임무생<대우전자 세탁기연구소장> *한양대학교 공과대학 기계공학과 졸업 *대우전자 TV개발부장과 가전연구 소장 역임 *대우 창립25주년 기술개발부분 대우인상 및 제1회 대우기술상 수상 *제25회 과학의 날 석탑산업훈장 수훈 *현재 대우전자 이사(부)겸 세 탁기연구소장 *저서:"한국적 슬기가 세계를 이긴다"등 다수 *논문:"공기 방울이 세탁에 미치는 효과분석" 세탁을 기계화하고자 하는 시도는 18세기부터 시작되었으나 주로 세탁과정에 서 이루어지는 사람손의 동작을 모방하고자 하는 극히 원시적인 형태의 것이었다. 오늘날 세계적으로 사용되고 있는 세탁기의 효시라고 할 만한 형태의 것으로는 1851년 제임스 킹이 미국 특허로 등록한 것과 원형의 세탁조를 처음 사용하여 1869년에 역시 미국 특허로 등록된 것 등을 들 수 있다.
19세기 후반에 전기모터가 실용화되고 그 이용기술이 발달하자 20세기 초반에 이르러 비로소 전기세탁기라 할 수 있는 기계가 개발되었으며 2차세계대 전 이후에 들어서야 가정용으로 본격 보급되기 시작하였다.
우리나라에서 세탁기가 처음 생산된 것은 1966년의 일이다. 이후 우리나라의 급격한 경제성장에 따라 세탁기 시장도 급격히 팽창, 최근에는 연간 1백40만 대 약 8천억원 정도의 거대 시장으로 성장하였다. 이러한 양적 성장뿐 아니라 현재 우리나라에서 생산되는 세탁기는 그 품질과 기능에 있어서 세계 최고의 수준이라 할 수 있다. 우리나라에서 생산되는 세탁기는 거의가 회전날개 Pulsator 가 부착된 교반식 전자동 세탁기인데 이는 미국에서 일찍이 보편화된 교반봉 부착방식의 교반식 세탁기에 그 뿌리를 두고 있다.
최근 전자동 세탁기의 제품 동향을 살펴보면 고기능화.저소음화.대형화 등으로 특징지을 수 있다. 특히 저소음화 부분은 소비자의 기호가 고급화될수록더욱 다양하게 요구되는 부분이다.
제품의 고기능화를 이루기 위해서는 세탁 전과정을 사람의 도움없이 자동으로 수행하기 위해 전자공학과 각종 센서기술의 발달이 요구된다. 우선 세탁 할 옷의 양을 스스로 감지, 세탁에 필요한 만큼의 물을 결정하기 위한 중량 감지센서 및 수위 조절회로와 오염 정도를 파악하고 적절한 세탁시간과 헹굼 횟수를 스스로 설정하기 위한 광센서가 채용되어야 한다.
또한 세탁수의 온도에 따라 필요한 세제량을 결정하기 위한 수온센서도 채용 되어야 한다. 그러나 가장 중요한 것은 이러한 센서의 측정치를 구동부에 전기적 신호로 보냈을 때 엑추에이터의 정확한 동작이다. 세탁기의 고기능화를추구하기 위해 필수 불가결한 다른 요소는 전기모터의 자유로운 운전조절이 다. 세탁을 실질적으로 이루는 구동부위는 전기모터의 회전에 의한 회전날개의 운동이므로 최적의 모터 제어야말로 다양한 세탁물에 광범위하게 적용되는 전자동 세탁기 개발에 가장 필수적인 것이다. 그러한 일례가 양복 세탁기능 을 갖춘 세탁기이다.
저소음화도 세탁기 제조업체에서 가장 민감하게 여기고 있는 과제 중 하나이다. 생활 수준이 향상될수록 쾌적한 생활환경을 추구하는 경향이 생기는데가전제품의 저소음화는 소비자들의 욕구중 하나이다. 특히 젊은층에서 맞벌이부부가 증가하여 야간 세탁의 필요성이 증대된데다 아파트와 같은 공동주택의 보급확대가 세탁기의 저소음화를 강요하는 이유다.
세탁기는 전기모터를 회전시켜 세탁과 탈수에 필요한 동력을 얻는 기계인데 이 과정에서 불가피하게 발생되는 소음을 줄이는 것은 그리 간단한 문제가 아니다. 특히 탈수헹굼 과정중에 고속 회전하는 세탁조와 기타 부품의 진동 에 의해 발생되는 소음은 그 주파수 영역이 비교적 높기 때문에 사람의 귀에는 매우 거슬리는 음원이 될 수 있어 제조업체에서 가장 중점을 두고 있는부분이다. 이러한 소음억제 대책으로는 차음기술, 소음원 소음 크기 자체의 감소, 소음 감쇄기술, 저소음 재료 등이 사용되고 있다.
차음기술로는 모터의 외부를 플라스틱으로 완전히 밀봉, 세탁기 소음의 근원 이 되는 모터의 회전 소음을 방지하는 방법을 들 수 있다. 요즘 시판되는 세탁기에 쓰이는 수지모터가 대표적인 예이다. 이 수지모터란 모터의 회전축을 제외한 모든 부분을 수지로 감싸서 소음원인 모터의 이상음과 자체의 진동을 밀폐시킨 것이다.
이 방법은 매우 효과적이어서 10㏏정도의 소음 저감효과를 이룩하였다. 소음 원 자체의 소음 저감기술은 최근 출시된 세탁기의 맘모스 모터에서 그 예를찾아볼 수 있다. 최근의 소비자 기호는 대용량 가전제품 쪽으로 옮겨가고 있다. 이는 세탁기에서도 마찬가지여서 대용량 세탁 부하에 적합한 모터 개발이 필수적으로 요구되었다. 이는 모터의 코어경을 크게 한다든지 혹은 코일수를많게 하는 구조변경을 요구하고 이는 또다른 소음 증대요인이 된다. 이러한 소음을 줄이기 위한 다른 방법은 부품의 정밀도를 향상시켜 모터 자체의 소음을 억제하는 기술이다.
이러한 소음 감쇄기술은 소음원 자체의 개선.개량을 통해 구현된다. 그러나 요즘에는 더욱 더 적극적으로 소음에 대처하는 기술이 개발되어 능동 소음제어 Active No-ise Control)기법을 도입하기에 이르렀다. 능동소음제어기법은소음의 파동에 간섭을 일으키는 인위적인 웨이브를 발사시켜 소음원을 감쇄 시키는 기법이다. 이 기술을 이용하여 소음 준위 25㏏의 가전제품이 전자제품 전시회에 등장하기도 하였다. 제품에 구성된 부품에 대한 적절한 저소음 대책이 세워지면 전체의 세트에 대한 차음과 소음 대책을 마련한다. 이 때 필요한 기술이 소재에 대한 기술이다. 세탁기에 사용되는 방음.방진 소재는 소음원과 본체의 연결부위, 구동부와 본체의 연결부위에 사용되어 소음과 진동을 저감 또는 차단한다. 그 예로 세탁기의 심장이 관설된 베이스 플레이트 와 저수조 사이에는 방진 패드가 설치되며 요동 부위와 본체 사이에는 충격 흡수재질인 스펀지 계통의 섬유가 설치된다. 이 스펀지 패드는 내부에 다공 층을 형성하고 있어 요동 부위의 충격 에너지를 다공사이의 열에너지로 바꿔주며 이때 이곳을 통과하는 공기에 의해 순환적인 냉각이 이루어진다. 또한 본체의 재질도 진동에 다소 둔감한 재진강판을 사용한다. 이 재진강판은 수지 성분의 재질 양면에 강판을 붙여 진동 전달을 억제하는 재질이다. 따라서 저소음 세탁기의 소음 저감기술은 부품 가공의 정확성, 차음기술, 재료의 발전을 통해 이루어지고 있다.
세탁기를 개발하는 사람들의 가장 큰 딜레마는 세탁성능을 향상시키면서 옷 감손상도를 줄이는 문제이다. 세탁 성능의 향상은 크게 2가지 방법에 의해수행된다. 첫째는 합성세제에 의한 화학적 작용이고, 둘째는 회전날개에 의한 물리적 작용이다. 합성세제의 영향은 차치하더라도 회전날개의 물리력에 의한 옷감 손상도는 세탁성능의 향상과 함께 비례적으로 증가한다. 따라서 옷감 손상을 감소시키면서 세탁성능을 향상시키는 노력이 경주되었고 그런 노력의 일환으로 세탁조에 공기방울을 불어넣는 세탁개념이 도입, 실용화되어 공기방울 세탁기가 출시되고 있다.
그러나 이 부분은 지속적으로 꾸준한 연구가 더욱 진행되어야 할 부분이다.
특히회전하는 유체 내부의 유동에 대한 연구는 교반식 세탁기나 와류식 세탁기에서는 꾸준히 해결해야 할 과제임에 틀림없다. 왜냐하면 국내뿐만 아니라 세계적으로도 큰 레이놀즈 수(Reynolds number)의 회전 유동에 대하여는완전한 수치해석이 이루어지지 않았으며 실험의 경우에도 그 데이터가 부족 한 상태이다.
아울러 유체 기계이론에 의거한 회전날개의 개발도 시급하다. 현재의 교반식 세탁기의 회전날개는 세탁과 동시에 옷감의 손상도 허락하는 형태이나 개선 되어야 한다. 특히 회전하는 날개의 회전수와 회전 시간에 비례하여 세정도 와 옷감 손상이 함께 증대되는 회전날개는 결코 바람직하지 못하다. 이를 해결하기 위해 회전날개의 형상을 특성화한 정밀 유체 유동실험을 수행하여 최적의 형상에 따르는 운전조건을 찾아내야 한다.
그러나 모든 기술은 독립적으로 구성되는 것이 아니다. 한 예로 제품의 대형 화와 탈수성능의 향상은 전기모터의 대출력과 회전속도의 향상을 요구한다.
하지만이런 추세는 저소음화와는 배치되는 것이므로 고속 회전하는 세탁조 의 진동 저감기술이 특별히 요구된다. 이는 결과적으로 고기능 제품의 개발 에는 제품 기능을 구현하기 위한 본기술 이외에도 그 기술의 사용에 따른 문제점들을 해결 해야 하는 기술이 필요하다는 사실을 우리에게 시사하고 있다. 국내 세탁기시장은 거의 포화상태에 이른 것으로 분석되고 있다. 과거와 같은 급격한 시장확대를 기대하기는 어려워졌으므로 내수시장을 중심으로 한 성장에는 한계가 있음이 자명하다. 결국 세계시장을 상대로 한 전략수립이 불가피하다는 결론이다. 수출을 하기 위한 가장 효과적인 전략은 질좋은 제품을 싸게 공급하면서 수입국의 세탁문화에 충실한 제품을 만드는 것이다.
세탁기의 고기능화는 아울러 수요의 증대도 보장한다. 세탁기 기능이 고급 화.지능화될수록 제품의 대체수요가 자연스레 발생, 고기능 세탁기 판매가 지속적으로 유지된다. 실제로 93년 일본내 전자동세탁기의 판매량은 총 3백1 4만7천대로 세탁기의 고기능화에 따른 제품판매의 안정성을 알 수 있다.
올해 들어 우리나라 세탁기 제조업체들의 수출실적이 급격히 증가하기 시작하였으나 다른 주요 가전제품의 수출실적에 비해선 매우 저조한 수준이다.
이는 내수시장의 성장이 최근까지 계속되어 해외시장 개척에 적극적이지 않았던 이유도 있겠으나 나라와 지역에 따라 생활환경이 판이해 그 지역에 적합한 세탁기 구조가 워낙 다양하다는 사실도 중요한 이유가 될 수 있다. 세탁기는 다른 가전제품에 비해 생활습관이나 사용환경에 따라 크게 제약을 받는 제품이다.
전반적인 생활수준의 차이에 따라 보급률에도 물론 차이가 나게 마련이지만기후 일조량, 수질및 강수량, 가옥 구조 등에 따라서 그 방식에 차이가 나게 된다. 유럽의 경우 일조량이 적고 수질이 경수에 가까운 등의 이유로 가열장치가 구비된 드럼식 세탁기가 보편화되어 있으며, 물 사용량에 많은 제한을 받는 중동지역에서는 물 소비량이 많은 전자동 방식의 세탁기가 인기를 얻지 못하는 등이 그 예가 될 수 있다.
미국에서는 아직도 기계식의 크고 무거운 철제 세탁기가 주로 사용되고 있으며 중남미와 같이 소득수준이 비교적 낮고 건조한 기후를 가진 지역에서는 탈수기능이 별로 쓸모가 없다. 그러나 이미 세계시장을 상대로 한 전략이 불가피하다면 이러한 문제들은 어쨌든 극복되어야 한다. 우리나라의 다른 주요수출상품과 마찬가지로 선진국과의 기술격차를 좁히지못한 상황에서 후발 개 발도상국의 추격을 받는 어려운 상황이 머지않아 닥치게 될 것이기 때문이다. 이러한 상황에서 우리가 취해야 할 가장 시급한 전략은 "세계화"이다. 개방 화 및 무한경쟁으로 대표되는 오늘의 국제사회에서 단순히 "만들어서 외국에 판다"는 발상은 대단히 무의미하다. 특히 세탁기와 같이 지역에 따른 특색이 뚜렷한 제품의 경우에는 각 지역의 기후와 생활습관에 맞는 제품이 아니면안되며 그러한 제품을 개발하기 위해서는 세계화된 발상으로서의 전환이 무엇보다도 시급하다. 우리나라 가전업체들의 해외공장 건설이 활기를 띠고 있는 것은 이러한 조류를 반영한 것으로 볼 수 있다.
요즈음 한창 강조되고 있는 "경쟁력"제고 캠페인 등을 접하면서 느끼는 것은과연 우리가 살고 있는 이 세상이 점점 치열한 경쟁사회로 바뀌고 있다는 사실이다. 그 경쟁이란 다름아닌 경제력의 겨룸이며 이것은 구소련의 몰락으로 가시화된 이데올로기 냉전의 종식이 직접적인 촉매가 되었다는 분석이 지배 적임도 주지의 사실이다.
예전에 이데올로기가 차지했던 세계질서의 대원칙이 무너진 이후 세계 각국 은 경제력이야말로 미래의 세계질서를 형성할 유일하고도 절대적인 가치가 될 것임에 이견이 없는 듯하다. 산업화의 역사가 일천하고 부존자원이 없는우리나라 입장에서는 국제사회의 치열한 경쟁조류가 여간 부담스러운 것이아니나 이는 우리가 선택하고 말고 할 성질의 것이 아니며 맞닥뜨려 반드시 극복해내야 할 과제이다.
기술은 경제력을 좌우하는 가장 결정적인 요소이다. 기술 진보가 그 나라 모든 분야의 경쟁력을 제고시키고 강한 경쟁력은 경쟁에서의 승리를 의미하며 국가간 모든 경쟁이 경제전쟁으로 풀이되는 오늘의 상황에서 본다면 결국 기술의 진보가 경제력의 진보를 가져온다고 보아도 무방하기 때문이다.
기술개발이란 이러한 상황에서 당연히 최우선으로 추구해야 할 과제이지만 이것은 우리나라뿐 아니라 세계 어느나라도 똑같이 힘쓰고 있는 상황이므로 막연한 기술개발만으로는 부족하다. 특히 우리나라보다 다소 뒤떨어져 있는후발국의 추격은 차치하고라도 선진국에 비해 절대적으로 열세에 있는 기술 개발 투자로 선진국들의 앞선 기술을 따라잡고 나아가 그들을 능가하려 한다면 무엇인가 우리만이 내세울 수 있는 독특함이 있어야 한다. 이러한 관점에 서 "가장 민족적인 것이 가장 세계적"이라는 말을 다시 상기해야 할 것 같다. 결론적으로 가장 좋은 세탁기, 즉 세계에서 가장 많이 팔리는 세탁기를 개발 하기 위해서는 자기 판단을 정확히 할 수 있는 전자회로 및 센서기술, 저소음기술 대용량 소형제품 구현기술, 유체역학이론 및 실험기술, 생산원가 절감기술과 더불어 지역별 세탁문화에 걸맞은 세탁기 개발기술이 절대적으로 필요하다.