제2편. 구조적 리스크 예측과 선제 대응: 현장 경험이 만든 예방 설계

1. 해외 규격 인증 및 고객 승인 완료

개발된 LED Driver를 적용한 내장형 LED 형광등으로 cUL & FCC 인증을 완료한 후, 고객 승인용 샘플과 cUL & FCC 인증서 사본을 동봉하여 미국 소재 고객사에 발송했습니다. 약 2주가 지난 후 고객사의 승인 통보를 받았고, Project P.O로 100만 개의 물량을 받게 되었고, 북미향으로 미국, 캐나다, 멕시코 등으로 출하시키는 계획이었습니다.

고객사로부터 승인을 받고, Project P.O를 접수한 상황이라 다음 Step은 개발 완료된 3종의 LED Driver에 대하여 중국 CIXI D사와 협력하여 양산을 시작하는 단계를 진행해야 했습니다.

2. LED Driver의 양산 준비, 시설점검 및 부족시설 보완

중국 CIXI의 D사는 여러종류의 SMPS류를 직접 생산하는 다수의 생산라인이 있어, 개발 완료된 3종의 LED Driver를 생산하는 데에는 전혀 문제가 없었습니다. 다만, Burn-in Test가 아닌 Aging Test로 진행을 해왔고, 우리회사의 입장에서 단순한 국내 고객사가 아니고 Global 조명 Maker의 명판을 붙이고 출하하는 제품이라 한 개의 불량도 허용해서는 안 되는 상황이었습니다. Aging Test 만으로는 퍼펙트한 품질을 만들어 내기가 쉽지 않다는 생각에, 생산되는 전수물량에 대하여 100% Burn-in Test를 요구하였고 D사와의 협상이 난항에 빠졌습니다.

 

난항에 빠진 협상에서 원하는 결과를 얻기 위해서는 글로벌 고객사의 차기 개발 모델로 진행되는 신규 프로젝트 물량에 대해 조심스럽게 얘기를 꺼내 원하는 협상을 이루어 냈습니다.

기존 글로벌 조명업체와 진행하는 신규 프로젝트는 LED Driver 외장형으로 3종의 LED 형광등에 1CH부터 4CH까지 500만개 이상의 프로젝트가 준비되고 있었기 때문에 협상이 수월하게 마무리 되었습니다.

 

D사에는 기존 Aging 설비와 구역이 있었기 때문에 구역 주변에 석고보드 판넬을 설치하여 밀폐된 공간으로 변경해 주면 되는 상황으로 다음날 Burn-in Test를 위한 Chamber가 완료되었고, Burn-in Test의 조건은

1) 50±5℃의 환경온도 2) 부하조건 : Full Load 3) Test 시간 : 2시간 4) AC On-off Test : 30초 on, 30초 off 5) Capa : 1회기준 2,000개를 시험하는 조건이고, Test 시작부터 환경온도에 도달할 수 있토록 내부 4면에 히터설치, 환경온도가 Chamber를 고르게 분포될 수 있도록 강제순환 Fan을 설치시켰습니다.

3. 내장형 L광등의 구조적 문제로 인한 내전압 및 전기적 Short 발생방지를 위한 대책

3.1 LED Driver의 구조는 1) AC 입력선은 UL 18 AWG 케이블로 갈색과 청색선을 LED Driver의 입력단에 납땜으로 고정되어 있고, 2) DC 출력선은 UL 24 AWG 케이블로 L광등의 길이에 +20.0mm 정도로 길게하여 L광등의 LED Module의 입력단에 납땜을 하여 전원을 공급시키는 형태의 구조를 가지고 있으며,

 

3.2 LED 형광등의 구조는 T8 규격으로 2중의 PC 압출로 디퓨저 부분은 불투명의 반원(1/2)이고, 하부의 1/2은 백색이며 하부의 1/2에 반원형의 AL 압출 Bar가 삽입됩니다. AL 압출 Bar의 상단에는 LED Module의 삽입을 위하여 Rail 형태의 구조를 가졌고, LED Driver는 AL 압출 Bar의 반원에 삽입이 되는 구조입니다.

 

AL 압출 Bar는 AL 재질의 도체이기 때문에 LED Driver는 입출력 선은 노출되고 나머지 부분에는 UL인증된 수축 Tube를 씌워주고, 수축 Tube는 열수축시 사방에서 조여들며 수축이 되기 때문에 LED Driver의 납땜면에 수삽으로 삽입된 부품의 날카로운 Lead가 수축튜브를 뚫을 수 있어 이를 미연에 방지하기 위해 0.6T 이상의 PET 재질의 절연지를 LED Driver 납땜 면에 사전작업으로 양면 테이프로 절연지를 붙인 후에 수축튜브를 씌우고 수축을 시켜 수삽부품의 날카로운 부품이 수축튜브 밖으로 노출되는 문제를 해결시켰습니다.

 

3.3 완성된 LED Driver의 입출력선은 한국 본사에서 총조립을 할 때 AC Wire는 G13 캡의 관통홀에 삽입을 해서 코킹을 해야하고, DC Wire는 LED Module의 DC 입력 Patten에 납땜을 해야하기 때문에 LED Driver의 입출력 선에는 작업표준을 만들어 작업표준대로 작업을 시켰습니다.

정해준, 작업표준은 입출력선의 끝부분을 5±1mm로 탈피 후 고르게 잘 꼬아서 노출된 심선에 Flux를 침적시킨 후 AC Wire는 Solder Port에 2-3초간 침적시켜 젖음성 좋게 납이 오르게 하고, DC Wire는 Solder Port에 1-2초간 침적시켜 젖음성 좋게 납이 오르게 하여, 한국의 협력사에서 이루어지는 G13 Cap의 Pin에 AC Wire의 코킹작업이나 본사에서 LED Module의 DC 입력선의 납땜시 특별한 문제없이 작업을 수행할 수 있었습니다.

 

4. 수축 튜브 작업속도 저하로 인한 병목현상 해결을 위한 설비개선 제안

제조 및 품질공정 확립 후 미국발 대량 주문이 쏟아졌지만, 이번에는 생산 속도가 발목을 잡았습니다. LED Driver의 수축튜빙 공정은 작업자가 Heat Gun으로 하나씩 수동으로 구워내는 방식이었습니다. 개당 소요 시간이 길다 보니 이 구간에서 극심한 정체가 발생했고, 추가적인 인원을 투입했으나 작업의 적체는 개선되지 않아 해결방법을 D사 공정관리자에게 제안을 했습니다.

 

SMT 공정장비 중에 Reflow Oven이라는 장비가 있는데 장비 내부에는 히터와 열풍기가 배치되어 있기 때문에, 이장비를 응용하여 작게 만들면 수축튜빙 작업에 매우 빠른 속도를 낼수가 있어 병목현상을 일거에 해소시킬 것이니 Reflow Oven을 응용한 소형장비를 만들어 사용해 보자고 제안했고, D사 생산책임자는 공장의 생산기술 팀장을 불러 간단한 구조로 Reflow Oven을 만들라고 지시를 했고 하루만에 장비가 만들어져 수축튜빙 작업의 속도를 획기적으로 개선해 작업속도 저하로 인한 문제점을 해결시켰습니다.

수축 튜빙 작업속도 개선을 위해 제작된 Reflow Oven

 

D사에서 1개월간의 출장으로 LED Driver의 안정적인 품질을 유지할 수 있는 시스템을 정립하고, 한국 본사로 돌아왔으며 D사에서의 제조 및 품질관리에 작은 문제점이 발생하는 경우 다시 D사를 방문했고, 2013년과 2014년초까지 D사에 20회 이상을 방문하면서 우리회사에 맞는 안정적인 품질시스템을 구축시켰습니다. 또한 사소한 작업문제나 품질문제 같은 경우에는 한국어 가능한 영업부의 한족 여직원과 수시로 소통하면서 안정적인 품질이 유지될 수 있도록 관리하였고, LED Driver 내장형 LED 형광등은 고객사의 납기와 목표품질(300ppm 이하)을 준수하면서 지속적으로 판매가 이루어졌습니다.