공장자동화와 공압 기술

이전 포스팅에서 자동화 기계장치의 액추어이터가 크게 2가지로 구분된다고 설명드렸습니다. 바로 모터와 실린더인데요. 실린더는 다시 유압 및 공압 실린더로 분류할 수 있습니다. 이중에서 공압 실린더는 깨끗한 압축공기를 사용하기 때문에 제품에 대한 오염, 환경오염 문제를 발생시키지 않습니다. 그러한 이유로 OLED(유기 발광 다이오드 : Organic Light-Emitting Diode), 반도체, 제약, 식품과 같은 산업분야에 두루 널리 사용되고 있습니다. 그러한 이유로 오늘은 공압 기술에 대하여 간단하게 말씀드리도록 하겠습니다.

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실린더

공압실린더의 이미지는 저작권때문에 아래 링크에서 확인바랍니다.

www.ckdkorea.co.kr/kiki/technology/cylinder/index.asp

CKD 상품정보

 

공기를 이용한 작업은 기원전 1,000년 전으로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 그만큼 압축공기를 사용한 역사기 깊다고 말할 수 있는데요. 요즘 자동화 분야에서 사용되는 액추에이터로 크게 공압 실린더(air cylinder)와 모터중에서, 공압실린더는 주로 직선운동이 필요한 기계장치에서 사용됩니다. 그렇다면 공압 기술이 FA(Factory Automation)에 사용되는 이유를 알아보도록 하겠습니다.

 

 공압 에너지의 장점

1. 이용 가능성
   1. 압축공기는 대기를 압축한 것으로서 장소에 관계없이 쉽게 얻을 수 있습니다.
   2. 압축공기는 밀폐된 용기에 저장가능합니다. 그래서 정전과 같은 비상시에도 쉽게 사용될 수 있습니다.
   3. 가장 중요한 것으로 사용한 압축공기는 회수할 필요가 없습니다. 그리고 환경오염의 가능성도 없습니다.
2. 안정성
   1. 공압 부품 자체가 과부하에 대한 보호 기능을 가지고 있어서 안정적입니다.
   2. 폭발 및 화재의 위험성이 있는 곳에서도 사용 가능합니다.
   3. 압축공기는 인체에 무해하기 때문에 별도의 안전장치가 필요 없습니다.
3. 취급성
   1. 공압장치의 구조가 튼튼합니다.
   2. 외부 노이즈에 영향을 받지 않기 때문에 거의 모든 산업에서 사용할 수 있습니다. 
   3. 내구성이 뛰어나기 때문에 시스템의 신뢰성이 높습니다.
   4. 시스템을 설치하기 쉽고 유지보수하기 쉽기 때문에 유지하는데 비용이 적게 듭니다.
   5. 힘과 속도를 필요에 맞게 쉽게 조절 가능합니다.
4. 사용성
   1. 전기기기 동력 공급원, 정류기, 변압기와 같은 복잡한 장치를 필요로 하지 않기 때문에 빠르고 쉽게 조립될 수 있습니다.
   2. 시스템 확장이 필요한 경우, 적은 비용으로 가능합니다.
   3. 전기에너지와 다르게 전장, 자장의 영향이 없습니다.
   4. 폭발 위험성, 오염 위험성이 존재하는 곳이나 습도고 높은 곳과 같은 열악한 환경에 설치될 시스템에 적합합니다.

 

지금까지 공압에너지의 장점에 대하여 설명드렸습니다. 모든 사물에는 명암이 존재하는 법이죠. 장점이 있으면 단점도 존재하는 법. 이제 공압 에너지의 단점을 살펴보도록 하겠습니다.

 

 공압 에너지의 단점

1. 압축공기를 만들 때, 대기 중의 먼지나 습기를 최대한 제거해야 합니다.
2. 압축성 덕에 공압 에너지를 손쉽게 저장할 수 있지만, 공압 실린더를 이용한 작동에는 압축성 때문에 저속도에서의 속도 불안정성이 커집니다.
3. 기준 이상의 힘이 필요할 때에는 압축공기가 비경제적입니다. 보통의 작업 압력으로는 700kPa(7bar)가 한계입니다.
4. 당연한 말이지만 사용 후 압축공기의 배기 소음이 큽니다.
5. 전기를 이용해서 압축공기를 얻기 때문에 전기 에너지에 비해 운전비용이 높습니다.

 

지금까지 공압 에너지의 장단점을 살펴보았습니다. 공압기술은 제어방식에 따라 전기 공압제어와 순수 공압 제어로 구분할 수 있습니다. 전기 공압 제어는 여러분들이 자주 들어보신 단어. 즉, 솔레노이드 밸브를 사용하여 공압 액추에이터를 작동시키는 방법입니다. 전기 공압제는 동력원이 한국전력으로 부터오는 전원 혹은 배터리에서 공급받는 전기입니다. 그래서 24Vdc나 220VAC등 적합한 전원을 사용해서 전원을 공급합니다. 전기 공압 제어는 응답이 빠르며, 순수 공압제어에 비해 저렴한 비용으로 구성가능합니다. 또한 멀리 떨어진 원격에서도 전선을 이용한 원격제어가 가능하다는 장점 때문에 산업현장에서 많이 사용하고 있습니다. 하지만 석유화학공장같이 유증기와 스파크에 의한 결합으로 폭발 가능성이 있는 위험장소에서는 전기 공압제어보다 순수 공압제어 방식을 사용합니다.

지금까지 공압제어에 대하여 간단하게 살펴보았습니다. 다음에는 솔레노이드 밸브를 이용한 동작에 대하여 간단하게 설명드리도록 하겠습니다. 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.