낙하시험기란?
낙하 시험기는 대상물을 떨어뜨렸을 때의 충격과 영향을 알기 위해 정해진 높이 등의 조건을 반복적으로 유지하면서 시험품을 자연 낙하시킬 수 있는 장치입니다.
특히 휴대가 간편하고 크기가 작은 스마트폰이나 모바일 기기는 사용 환경에서의 낙하 충격에 대한 대책이 요구되고 있습니다. 사용 환경에서 상대적으로 발생하기 쉬운 낙하로 인한 기기의 내충격성을 높이기 위해서는 재현성 높은 낙하 시험의 수행이 매우 중요합니다.
이 외에도 중량물이나 포장재의 내충격성을 조사할 때에도 낙하 시험기가 사용됩니다.
낙하시험기의 사용 용도
낙하 시험기는 다양한 제품 개발에 사용됩니다. 주요 용도는 산업용 제품입니다. 또한 낙하 실험은 크게 두 가지 상황을 가정하여 이루어지며, 물류 과정을 가정한 것과 제품 사용 환경을 가정한 것이 있습니다.
1. 물류 과정을 가정한 낙하 시험
주로 특정 장소에 고정되어 사용되는 제품 개발에 사용됩니다. 예를 들어, TV나 냉장고와 같은 대형 가전제품입니다. 이러한 제품들은 우리가 일상생활에서 사용할 때 낙하를 동반할 가능성은 매우 적다고 볼 수 있습니다.
대형 가전제품의 경우 제품 출하부터 유통, 매장이나 구매자의 설치 장소로 이동하는 과정에서 실수로 떨어질 수 있습니다.
2. 제품 사용 환경을 가정한 낙하 시험
사용 환경에 따라 낙하 가능성이 있는 제품으로는 모바일 기기 등을 들 수 있습니다. 스마트폰, 디지털 카메라 등 소형 전자기기는 휴대하여 사용하기 때문에 낙하를 경험할 가능성이 적지 않습니다. 이러한 낙하로 인한 제품의 내구성 신뢰성을 확인하기 위해 낙하시험기가 사용되고 있습니다.
낙하시험기의 원리
낙하 시험기의 원리는 크게 유지 낙하형, 회전 드럼형, 회전 암형, 전자기 후크형으로 나뉩니다.
1. 유지 낙하형
유지낙하형은 간단한 구조로 대상물을 공압식 펜 실린더를 이용하여 수평방향에서 끼워 고정하는 방식입니다. 설정한 높이에서 자연 낙하시키면 낙하 도중에 실린더가 대상물에서 떨어져서 대상물만 낙하시킬 수 있습니다. 동일한 각도로 낙하시키고자 할 때 효과적인 방법입니다.
2. 회전 드럼형
회전 드럼형은 드럼 안에 대상물을 넣고 드럼을 일정한 속도로 회전시키는 방식입니다. 반복적으로 드럼 안에서 무작위로 낙하시킬 수 있습니다.
3. 회전 암형
회전 암형은 에어 구동 실린더와 스프링을 이용한 낙하 시험 기구를 가지고 있습니다. 에어 실린더에 의해 대상물을 올려놓은 테이블을 고속으로 이동시킨 후, 강력한 스프링의 장력으로 테이블을 회전시켜 대상물을 수직방향으로 자연 낙하시킵니다.
4. 전자기 후크형
전자기 후크형은 전자기 후크에 매달린 화물이 후크가 풀리면서 자연 낙하하는 장치입니다.
모두 낙하 높이를 자유롭게 설정할 수 있습니다. 또한, 낙하 동작 설정은 리모컨으로 하는 경우와 제어판에서 하는 경우가 있다. 또한, 고속 카메라를 탑재하여 낙하 모습을 분석할 수 있는 제품도 있습니다.
낙하시험기의 기타 정보
1. 낙하 시험의 규격
낙하 시험에 적용되는 JIS 규격에는 제품 충격 강도 시험 방법인 JIS Z 0119와 포장 화물의 성능 시험인 JIS Z 0200 등이 있습니다. 낙하시험의 종류는 다양하며, 대상 제품에 따라 필요한 규격으로 평가해야 합니다.
그 외에도 낙하 시험에 적용되는 규격으로는 포장화물의 낙하시험 방법인 JIS Z 0202, 충격시험 방법인 JIS C 60068-2-31 Ea, 낙하시험 및 전복시험 방법인 JIS C 60068-2-31 Ec 등이 있습니다.
2. 낙하 시험의 응용
낙하충격시험은 실제 낙하가 발생하는 상황을 가정하여 시험을 진행합니다. 이용되는 제품이 중형 및 대형 가전제품인 경우에는 고정된 상태에서의 사용을 상정하지만, 휴대폰 등에서는 키의 절반 정도 높이에서 낙하하는 것을 가정한 시험이 바람직합니다.
고정식 사용이 예상되는 경우에는 물류 과정에서의 낙하를 고려하기 위해 화물을 적재하는 트럭 높이에서 낙하시험을 실시합니다. 또한, 단순한 높이뿐만 아니라 인력으로 적재하는 방법이나 지게차를 이용한 적재, 중량물 등 특수한 조건이 아니면 적재할 수 없는 경우에는 크레인 등을 이용하여 와이어 로프로 고정하여 적재하는 것을 가정한 시험이 필요합니다.
예를 들어, 선회하면서 낙하하는 것도 필요합니다. 휴대폰 등에서는 단순히 낙하하는 것뿐만 아니라 물체에 가속도가 붙는 것을 가정할 수 있기 때문에 물리적으로 속도를 부여하는 충격 시험도 실시합니다.
3. 낙하시험기의 활용 사례
도쿄도립산업기술연구센터에 낙하 충격 시험기 소개 동영상이 있습니다.