사출품 싱크마크 원인과 해결방법｜리브·보스 두께 및 금형 수정 기준

플라스틱 하우징을 사출한 뒤 외관면을 빛에 비춰봤을 때 리브·나사 보스·필릿 모양을 따라 움푹 꺼진 자국이 보인다면 대표적인 싱크마크 Sink Mark를 의심할 수 있습니다.

싱크마크는 단순히 “리브가 두껍다” 하나의 이유로 생기는 불량이 아닙니다.

국부적인 수지 집중에 보압 전달 부족·조기 게이트 실링·냉각 불균형·재질 수축이 겹치면서 외관면이 안쪽으로 당겨질 때 발생하기 쉽습니다.

따라서 싱크를 발견했다고 리브부터 무조건 깎거나 보압을 계속 올리면 안 됩니다. 미충전·플래시·잔류응력·제품 변형·체결강도 저하처럼 다른 문제가 새로 생길 수 있습니다.

싱크마크는 왜 리브와 보스 뒤에 생길까?

용융된 플라스틱은 캐비티를 채운 뒤 냉각되면서 체적이 감소합니다.

일정한 두께의 얇은 벽은 금형과 접촉하는 양쪽 표면에서 비교적 균일하게 열을 빼앗기지만, 리브 뿌리·보스 바닥·교차 리브·큰 Fillet처럼 단면이 갑자기 두꺼워지는 부분은 중심부가 더 오랫동안 뜨거운 상태로 남습니다.

외측 Skin이 먼저 굳은 뒤 내부 Hot Core가 계속 수축하는데 그만큼 새로운 수지가 보압으로 보충되지 않으면 외관면이 안쪽으로 당겨지면서 싱크가 나타납니다.

리브 중앙이 얇아도 싱크가 생기는 이유

리브 중앙 두께가 0.5t라 하더라도 Rib Root에 큰 Fillet을 사용하거나 여러 Rib가 한 점에서 만나면 실제 냉각 단면은 훨씬 커질 수 있습니다.

따라서 CAD에서는 한쪽 치수만 측정하지 말고 외관면에 수직인 여러 Section을 만들어 Rib Root·Fillet·Boss를 관통하는 최대 두께를 확인하는 것이 좋습니다.

싱크마크·보이드·광택 차이부터 구분

표면이 이상해 보인다고 전부 Sink Mark인 것은 아닙니다.

불량	관찰 특징	먼저 확인
Sink Mark	표면이 완만하게 안으로 들어감	Rib·Boss 위치, 두께, Pack
Void	외관은 비교적 평탄하지만 내부에 빈 공간	절단·CT, 두꺼운 단면
Gloss Difference	높이보다 반사·광택이 다름	Mold Surface·Shear·Temperature
Flow Mark	물결·띠 모양	Flow Speed·Melt Temp·Gate
Warpage	제품 전체가 휘거나 비틀림	Shrinkage·Cooling·Fiber Orientation
Ejector Mark	Pin 위치에 국부 돌출·백화	취출온도·구배·Ejector Balance

리브 두께 0.4t~0.6t는 어떻게 적용할까?

사출품 Rib는 절대적인 mm 값보다 인접 Main Wall 두께 t에 대한 비율로 보는 것이 일반적입니다.

비충전 열가소성 수지에서 외관 싱크를 줄이기 위한 초기 검토값으로 약 0.4t~0.6t 범위를 자주 사용합니다.

다만 이는 모든 Resin과 모든 제품에 적용되는 표준값은 아닙니다. PBT·POM처럼 일부 재질 제조사 설계가이드에서는 Sink·Void 억제를 위해 인접 벽의 약 50% 이하를 권장하기도 합니다.

리브 두께 외에 같이 봐야 할 것

항목	좋은 방향	위험 신호
Root Thickness	재질 기준에 맞게 얇게	Main Wall과 동일하거나 더 두꺼움
Rib Height	필요한 강성 범위에서 최소화	너무 높고 얇은 Rib
Draft	취출이 가능한 구배 확보	직벽·Drag Mark 발생
Root Radius	응력집중 완화 + 두께 증가 최소화	큰 R로 Wall과 합쳐짐
Cross Rib	하중을 분산	여러 Rib가 한 점에 집중
Appearance Surface	고외관면과 거리 확보	Gloss A면 바로 뒤에 Rib

0.4~0.6t는 시작점이지 합격규격이 아닙니다. Resin Grade·Glass Fiber·Mold Temperature·Flow Length·외관 등급과 공급사 설계 가이드를 우선합니다.

보스 주변 싱크는 외경보다 바닥을 확인

나사 Boss 주변 싱크를 발견하면 가장 먼저 Boss 외경부터 줄이고 싶지만 실제로는 외관 Wall과 Boss가 만나는 바닥부가 더 중요한 경우가 많습니다.

막힌 Boss 바닥에 Rib와 Fillet까지 겹치면 매우 큰 Resin Mass가 생깁니다.

보스 싱크 개선 시 검토할 구조

• 가능하면 외관 Wall에서 바로 솟은 Solid Boss를 피합니다.
• 기능이 허용하면 Boss Bottom의 Core-out·관통을 검토합니다.
• 네 방향 Rib를 무조건 넣지 말고 실제 하중방향에 필요한 Rib만 사용합니다.
• Boss Fillet이 바닥과 합쳐져 과도하게 두꺼워지지 않도록 합니다.
• Self Tapping Screw의 유효 Engagement Length를 확인합니다.
• Insert Nut 사용 시 Insert의 열용량과 주변 Cooling까지 고려합니다.
• 방수 Housing은 Boss 수정 후 Seal Surface 변형을 확인합니다.

형상 문제인지 성형조건 문제인지 구분

금형을 깎기 전에 반드시 발생 Pattern을 비교합니다.

발생 Pattern	우선 의심	추가 확인
모든 Cavity 동일 위치	Geometry·Tool 형상	CAD Section·Tool Revision
특정 Cavity만 심함	Cooling·Gate·Balance	Temperature·Flow Rate
Gate에서 멀수록 심함	Pack 전달 부족	Pressure·Gate Freeze
Pack을 올리면 감소	Packing 영향	Flash·Weight·Stress도 확인
Cooling Time에 민감	Hot Spot·Ejection Temp	Cooling Circuit
Resin LOT 변경 후 발생	Shrinkage·Viscosity·Drying	Grade·Moisture·Regrind

보압을 높이기 전에 Gate Freeze부터 확인

싱크가 보압 부족과 관련 있어 보여도 단순히 Holding Pressure 수치만 계속 올리면 안 됩니다.

보압은 Gate가 아직 고화되지 않아 Cavity와 Runner가 연결돼 있는 동안에만 수축하는 제품에 새로운 수지를 공급할 수 있습니다.

Gate가 이미 Freeze된 뒤 Pack Pressure를 더 올려도 Rib와 Boss까지 재료가 전달되지 않습니다.

Gate Seal Test 실무 방법

1. Fill 조건과 Packing Pressure를 고정합니다.
2. Packing Time만 단계적으로 증가시킵니다.
3. 각 조건에서 제품 중량을 동일한 방법으로 측정합니다.
4. 시간을 늘려도 제품 중량이 증가하지 않는 영역을 확인합니다.
5. 그 시점 이후는 Gate를 통한 Pack 효과가 제한적이라고 판단할 수 있습니다.

보압을 높였을 때 싱크가 개선되더라도 다음 항목이 악화되지 않았는지 같이 봅니다.

• Flash
• Part Weight
• 치수 증가
• Residual Stress
• Warpage
• Ejection Force
• Clamp Force

금형 냉각 때문에 싱크가 생기는 경우

보스 Core Pin처럼 두꺼운 수지가 둘러싸는 부위는 일반 벽보다 냉각하기 어렵습니다.

특정 Cavity 또는 특정 Boss 한 곳에서만 Sink가 반복된다면 제품 Geometry만 수정하기 전에 Cooling Circuit을 확인합니다.

• Cooling Water 입구·출구 온도
• 실제 Flow Rate
• Scale·Rust·막힘
• Bubbler·Baffle 위치
• Core Pin Cooling
• Cooling Channel과 Cavity 사이 거리
• 금형을 연 직후 Surface Temperature

금형 표면온도를 비교할 때는 측정 시점·위치·장비를 통일해야 합니다. 금형 Open 후 몇 초가 지났는지 달라지면 비교값의 의미가 줄어듭니다.

2mm 하우징으로 보는 실제 수정 예시

외관 Main Wall이 2.0mm인 하우징 내부에 2.0mm Rib가 세워져 있고 Screw Boss에 네 개의 Rib가 집중돼 있다고 가정해 보겠습니다.

Rib 판만 보면 2.0mm지만 Boss Bottom·Root Radius·Rib가 겹치는 부분의 실제 유효두께는 2.0mm보다 훨씬 커집니다.

수정 A｜리브 두께 축소

초기 검토에서는 2.0mm Main Wall의 0.4~0.6배인 약 0.8~1.2mm 영역을 비교할 수 있습니다.

단순히 Rib를 얇게 만드는 대신 Rib 방향·개수·높이를 조절해 필요한 Stiffness를 확보합니다.

수정 B｜교차 리브 분산

네 개 Rib가 하나의 점에서 만나지 않도록 Rib Ending 위치를 엇갈리게 만들거나 필요한 하중 방향만 연결합니다.

수정 C｜Boss Bottom Core-out

Boss 외경을 먼저 줄이기보다 외관면 바로 뒤의 막힌 바닥을 비우는 방식을 검토합니다.

Screw Engagement·방수·이물 유입·Tool Access 조건이 허용돼야 합니다.

수정 D｜리브 위치 이동

고광택 Appearance Surface 바로 뒤에 Rib End가 있다면 비외관 영역으로 이동하거나 Rib 방향을 바꾸는 것도 방법입니다.

2.0mm 벽에 0.8~1.2mm Rib를 적용하는 예는 초기 설계검토 예시입니다. 최종 치수는 Resin Grade·유동성·하중·Draft·Tool 구조와 시사출 결과로 결정합니다.

Moldflow로 싱크마크 분석할 때 볼 결과

Geometry·Gate·Pack·Cooling 영향이 복합적으로 얽혀 있다면 Autodesk Moldflow 같은 사출해석을 활용하면 수정안을 실제 금형 가공 전에 비교할 수 있습니다.

Sink Mark 결과만 보면 안 되는 이유

Sink Mark 결과 하나만 보고 금형 수정 위치를 결정하지 않는 것이 좋습니다.

Autodesk 역시 Sink Mark 결과와 Volumetric Shrinkage를 같이 검토할 것을 권장하고 있으며, Mesh가 거칠면 국부적인 Sink 결과가 과소 예측될 수도 있습니다.

• Sink Marks Depth / Estimate — 발생 위치와 상대적 Severity
• Volumetric Shrinkage — 두꺼운 내부 영역의 수축 차이
• Pressure at Freeze — 고화 시점 압력 편차
• Hold Pressure — Pack Pressure 전달 정도
• Time to Reach Ejection Temperature — Hot Spot 확인
• Temperature — 국부 냉각 편차
• Warpage — 수정 후 변형 방향

특히 최근 Autodesk Support 자료에서도 Sink Result가 실제와 잘 맞지 않을 때 Mesh Density를 개선하고 Volumetric Shrinkage를 함께 평가하도록 안내하고 있습니다.

Autodesk Moldflow 공식 영상

Moldflow가 Fill·Pack·Cooling과 Sink Mark 같은 사출 불량을 어떤 방식으로 분석하는지 처음 접한다면 Autodesk의 Moldflow Overview 영상도 함께 보면 이해하기 쉽습니다.

영상 출처 : Autodesk｜Overview – Autodesk Moldflow

재질마다 리브 기준이 다른 이유

ABS·PC·PP·PA·PBT·POM은 수축률·결정성·유동성·Glass Fiber 유무가 다르기 때문에 같은 0.5t Rib라도 외관 결과가 같지 않습니다.

예를 들어 Celanese의 PBT와 POM 설계가이드에서는 Sink와 Void를 줄이기 위한 Rib Thickness를 인접 Wall의 약 50% 이하로 제시하는 자료가 있습니다.

반면 Moldflow 일반 가이드에서는 약 60% 이하를 Sink Risk를 낮추는 하나의 기준으로 설명합니다.

그래서 실제 제품에서는 다음 우선순서가 좋습니다.

1. 실제 사용하는 Resin Grade 확인
2. 재질 제조사의 Design / Processing Guide 확인
3. 외관 등급과 Texture 확인
4. 사출해석으로 민감도 비교
5. 시사출 결과와 금형온도·압력 데이터로 최종 보정

외관면은 Sink 깊이보다 시인성이 중요할 수 있습니다

Sink Mark는 수치상 깊이가 아주 작아도 반사광이 끊기면 훨씬 크게 보일 수 있습니다.

특히 다음 제품은 동일 깊이의 Sink도 더 민감하게 보일 수 있습니다.

• Piano Black
• High Gloss
• 도장 전 외관면
• 넓고 완만한 자동차 내장 A면
• 정반사가 강한 평면

반대로 Grain·Texture는 작은 Sink의 시인성을 어느 정도 줄일 수 있지만 구조적인 수축 원인 자체를 없애는 것은 아닙니다.

금형 수정 요청서에 반드시 넣을 항목

1. 제품명·Cavity Number·생산일시
2. Resin Grade·LOT·Drying 조건
3. Regrind 사용비율
4. Gate 방향이 표시된 외관사진
5. Sink 위치와 Rib·Boss를 겹친 단면도
6. Main Wall·Rib Root·Boss Bottom 최대 두께
7. 3D·2D·Tool Core Revision
8. Fill Time·V/P Switch-over
9. Packing Pressure·Packing Time
10. Cushion·Part Weight
11. Cooling Time
12. Cooling Water 입·출구 온도와 Flow Rate
13. Mold Surface Temperature
14. 수정 전후 외관·치수·강도 합격기준

현장에서 자주 하는 잘못된 싱크 개선

잘못된 조치	새로 생길 수 있는 문제	대신 확인
Rib를 무조건 얇게	Short Shot·강성 저하	Height·Direction·개수
Pack Pressure만 계속 증가	Flash·Stress·치수 증가	Gate Freeze
Cooling Time만 증가	Cycle Time 악화	Cooling Circuit
A면 Tool을 바로 수정	Gap·Design 변화	내부 Rib·Boss 우선
Boss Rib 전부 삭제	Torque·Creep 문제	필요 하중 Rib만 유지
Texture로 Sink를 가림	근본 수축은 그대로	Geometry·Pack 개선
여러 조건을 한 번에 변경	개선 원인 판단 불가	주요 변수 하나씩 비교

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사출품 싱크마크 FAQ

리브를 벽 두께의 50%로 만들면 싱크가 없어지나요?

보장할 수 없습니다. 0.4~0.6t는 일반적인 초기 검토범위일 뿐이며 실제 Sink는 Resin·Fillet·Rib Height·교차부·Gate·Packing·Cooling 영향을 함께 받습니다.

싱크마크는 보압을 높이면 없어지나요?

Gate가 열려 있고 Pack 전달이 부족했던 경우에는 개선될 수 있습니다. Gate가 이미 Freeze됐거나 단면이 지나치게 두꺼우면 효과가 제한적이며 Flash와 Residual Stress가 증가할 수 있습니다.

싱크가 리브 위치와 정확히 겹치면 설계문제인가요?

가능성은 높지만 단정할 수는 없습니다. 모든 Cavity에서 같은 위치인지, 특정 Cavity만 발생하는지, Pack·Cooling 조건에 따라 변하는지 같이 비교해야 합니다.

싱크마크와 내부 보이드는 왜 다르게 생기나요?

두 불량 모두 두꺼운 내부 영역의 수축과 관련될 수 있습니다. 외측 Skin이 수축력을 견디지 못하면 표면이 들어가 Sink가 되고, Skin이 충분히 단단하면 내부에 Void가 형성될 수 있습니다.

보스 바닥을 뚫으면 싱크가 줄어드나요?

막힌 Resin Mass를 줄일 수 있어 도움이 될 수 있습니다. 하지만 Screw Engagement·Pull-out Strength·방수·이물 유입·Tool 접근조건을 다시 검증해야 합니다.

고광택 제품은 싱크가 더 잘 보이나요?

그럴 수 있습니다. 작은 표면 굴곡도 반사광을 크게 왜곡하기 때문에 Piano Black이나 High Gloss Surface에서는 같은 Sink Depth라도 더 눈에 띌 수 있습니다.

Texture를 넣으면 싱크를 숨길 수 있나요?

작은 Sink의 시인성은 낮아질 수 있지만 내부의 수축 원인이 없어지는 것은 아닙니다. 구조적 문제가 큰 경우에는 Geometry와 Process를 먼저 개선해야 합니다.

Moldflow Sink Mark 결과가 실제 제품과 다를 수 있나요?

가능합니다. Mesh 해상도와 재료 데이터, 실제 Process 조건, Cooling 조건이 결과에 영향을 줍니다. Sink Mark 결과뿐 아니라 Volumetric Shrinkage와 Pack·Cooling 결과를 함께 비교하는 것이 좋습니다.

금형 수정과 사출조건 변경 중 무엇을 먼저 해야 하나요?

불량 위치·Cavity Pattern·CAD Section을 먼저 기록하고 안전한 범위에서 Pack과 Cooling 영향을 비교합니다. 모든 Cavity에서 같은 두꺼운 Geometry 위치에 반복된다면 형상 또는 금형 수정의 우선순위가 높아집니다.

사출 싱크마크 해결 최종 정리

사출품 Sink Mark를 해결할 때 가장 중요한 것은 외관면을 바로 수정하거나 Packing Pressure부터 올리지 않는 것입니다.

먼저 Sink 위치와 Rib·Boss를 겹쳐 보고 실제 최대 Section Thickness를 확인합니다.

그 다음 Gate Freeze 이전 Pack 전달과 Cavity별 Cooling Balance를 확인하면 Geometry와 Process 중 어느 쪽을 먼저 수정할지 판단하기 쉬워집니다.

Rib는 일반적으로 Main Wall보다 얇게 설계하되 0.4~0.6t를 절대 규격으로 사용하지 않고 실제 Resin 공급사의 Design Guide를 우선합니다.

Boss는 외경만 줄이기보다 Bottom Resin Mass·Fillet·교차 Rib를 줄이고, 수정 후에는 외관뿐 아니라 Stiffness·Torque·Dimension·Warpage·Cycle Time까지 다시 확인해야 실제 양산 개선으로 볼 수 있습니다.