샌드 블라스팅(Sand Blasting)

개요

샌드블라스팅(Sandblasting, 혹은 abrasive blasting)은 고압의 공기나 원심력 등을 이용해 연마재(media)를 표면에 분사하여 표면을 매끄럽게 하거나 거칠게 하고, 오염물·코팅을 제거하는 공정이다. 1870년 벤저민 틸그먼(Benjamin Chew Tilghman)이 특허를 냈으며, 일반적으로 모래, 작은 금속구체(metal shot)을 연마매질로 사용하나, 목적에 따라 유리비드, 플라스틱, 호두껍질, 소다 등이 사용되기도 한다.

 

주요 공정 종류

샌드블라스팅(Sand Blasting, 건식)

압축공기 등을 이용하여 고체 입자를 노즐 등을 이용하여 고속으로 표면에 분사하여 단단한 표면을 매끄럽게 하고 성형하고, 청소하는 과정을 총칭한다. 다른 표면 가공 공정 대비 균일한 마감을 할 수 있다는 장점이 있는 가장 전통적인 방법이다. 샌드블라스팅 장비는 일반적으로 연마재와 공기가 혼합되는 챔버로 구성된다. 연마재를 견딜 수 있는 보론카바이드 등 내마모성 소재가 노즐로 많이 사용된다.

 

습식 블라스팅(Wet abrasive blasting)

습식 연마재 블라스팅은 연마재로 물을 사용하는 방법으로 1940년대 후반 Norman Ives Ashworth가 건식 블라스팅의 대안으로 개발하였다. 장점으로 뜨거운 물과 비누 등을 사용하여 탈지(표면의 윤활제 등을 제거하는 공정, degreasing, oil free)와 블라스팅을 동시에 사용할 수 있고, 마모할 때 먼지가 줄어들어 석면, 방사성 등 독성 표면을 처리할 때 비교적 안전하게 마모공정을 수행할 수 있다. 단, 공정속도는 기존의 건식 블라스팅 대비 빠르지는 않다.

 

베이퍼 블라스팅(Vapoer Blasting)

습식 블라스팅의 변형으로 가압된 공기가 노즐의 물에 추가되어 증기를 생성시키는 형태이다. 습식 블라스팅대비 온화한 분위기에서 표면처리가 가능하다.

 

비드 블라스팅(Bead Blasting)

비드블라스팅은 표면을 손상시키지않고 고압에서 미세한 유리구슬을 도포하여 표면 침전물을 제거하는 공정이다. 수영장 타일 청소, 페인트 제거를 위한 자동차 차체 작업 등 손상 등에 민감한 표면 등에 많이 사용된다.

 

휠 블라스팅(Wheel Blasting)

회전하는 휠(Wheel)에 연마재를 부착시켜 연마하는 공정으로 액체, 기체(고압가스 등)의 추진제를 사용하는 에어리스(airless) 블라스팅 공정이다. 최초의 블라스트휠은 1932년 Wheelabrator에 의해 특허를 받았다.

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Micro Abrasive Blasting

직경 0.25~1.5mm크기의 작은 노즐을 사용하여 작은부품이나 미세한 부분에 미세한 연마재를 정확히 가하여 연마를 진행하는 공정으로 미세한 공정은 달걀껍질에 패턴을 낼 수 있을 정도로 섬세하다. 보통 연마입자의 크기는 10 ㎛에서 최대 150 ㎛ 크기 수준으로 미세하다.

 

기타

공기와 드라이아이스를 이용한 방법(Dry-Ice Blasting), Bristle Blasting, Vacuum Blasting등 다양한 방법이 존재한다.

 

주요 적용 분야

샌드블라스팅은 묘비, 간판, 유리·목재 예술가공. 선체·벽돌·콘크리트 세척, 산업설비 청소 등등 일상생활, 산업 등등 다양한 분야에서 사용된다.

 

주요장비

공기압축기 : 샌드 블라스팅에서 압축 공기 등을 공급하기 위해 공기 압축기 등이 사용될 수 있다.

블라스트 캐비닛 : 연마재를 재활용할 수 있고 비산을 방지할 수 있는 캐비닛이다. 글로브박스의 형태로도 재작되는 경우도 많이 있다. 캐비닛안에 음압을 걸어 사용한 연마재 등을 흡입하는 형태, 습식 블라스트 형태, 단순히 밀봉만 하는 형태의 캐비닛 등 다양한 형태가 존재한다.

블라스트룸 : 블라스트 캐비넛이 대형화된 개념으로 작업자가 내부에 들어가서 작업할 수 있으므로, 샌드블라스트 관련 다양한 장비들이 설치될 수 있다.

 

 

그림. 샌드블라스트 캐비넷

블라스트 매체(연마재) 종류

규사(Silica Sand) : 규사는 예전부터 샌드블라스트 연마재로 많이 쓰이는 재료였으나 진폐증의 원인이 될 수 있기 때문에 독일, 벨기에, 영국, 러시아, 스웨덴 등일부 국가에서는 실리카 연마재의 사용이 금지되어 있다.

가넷(Garnet) : 가넷(석류석)은 규사보다 바싸나, 먼지발생이 적고, 먼지 흡입에 따른 위험이 없으며, 작업효율도 괜찮기 때문에 많이 사용된다.

농산물 : 낙서 제거 등 청소와 같이 표면의 침식이 우려될 경우 으깬 견과류 껍질, 과일 알맹이와 같은 부드러운 연마재가 사용된다. 옥수수나 밀 전분이 사용되기도 한다.

기타 : 베이킹소다, 중탄산나트륨, 드라이아이스, 제강슬래그 등 공정 부산물, 산화알루미늄, 탄화규소 등과 같은 세라믹, 플라스틱 연마재, 철, 스테인리스스틸, 알루미늄, 구리를 포함하는 금속 샷 등 다양한 물질들이 연마재로 사용된다.

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안전 및 규제

기본적으로 샌드블라스팅은 분진을 사용하고 다량의 분진이 발생되므로 진폐증이나 눈 등에 이물질로 들어가는 등 다양한 질환을 일으킬 수 있다. 또한 피부 등에 상처를 일으킬 수 있으며, 샌드블라스팅의 종류에 따라 소음에 대한 질환, 화상 등의 가능성도 존재하며, 유해성이 있는 연마재나 소재를 사용할 경우 추가적인 질환을 일으킬 수 있다. 따라서, 마스크, 헬멧 등 다양한 안전보호구를 착용하고 작업해야 한다. 미국 산업안전보건청(OSHA), NIOSH 등에서는 샌드블러스팅과 관련한 안전보호구, 환기조치 등에 대한 안전조치를 법적으로 규정하고 있다.

우리나라에서는 샌드블라스트 등을 법적으로 명시하고 있지는 않으나 비산먼지가 발생하는 작업 등등에 대해 안전관리 규정 등을 명시하고 있다. 또한 한국산업안전관리공단(KOSHA) 등의 홈페이지 등에 샌드블라스트 작업에 대한 지침 등을 명시하고 있다. 인터넷 등에 샌드블라스트 작업시 안전보호구가 구체적으로 명시되어 있으므로 참조할 수 있다.