이 글의 목적은 사출성형 현장에서 금형 교환 시 발생 가능한 협착·추락·전기·유압·화상 위험을 체계적으로 통제하고, 표준절차와 체크리스트를 통해 사고를 예방하며, 동시에 SMED 관점의 리드타임 단축까지 달성하도록 실무 기준을 제공하는 것이다.
1. 적용 범위와 기본 용어
본 절차는 열가소성 수지 사출기 전 톤급에 적용하며, 수동·반자동·자동 금형 교환에 동일하게 준용한다. 금형 교환은 기존 금형 탈거와 신규 금형 장착, 연결, 시운전 검증까지 포함한다. LOTO는 전기·유압·공압·냉각수 등 모든 에너지원을 격리·잠금·표지하는 행위를 의미한다. TBM은 금형 교환 착수 직전 작업자 간 위험요인 공유를 말한다. SMED는 금형 교환을 포함한 단납기 변환을 위한 셋업 단축 기법을 말한다.
2. 사고사례 공통 원인과 통제 전략
2.1 공통 원인
- 잔류압력 또는 잔열 해소 미흡으로 인한 분출·화상 사고이다.
- 크레인·체인블록 인양 각도 불량과 취부 볼트 미체결로 인한 전도·낙하 사고이다.
- 이젝터 핀 전진·후퇴 미확인 상태에서 협착 사고가 재현되는 패턴이다.
- 안전장치 무력화 상태에서 시운전 중 끼임 사고가 발생하는 경우가 빈번하다.
2.2 통제 전략
- 에너지 격리 우선순위 적용과 다중 LOTO 확인을 수행한다.
- 양중 각도는 60~90도 범위 확보를 기본으로 하고, 센터 오프셋은 5% 이내로 관리한다.
- 이젝터·코어·핫런너 등 구동계의 0점 복귀를 시각+촉각 이중 확인한다.
- 시운전은 안전장치 유효성 시험을 선행하고 공정 품질 확인을 후행한다.
주의 : 금형 교환 중 생산성 향상을 이유로 안전장치를 임의 해제하거나 인터록을 우회하지 말아야 한다.
3. 역할과 책임
| 역할 | 주요 책임 | 필수 자격 | 승인 범위 |
|---|---|---|---|
| 작업책임자 | TBM 주관, 위험성 평가, 최종 승인 | 사출 3년 이상, LOTO 교육 이수 | 작업 시작·중지 권한 |
| 크레인 신호수 | 양중 신호 표준 적용, 통제구역 관리 | 신호수 교육 이수 | 양중 시작 승인 |
| 설비 담당 | 전기·유압·공압 격리, 잔압 제거 | 설비 안전 자격 | LOTO 해제 승인 |
| 금형 담당 | 금형 상태 점검, 취부·정렬·클램프 체결 | 금형 취급 숙련 | 취부 완료 보고 |
| 품질 담당 | 시운전 샷 승인, 시작품 승인 | 초물 승인 권한 | 양산 전환 승인 |
4. 준비 단계(Pre-Job)
4.1 TBM 체크
- 작업범위: 금형 번호, 중량, 치수, 취부 방향을 공유한다.
- 위험요인: 협착, 전도, 낙하, 화상, 감전, 미끄럼을 명시한다.
- 통제책: LOTO 포인트, 통제구역, 신호수 지정, 대피로를 확정한다.
4.2 장비·공구 목록
| 분류 | 세부 항목 | 규격/비고 |
|---|---|---|
| 양중 | 천정크레인/호이스트, 체인블록, 슬링벨트, 샤클 | WLL 표기 확인 |
| 체결 | 토크렌치, 육각소켓, 스패너, 클램프 | 토크 범위 현장 규격 준수 |
| LOTO | 록아웃 패드락, 태그, 메인스위치 락킷 | 개인락 1인 1자물쇠 |
| 보호구 | 안전화, 절단방지 장갑, 보안경, 헬멧 | 필수 착용 |
| 보조 | 금형카, 지그·받침대, 수평계, 센터핀 | 수평·수직 정렬 |
4.3 문서 및 허가
- 작업허가서, LOTO 시트, 금형 사양서, 양중 점검표를 준비한다.
- 금형 중량이 크레인 정격하중의 80%를 초과하면 별도 위험성 평가를 추가한다.
주의 : 금형 사양서의 취부 방향 화살표와 이젝터 스트로크 데이터를 현장에서 재확인해야 한다.
5. 사전 점검(Pre-Inspection)
5.1 사출기 상태
- 안전커버, 라이트커튼, 인터록 동작을 확인한다.
- 고정·이동 플래튼 표면의 손상·버어·오염을 제거한다.
- 티 슬롯, 볼트·너트, 클램프 상태를 점검한다.
5.2 금형 상태
- 아이볼트 체결 깊이, 균등 체결, 파손 유무를 확인한다.
- 이젝터 핀 마모, 가이드포스트 윤활, 열판 케이블 외관을 점검한다.
- 핫런너 전원과 온도센서(thermocouple) 사양을 확인한다.
6. 설비 정지 및 LOTO
- 원료 배출·사출 조건 저장을 완료한다.
- 사출기 사이클을 정지하고 수동 모드로 전환한다.
- 메인 전원을 차단하고 잠금·표지한다.
- 유압펌프를 정지하고 압력 해소 밸브를 개방한다.
- 공압 공급 밸브를 닫고 잔압을 퍼지한다.
- 냉각수 입·출구 밸브를 닫고 라인 압력을 해소한다.
- 핫런너·히터를 설정 온도까지 냉각시킨 후 전원을 격리한다.
주의 : LOTO는 각 담당자가 본인 자물쇠를 직접 잠그고 태그를 부착해야 한다.
7. 잔류에너지 제거 및 0에너지 확인
- 유압 압력 게이지 0 확인, 공압 압력 게이지 0 확인, 냉각수 라인 무압 확인을 수행한다.
- 히터 표면 온도가 작업 허용온도 이하로 떨어지는지 비접촉 온도계를 이용해 확인한다.
- 이젝터, 코어풀, 슬라이드가 완전 후퇴했는지 눈금 또는 스토퍼로 확인한다.
8. 기존 금형 탈거
- 이동 플래튼을 금형 중심과 일치하도록 이동한다.
- 클램프를 균등하게 풀고 잔압·하중 집중을 방지한다.
- 슬링벨트·샤클을 아이볼트에 체결하고 신호수 지시에 따라 서서히 텐션을 준다.
- 볼트 전량 해체 후 금형을 플래튼에서 이격한다.
- 금형카 또는 팔레트로 이동하고 전도 방지 목재를 설치한다.
주의 : 금형 중앙에서 벗어난 편하중 상태에서 강제 인양을 금한다.
9. 금형 이송·보관
- 통제구역을 콘으로 설정하고 보행자 접근을 금지한다.
- 바닥 경사·요철을 확인하고 서행한다.
- 보관 시 드레인 후 방청유를 도포하고 케이블을 분리 보관한다.
10. 신규 금형 장착
- 플래튼 표면 청소와 수평 확인을 먼저 수행한다.
- 금형을 플래튼 앞 약 10~20mm에서 정지 후 센터·수평을 재확인한다.
- 가이드 핀을 이용해 위치를 맞춘 뒤, 체결 볼트를 대칭 순서로 손조임한다.
- 클램프를 지정 위치에 배치하고 균등 토크로 1차 체결한다.
- 이젝터 핀과 사출기 이젝터 로드를 정렬하고 스트로크를 공회전으로 검증한다.
10.1 토크 관리 가이드
| 볼트 규격 | 권장 체결 단계 | 체결 순서 | 비고 |
|---|---|---|---|
| M12~M16 | 30%→60%→100% | 대칭 교차 | 윤활 상태 기준 |
| M20 이상 | 25%→50%→75%→100% | 대칭 교차 | 연속 토크 분배 |
주의 : 현장 규격서가 있는 경우 본 표보다 현장값을 우선한다.
11. 배관·배선 연결 및 누설 점검
- 냉각수: 회수·공급 라벨을 일치 연결하고 누수 시험을 실시한다.
- 공압: 제어밸브 방향성을 확인하고 저압 시험 후 정상 압력으로 승압한다.
- 전기: 핫런너 커넥터 핀 배열을 대조하고 단선·피복 손상을 점검한다.
12. 시운전 및 안전검증
- LOTO 해제 전, 모든 공구·자재 반출을 시각 점검한다.
- LOTO 해제를 순차적으로 진행하고 각 에너지원 복귀 후 이상 유무를 확인한다.
- 무하중 기능시험: 클램프 개폐, 이젝터 전후진, 코어·슬라이드 동작을 3회 이상 수행한다.
- 안전장치 시험: 라이트커튼, 도어 인터록, 긴급정지 스위치를 각각 시험한다.
- 조건 이관: 금형 사양서 기준 온도·압력·속도를 설정한다.
- 초물 성형: 게이트·랜너 충전, 바인, 번, 쇼트, 웰드라인을 점검하고 보정한다.
- 초물 승인 후 표준작업서를 업데이트하고 배포한다.
주의 : 안전장치 시험에서 하나라도 미흡하면 즉시 전면 중지하고 조치 후 재시험해야 한다.
13. 위험성평가(JSA) 샘플
| 공정 단계 | 위험요인 | 발생 원인 | 통제대책 | 우선순위 |
|---|---|---|---|---|
| LOTO | 감전·유압 분출 | 격리 누락 | 체크리스트 2인 교차확인 | 상 |
| 양중 | 낙하·전도 | 슬링 각도 불량 | 각도 60~90도 유지, 신호수 배치 | 상 |
| 취부 | 협착 | 수평·수직 불일치 | 센터핀·수평계 사용, 저속 접근 | 중 |
| 시운전 | 협착 | 안전장치 미동작 | 라이트커튼·도어 인터록 시험 | 상 |
14. SMED 관점의 준비·내외부 작업 구분
- 외부화: 금형 예열, 호스 사전 연결 준비, 표준 공구 킷팅을 작업 전 완료한다.
- 내부 단축: 클램프 위치 표준화, 퀵커넥터, 정렬 핀 가이드, 토크 프리셋 렌치를 도입한다.
- 균등화: 금형별 취부 포인트·클램프 수·호스 라우팅을 표준판으로 시각화한다.
15. 통제구역 설계
- 양중 반경+추가 1m를 통제구역으로 설정한다.
- 바닥 미끄럼 위험 구간에는 논슬립 매트를 설치한다.
- 주변 적치물은 1m 이상 이격하고 개구부는 막는다.
16. 표준작업서(SOP) 예시
문서명: 사출기 금형 교환 SOP 버전: 1.0 적용 장비: 전 톤급 사출기
TBM 실시 → 작업범위·위험·통제 공유
LOTO: 전기→유압→공압→냉각수→히터 순으로 격리
0에너지 확인: 게이지 0, 온도 허용범위, 구동부 후퇴
탈거: 클램프 균등 해체, 슬링 텐션, 이격·이송
장착: 수평·센터 정렬, 대칭 체결, 토크 단계 체결
연결: 냉각수·공압·전기 연결 및 누설·절연 확인
시운전: 무하중 기능시험 → 안전장치 시험 → 조건 이관
초물 승인: 품질 승인 후 양산 전환
점검자/일시: __________ / __________ 승인: __________17. TBM 체크리스트 샘플
[TBM 항목] - 금형 번호/중량/치수/취부 방향 확인 - LOTO 포인트와 담당자 지정 - 크레인 정격하중/슬링각/통제구역 설정 - 이젝터·코어·슬라이드 0점 확인 - 비상정지 위치와 연락체계 재확인 - 기상·바닥 상태 확인 - 역할·신호수·감시자 지정 완료18. LOTO 태그 예시
[LOCKOUT TAG] 장비: 사출기 #______ 격리 에너지원: 전기 / 유압 / 공압 / 냉각수 / 히터 잠금자: ____ 일시: ____ 연락처: ____ 주의: 허가 없이 해제 금지19. 금형 교환 점검표
| 점검 항목 | 방법 | 기준 | 결과 |
|---|---|---|---|
| LOTO 시행 여부 | 목시 | 전 에너지원 격리 | OK/NG |
| 0에너지 확인 | 계측 | 게이지 0, 온도 기준 이하 | OK/NG |
| 양중 체결 상태 | 목시 | 샤클·슬링 손상 없음 | OK/NG |
| 취부 토크 | 측정 | 규격 범위 | OK/NG |
| 이젝터 정렬 | 기능 | 간섭 없음 | OK/NG |
| 냉각수 누수 | 압력 | 누수 없음 | OK/NG |
| 전기 연결 | 절연 | 정격·극성 일치 | OK/NG |
| 안전장치 시험 | 기능 | 정상 동작 | OK/NG |
| 초물 품질 | 시각 | 승인 기준 충족 | OK/NG |
20. 교육·훈련 및 역량 확인
- 연 1회 정기 교육과 신규 금형 투입 시 특별 교육을 시행한다.
- 교육 범위에는 LOTO, 양중 신호, 토크 관리, 안전장치 시험이 포함되어야 한다.
- 숙련도 평가는 관찰점수표와 구술시험을 병행한다.
21. 기록·문서화
- 작업허가서, TBM 기록, 점검표, 초물 승인서를 3년 이상 보관한다.
- 이탈 사항과 교정 조치를 CAPA 형식으로 기록한다.
- SOP 변경 시 버전관리와 교육 재배포를 즉시 수행한다.
22. 자주 발생하는 문제와 현장 팁
- 호스 길이 부족으로 인한 꺾임이 빈발하므로 표준 길이와 라우팅을 도면화한다.
- 핫런너 케이블 핀 배열 혼동을 막기 위해 색상 슬리브 또는 번호링을 사용한다.
- 슬링 길이 차이로 수평이 틀어지면 셔클 위치를 바꾸거나 체인 조절링크를 사용한다.
주의 : 체결 볼트 재사용은 현장 기준에 따른다. 연신·나사 손상 흔적이 있으면 즉시 폐기해야 한다.
FAQ
금형이 과대형이라 단일 크레인으로는 인양이 어렵다. 어떻게 하나?
듀얼 리프팅 계획을 수립하고 두 크레인의 정격하중과 동기화 신호 체계를 문서화한 후 실행한다. 신호수는 1인으로 통일하며 파일럿 리프트로 균형을 확인한 후 저속으로 이동한다.
핫런너 잔열이 많아 대기 시간이 길다. 단축 방법은 무엇인가?
금형 탈거 전 냉각수 플로우를 증가시키고, 열판 표면에 직접 접촉하지 않는 비접촉식 냉각 공조를 병행한다. 단, 열충격으로 금형에 균열이 발생하지 않도록 온도 하강률을 제한한다.
라이트커튼이 빈번히 오동작한다. 어떻게 진단하나?
먼저 센서면 오염을 제거하고 송수신 정렬을 재설정한다. 주변 광 간섭이 의심되면 셰이딩 플레이트를 설치한다. 여전히 문제면 응답시간·배선 접속을 점검한 뒤 제조사 매뉴얼 기준으로 최소 감지체를 이용해 시험한다.
토크값이 명확하지 않은 클램프는 어떻게 관리하나?
볼트 규격·강도 등급과 윤활 조건을 기준으로 구간별 단계 체결을 적용하고 체결 후 표시펜으로 시각화한다. 현장 규격서 제정 전까지는 보수적 관리 범위를 적용한다.
초물에서 웰드라인이 두드러진다. 금형 교환과 연관된 조치가 있는가?
금형의 배기 상태와 클램프 균등 체결을 재점검한다. 누설이나 배기 불량이 의심되면 클램프 해체 후 정렬을 재수행하고 냉각 밸런스를 조정한다.