공업 규격과 자동차 부품의 오염 측정·해석

오염이 자동차 부품에 미치는 영향

자동차의 중요 부품으로 엔진의 구성 부품이 있습니다. 예를 들어, 엔진 블록의 실린더 라이너 내에 있는 몇 μm의 틈새(여유 공간)에서 왕복 운동을 반복하는 피스톤은 엔진 오일로 기밀성이 유지됩니다. 만에 하나 피스톤 링 측면에 미세한 금속 오염이 부착되면 왕복 운동의 반복으로 인해 실린더 라이너 내벽에 흠집이 생기고 엔진 트러블의 원인이 됩니다.
또한, EV(전기 자동차)나 HEV(하이브리드 자동차), PHEV(플러그인 하이브리드 자동차) 등 대용량 배터리를 탑재한 자동차가 증가함에 따라 리튬 이온 배터리의 발열·발화 원인이 되는 부품·부재의 금속 오염에 대한 주의도 더욱 중요해지고 있습니다.
이러한 부품 제조 후의 철저한 세정은 물론, 구성 부품별로 오염이 잔류하지 않는지에 대해 국제 공업 규격에 적합한 측정·해석에 따른 청정도 관리가 요구됩니다.

청정도 검사의 국제 공업 규격 ISO16232/VDA19이란

자동차 부품의 청정도 측정 관련 규격으로 2002년에 독일 자동차 공업회 규격 「VDA19」가 발행되었고, 2007년에는 국제 규격으로 「ISO16232」가 발행되었습니다. 따라서 품질 요구에 의거한 이물질 입자의 계측·조성 분석이 필수가 되었습니다.
자동차 엔진·터보차저·트랜스미션 등의 중요 부품인 탱크·펌프·밸브·파이프·도관·케이싱 등 오일 및 물과 연관된 유체 부품을 비롯하여, 리튬 이온 전지 및 전자·전장 부품 등의 청정도 관리가 규정되어 있습니다. 이들 자동차 부품의 제조 프로세스에서 발생한 입자상 오염 물질(컨태미네이션)을 세정 공정에서 최대한 제거합니다. 이때 ISO16232/VDA19에 정해진 청정도의 요구에 적합한지 측정·해석할 필요가 있습니다.
또한, 자동차에 많이 사용되는 오일에도 액체 중의 오염 측정에 관한 국제 공업 규격이 있으며, 샘플 1 ml당 입자를 카운트(누적)하여 유체 중의 오염 물질 분포 상태를 요약하는 오염 등급 코드가 ISO4406로 정해져 있습니다.

오염 측정·해석 방법

오염 측정·해석에는 여러 가지 방법이 있는데, 자동차 업계에서는 아래 2종류의 오염 표준 분석이 ISO16232/VDA19에 규정되어 있습니다.

중량법(중량 측정)

무게로 측정하기 때문에 비교적 간편한 측정 방법으로 알려져 있지만, 중량의 차이에 관한 정보로만 해석합니다.
입자상 오염 물질 하나하나의 크기 및 입도 분포, 금속 및 섬유 등 미세 입자의 성질까지는 조사할 수 없기 때문에 오염 원인 파악이나 재발 방지에 도움이 되는 정보를 얻지는 못합니다.

광산란법(광산란식 분석)

광학 현미경으로 측정·해석합니다. 오염 유무나 양뿐만이 아니라, 각각의 입자 크기, 입도 분포, 입자의 성질(금속·섬유 등)을 판단할 수 있습니다.
미세 입자의 혼입이 중요 보안 부품의 품질·성능·안전성에 큰 영향을 미칠 수 있는 자동차 제조 분야에서는 이 광산란법에 따른 현미경을 이용한 오염 측정이 주류를 이루고 있습니다.

광산란법에 따른 오염 추출·측정·해석의 흐름

자동차 부품 관련 오염 해석에서는 엔진처럼 복잡하고 중요한 부품으로 구성되는 경우, 조립 후에 검사할 수가 없습니다. 따라서 각각의 구성 부품에 대해 아래의 방법으로 해석을 진행합니다.

1. 부품(제품)을 「압력 린스」 등의 방법으로 세정하고 이물질(입자)을 추출
2. 린스 처리한 액체를 멤브레인 필터로 걸러 이물질을 여과
3. 여과 후의 멤브레인 필터를 샘플로 이용하여 현미경으로 해석

현미경을 이용한 측정·해석에서는 입자의 수(오염 카운트)·사이즈·이물질 분류(금속·섬유 등)를 측정값에 편차가 없도록 동일한 설정으로 측정·해석·비교·검증하고, 그것이 자동차 부품의 위험 인자인지 등을 상세하게 조사합니다.
ISO16232/VDA19에는 이물질 추출 방법부터 해석이 필요한 입자의 최소 사이즈 및 자동 측정의 경우에는 그 화소 수 및 이물질 추출 방법까지 다양한 기준이 정해져 있고, 리포트도 규격에 맞는 양식으로 작성해야 합니다.

ISO16232/VDA에 대응하는 오염 측정·해석을 고정도로 간단하게 실시

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는

자동차 업계용 청정도 규격 ISO16232/VDA19에 대응하는 오염 측정을 실시할 수 있습니다. 4K 디지털 마이크로스코프로 촬영한 고해상도이면서도 피사계 심도가 깊은 화상을 해석하는 것으로서 요철이 있는 대상 물체도 고정도로 측정할 수 있습니다.

또한, 「상세 해석 모드」에서는 멤브레인 필터 전체의 화상에서 임의의 오염을 선택하기만 하면 자동으로 스테이지를 이동시켜 그대로 고배율의 상세 관찰을 실시할 수 있습니다. 이로써 기존 현미경에 비해 이물질 동정이 간단하게 짧은 시간 내에 실현됩니다. 또한, 심도 합성 및 3D 높이 측정을 병용하여 요철 형상이라 하더라도 상세 관찰·수치화를 실시할 수 있습니다.

조건의 자동 재현·자동 캘리브레이션에 의한 시간 단축·정량화

4K 디지털 마이크로스코프 「VHX 시리즈」는

과거의 촬영 조건을 저장·재현합니다. 촬영 화상 앨범에서 선택하기만 하면 해당 촬영 설정(렌즈 배율·셔터 속도·게인·라이트 시프트·에지 강조·화이트 밸런스·조광 조건 등)을 불러내어 자동으로 재현합니다. 작업 공정 수를 대폭으로 절감하는 동시에 사용자가 바뀌어도 대상 물체를 완전히 같은 조건으로 관찰할 수 있으므로 안정적인 해석 결과를 얻게 됩니다.

고해상도 HR 렌즈와 전동 리볼버로 렌즈 교체 없이 20~6000배의 「심리스 줌」을 실시할 수 있어 오염 사이즈에 맞는 배율로 빠르게 줌을 실행할 수 있습니다. 또한, 접속된 렌즈를 자동 인식하여 촬영 화면과 함께 배율 데이터도 관리할 수 있습니다.
뿐만 아니라, 「1PUSH 캘리브레이션」에 의해 한 번 클릭하는 것만으로도 필요한 보정값을 자동으로 읽어들입니다. 오염 추출(2치화) 시의 조건을 재현할 수 있으므로 측정 수치가 어긋나는 것을 방지할 수 있습니다.