하면서 생산성을 40% 높여 280kg/hr을 실현하도록 하였고, Flat의 작동 길이를 45% 확대하여 품질 향상에 기여하였다. 또한 전력 소요량도 15% 감축시켰다. Mazoli사(이탈리아)에서는 새로운 모델 C701을 제시하였으며 실린더 폭을 1m에서 1.5m로 50% 확장하여 최대 생산량을 250kg/hr로 50% 증가시켰다. 또한 실린더 직경을 작게 하고 회전수를 높여 섬유에 작용하는 원심력을 크게 함으로써 제진 성능을 높였다. 생산량에 대한 전력비는 30% 낮추었다.
○ 코마 준비기(Lap former)
Mazoli사(이태리)에서는 혁신적인 새로운 모델 LW3을 실제 연출하여 많은 관심을 갖게 하고 이목을 집중시켰다. 종래의 모델 LW2N에 많은 변화를 준 것인데, Delivery Speed 130m/min를 190m/min로 향상시키고 최대 생산량은 620kg/hr로 Rieter사의 모델 E35(520kg/hr)보다 높은 수준이다.
○ 코마(Comber)
Mazoli사(이탈리아)의 신모델 CM7은 생산성을 종래의 500nips/min에서 600nips/min(생산량 100kg/hr)로 상승시켰다. 이는 Combing 구동장치의 개선과 Nipper의 경량화에 의해 이루어졌으며 신형 코마준비기 LW3와 병용함으로써 종전의 코마사 품질을 유지하게 하였다.
○ 연조기(Drawing)
Trutzschler사는 신모델 TD8(최고속도 1,100m/min)을 선보였다. Sliver 불균제를 억제시키는 Auto-leveler의 성능을 향상시키기 위하여 지지강성을 높인 것이 주요 개선점이다. Mazoli사는 신모델 DFR1(최고속도 1,000m/min)을 제시하고, 풍면제거 시스템의 개량과 코일라 부분의 정전기 제거 추부 부분의 트러블 발생방지 등을 개선했다. Rieter사에서도 새로운 모델 RSB-D45를 발표하였다. 최고 속도는 1,100m/min이며 종래 작업자가 제거하였던 섬유 폐기물이 발생하지 않는 CLEANtube라는 기능을 부여했고 추부의 굴곡부에 퇴적하는 단섬유나 분진을 분산제거하는 기술이다.
○ 조방
Mazoli사는 신모델로 Doffer가 부착된 FT6D를 제시했다. 스핀들의 구동방법을 종래 전추/1모터에서 32추/1모터로 변환한 것이 특징이다. Electro-Jet사(스페인)는 종래의 자동도핑장치가 부착된 ADR 모델에 자동 운송 장치와 Robbing stripper 장치를 결합시킨 모델을 제시했다.
○ 링 정방(Ring spinning)
근래 설비와 조업의 코스트 다운을 주요한 목적으로 대당 1,200 추가 넘는 기계를 생산하는 회사가 늘어났는데 최근 Toyota사와 Mazoli사가 세계 최장인 1,824 추/대를 발표함으로써 일단락됐다. Toyota사는 RX240 모델을 근간으로 최신형 RX300 모델을 발표했다. 최대 1,824추/대로 Pnewmafill 장치의 효율을 높여서 소비 전력을 7% 절약할 수 있도록 했다. 20mm 이하의 Short-pitch Slub yarn을 290개/min까지 생산할 수 있는 장치와 서보모터를 채용한 High-draft 제어기술을 가지고 있다. Rieter사에서는 콤팩트 얀 전용모델 K45를 연출하고 6종류의 다른 실을 멀티번수로 방출하는 범용성을 나타냈다. Zinser사(독일)에서는 면방용 Z351 모델과 모방용 Z451 모델에 면방용 콤팩트장치 ImpactFX 타입과 모방용 콤팩트장치 CompACT 타입을 탑재하고 자동운송시스템을 추가하여 전시했다.
3. ‘섬유강국’ 무색 국산메이커 전무 아쉬어
최근 방적기계의 전시회에 나타나고 있는 동향을 보면 노무비 상승 등을 배경으로 코스트 다운의 다양한 방법을 고안하고 있다. 향후 인력 감축, 에너지 절약, 고급 원사의 제조 방향으로 진전될 전망이다. 이에 따라 섬유 관측 기술, 컴퓨터 시뮬레이션 기술, 에너지절약 기술, 첨단기술과의 융합, 이론에 기초한 연구개발 활동이 중요해질 것이다. 우리는 각 공정별 기계기술동향에서 설명한 모든 내용들에 대하여 항상 주의 깊게 검토 관찰하면서 독자적 차별화 기술을 연마함과 동시에 품질의 고급화, 에너지 절약 기술의 배양, 수율 향상 등 제품의 고급화와 코스트 다운에 역점을 둔 부단한 노력이 필요하다.
특히 우리나라는 130만 추가 넘는 방적 설비를 보유하고 있지만 방적기계 메이커는 한군데도 없다. 그러나 부속품의 국산화 및 개량에 적극적인 지원과 노력을 함으로써 품질과 생산성을 기초로 한 경영 우위를 유지하는 데 지속적인 노력을 경주해야 할 것으로 판단된다.