재제조 토너카트리지의 성능 및 환경부하 저감 효과 분석
Analysis of performance and effect on environmental load abatement by remanufacturing of toner-cartridge
- 주제(키워드) Remanufactured toner cartridge , Signature analysis(SA) , Fatigue(피로도) , 토너카트리지 , 환경부하
- 주제(KDC) 539
- 주제(DDC) 628
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 이상은
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 환경공학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
재생산업의 일환으로 시작된 재제조 산업은 사용 후 제품을 신제품과 동일한 수준으로 재창조하는 자원순환의 이상적 방법이다. 재제조 산업은 자원을 재이용하는 기술이므로 자원 및 에너지 절감, 국제 환경 규제에 능동적으로 대응할 수 있는 자원순환형 system으로 인식되고 있다. 이와 더불어 온실가스 배출 감소를 통한, 지구온난화 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 방법을 제공한다. 최근, 미국, 일본, 독일을 중심으로 폐 자동차, 폐 전자제품 등을 대상으로 재제조 산업이 활성화되고 있으나, 국내 기술은 미국과 유럽에 비해 많이 낙후되어 있다. 그러나 최근 들어 에너지 절약의 중요성이 부각되며, 국제환경규제에 다각적인 대응을 위해 재제조 산업은 한국에서도 중요한 산업으로 인식되고 있다. 보고된 바에 의하면, 국내에서 전량 수입되는 토너 카트리지는 연 간 약 2,000만개 이상이나, 이 중 약 24%만 재제조 된다. 나머지는 매립 및 소각처리 되고 있어 대기오염, 수질 및 토양오염 등 2차적인 환경오염을 초래하고 있는 실정이다. 현재 국내는 재제조제품에 대한 품질평가기준의 정립이 이루어지지 않고 있으며, 재제조 기술 수준이 낮다. 또한 품질보증체계의 미비로 인한 재제조 제품의 품질 저하는 재제조 제품에 대한 소비자의 낮은 인식을 가져왔었다. 최근 재제조 제품의 품질을 향상시키는 노력이 확대되어 가는 추세이나, 아직도 품질평가시스템이나 잔여수명을 진단하는 잔류수명진단기술에 대한 연구개발 수준은 전무한 상태이다. 본 연구에서는 잔류수명진단기술의 한 방법인 결함인자 도출을 위해, 재제조된 토너 카트리지 한 모델을 선택하여 분석한 다음, 이를 동일 모델 정품 토너 카트리지와 비교하였다. 측정 기법은 RPN(Risk Priority Number) 분석으로 이루어진 RCM(Reliability Centered Maintenance)을 이용하였다. RPN은 각각 10점으로 이루어진 빈도(occurrence), 발견도(detection), 영향도(severity)로 구성되는 인자로서 그 곱은 1,000이 되도록 하였다. RCM로 분석한 결과, 수치가 가장 높게 나온 OPC drum을 세부 실험대상으로 선택하였다. FMEA(Failure Mode and Effect Analysis)을 파악하기 위해, charge acceptance, discharge acceptance, residual-voltage, white/black potential, DDR(Dark Decay Ratio), coating thickness를 주요 측정 항목으로 선정하여 실험하였다. 실험결과에 의하면, 재제조된 토너 카트리지의 경우, 인쇄매수가 증가할수록 charge acceptance, black potential, DDR, coating thickness의 값은 정품 토너 카트리지보다 감소하였다. 반대로 discharge acceptance, white potential, residual-voltage값은 증가하였는데, 이는 측정치가 인쇄매수에 따른 피로도(fatigue)와 깊은 상관관계가 있음을 제시한다. 재제조된 토너 카트리지 사용을 환경 효과적 측면에서 살펴보면, 정품 토너 카트리지를 기준으로 자원절감은 약 18.4%, 비용절약 측면에서는 약 38.4% 정도로 감소되었음을 알 수 있다. 이로써, 재제조된 토너 카트리지는 정품 토너 카트리지보다 성능은 95% 이상을 유지하면서 환경에 미치는 영향은 20~40% 정도로 낮은 것으로 판단되었다.
more초록/요약
Remanufacturing which is defined as a process for converting a non-function or retired product into like-new one though a series of industrial operations had been initiated as one of the recharging technology. Now the remanufacturing has been recognized as an activity that conserves resources of both energy and materials. Remanufacturing can, therefore, offer possible mitigation of global warming by reducing excessive emissions of the greenhouse gases. The saving are made by reusing the parts and not producing new ones. Accordingly, there have been numerous efforts in facilitating the automobile- and electric part-remanufacturing industry, especially in U.S.A., German and Japan. Currently Korea is behind the United States and Europe in remanufacturing technology. However, technology development in the area of product remanufacturing is now of primary importance to Korea form the view point of establishing sustainable technologies that providing energy saving methodologies and a devices against the environmental regulation issues. It is reported that the number of imported used-cartridges is over 20 million/year in Korea and only 24% of them are now being incineration, the rest of them are being abandoned only by landfill or incineration, which causes 2nd soil and air pollutions. The technology and quality control standards are absent in Korea. Also inadequate warranties (low product quality) and low remanufactured product price contribute to the lack of Korean acceptance of remanufacturing. Although there is an emerging effort to improving the quality of remanufactured cartridge in Korea, still there is a lack of R&D in the toner cartridge remanufacturing techniques such as quality assessment system or signature analysis tools for measuring life-remaining of used cartridge. In this context, to develop a signature techniques, one model form the remanufactured toner cartridge in Korea was selected and tested for the measurement of the key failure mode of the remanufactured toner cartridge, followed by comparison with brand-new (same model) toner cartridge. The measurement includes RCM (Reliability Centered Maintenance Analysis) which is composed of RPN (Risk Priority Number) determination, method. The RPN is consist of failure-occurrence(10), -detection(10), -severity(10) and the total number makes up 1,000 (each number is multiplied). The main components was selected as OPC drum form the results of RCM analysis and the OPC drum was further investigated to provide tools to measure charge acceptance-, discharge-, residual-voltage, white and black potentials, dark decay ratio (DDR) and coating thickness. In the case of remanufactured toner cartridge, the average value of charge acceptance, black potential, DDR and coating thickness was found to be lower than that of brand-new as a function of page numbers, whereas, the average value of discharge, white potential and residual was found to be higher than that of brand-new. The environment effect of remanufactured toner cartridges also have been investigated from the view point of 2 items (material saving and cost saving). The result showed that the material and cost can be saved up to 18.4% and 38.4%, respectively.
more목차
제 1 장 연구배경 및 필요성 = 1
제 2 장 문헌연구 = 2
제 1 절 재제조 = 3
1. 재제조의 정의 = 3
2. 재제조의 5 단계 공정 = 4
3. 재제조의 유형 = 8
제 2 절 토너 카트리지의 구성 = 10
1. OPC (Organic Photoconducting Cartridge) Drum = 17
2. PCR (Primary Charge Roller) = 20
3. W/B (Wiper Blade) = 22
4. Mag Roller (M/R) = 23
5. Doctor Blade (D/B) = 25
6. toner = 26
7. 토너 카트리지 = 27
8. 토너 카트리지 결함인자 = 28
(1) 주요 부품들에 의한 결함인자 = 28
(2) 피로도(fatigue) 증가에 따른 결함인자 = 29
제 3 절 RCM 분석(Reliability Centered Maintenance Analysis) = 34
1. RCM의 일반적인 개념 = 34
2. RCM의 해석 = 36
제 3 장 실험연구 = 42
제 1 절 실험목적 = 42
제 2 절 실험방법 = 43
제 3 절 결과 및 고찰 = 46
1. 대전과정(charging) = 46
2. 암감쇄(dark decay) = 57
3. 방전과정(discharging) = 59
4. 환경부하 저감효과 = 63
제 4 장 결론 = 65
Reference = 67
Abstract = 70
Appendix A = 72
Appendix B = 76
Appendix C = 80
