산업 현장의 기기 및 시스템들

서보(Servo)

정밀하고 세밀한 위치 제어를 위한 제어장치입니다. 주로 로봇 및 CNC 기계, 자동차, 항공기, 로켓 등에서 사용됩니다. 

서보 시스템은 1) 모터, 2) 센서 및 3) 제어회로 등으로 구성되며, 정밀한 위치 및 속도 제어를 통해 정밀한 모션 제어가 가능합니다.
서보 제어는 특정 위치로의 안전하고 정확한 이동을 위하여 신호 처리기 / 컴퓨터와 모터, 엔코더, (로봇)감속기 등의 하드웨어를 조합하여 수행됩니다.

 

서보 모터

서보 모터는 제어 신호에 따라 움직이며 정확한 위치 제어가 가능한 모터입니다. 일반적으로 DC나 AC 모터에 비해 더 높은 속도 및 확실한 위치 제어를 가능케 하므로 CNC 기계, 로봇, 자동차, 항공기 등 고도의 정밀성이 필요한 분야에서 사용됩니다.
서보 모터는 모터 자체와 함께 제어 설비 등의 제어 시스템으로 구성됩니다. 일반적으로 펄스 형태의 디지털 입력 신호를 통해 모터 회전각도를 조절하며, 피드백으로부터 구동 신호를 센싱하여 정확한 위치를 유지합니다. 서보 모터는 모터와 에너지 전달 장치를 한 물리적인 단위로 구성되므로 설계 및 시스템 구축 시 적용을 고려해야 합니다.

 

서보 드라이브

서보 드라이브는 모션 제어 시스템의 구성 요소 중 하나로, 서보 모터의 구동을 제어하는데 사용됩니다. 서보 모터는 정확한 위치 제어와 고속 회전이 가능한 모터로, 주로 로봇 공학, 자동화 등에 사용됩니다.
서보 드라이브는 서보 모터의 위치, 속도, 가감속 등을 제어하는데 필요한 신호를 생성하고, 이를 모터에 전달하여 구동합니다. 이를 위해, 서보 드라이브는 모터의 위치와 속도 정보를 받아들이고, 이를 기반으로 PWM (Pulse Width Modulation) 신호를 생성하여 모터를 제어합니다.
서보 드라이브는 모션 제어 시스템에서 가장 중요한 요소 중 하나로, 정밀한 모터 제어를 위해 사용됩니다. 서보 드라이브의 성능은 모션 제어 시스템 전체의 정확도와 효율성에 큰 영향을 미치게 됩니다.

 

스텝 모터

스텝 모터는 고정된 각도로 회전하는 모터로, 전기 신호를 받아 일정한 각도만큼 회전합니다. 일반적으로 서보 모터와 달리, 정밀한 위치 제어가 가능하며 구동하기 위해 별도의 역할을 하는 전용 드라이버를 사용합니다.
스텝 모터는 전자 제어 회로를 통해 정밀한 위치 제어가 가능해지며, 회전 각도를 정밀하게 조절 및 제어할 수 있습니다. 스텝 모터는 각 스텝마다 정밀한 위치를 가지므로, 주로 차량의 속도 메타에 사용되며, 자동화, 로봇 공학 등에도 활용됩니다.
스텝 모터는 회전 방향을 전기 신호로 제어할 수 있어서, 속도와 방향을 완전히 제어할 수 있습니다. 또한, 이전 위치와 현재 위치를 비교하여 정밀한 위치 정보를 계산하므로, 서보 모터에 비해 더 높은 정밀도를 제공합니다.

 

리니어 모터

리니어 모터는 회전이 아닌 직선 운동을 하는 모터로, 플랫 폼 판과 자성 혹은 유도링을 이용하여 구동됩니다. 일반적으로 리니어 에레이 모터라고 부르며, 전기 신호를 받아 강력한 자기장을 생성해 자성, 유도기판 간의 상호작용을 이용하여 직선 운동을 구현합니다.
리니어 모터는 기존의 리니어 액추에이터보다 높은 가속도, 높은 정밀도, 높은 속도 및 직접구동 가능 등의 이점이 있습니다. 또한, 소음이 적고 전력을 효율적으로 사용하여, 성능면에서 우수한 선택이 될 수 있습니다.
리니어 모터는 자동 문, 자동차 제어, CNC 기계, 로봇 팔, 박람회 전시회 인터랙티브 디스플레이 등 다양한 분야에서 적용됩니다.

 

Direct Drive 모터

Direct Drive 모터는 회전력을 기어나 벨트 등을 사용하지 않고, 직접 구동하는 모터입니다. 기존의 구동 방식에 비해 구동 효율이 높아, 높은 속도와 정밀도, 생산성 및 에너지 절약을 제공합니다.
Direct Drive 모터는 직접 동력 전달이 가능하기 때문에, 중간 단계의 변환 절차가 필요 없어 속도나 지연 시간, 정확성 등이 높아, 성능이 우수합니다. 또한, 내구성이 높아 수명이 길고, 소음이 적고 진동이 적어 정확한 위치 제어가 가능합니다.
Direct Drive 모터는 CNC 기계, 로봇 팔, 코팅 라인의 직접 구동 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 또한, Direct Drive 모터가 도입된 제품들은 전기 모터와 추진기의 경계가 모호해져, 새로운 제품 개발 및 다양한 분야에 적용될 가능성이 높아지고 있습니다.

 

 

VFD (구식?)

VFD는 Variable Frequency Drive의 약자로, 가변 주파수 구동장치입니다. 
이 장치는 전력 소비를 최소화하고 일정한 속도로 모터를 구동할 수 있도록 전압 및 주파수를 적절하게 제어하는 역할을 합니다. 이를 통해 전기 모터의 속도를 조정하고, 모터의 전력 소비를 절약할 수 있습니다.
VFD는 자동차나 엘리베이터, 펌프, 팬, 압축기 등의 다양한 산업용 기계 및 장비에 널리 사용되며, 전력 또는 전기 에너지를 효율적으로 관리하는 데 도움이됩니다. 특히, 섬유, 펄프 및 제지 산업 등에서 사용되는 모든 회전 기계에 대한 필수 요소 중 하나입니다. 이를 통해 VFD는 유지보수 및 운영 비용을 절감할 수 있습니다.

 

메카트로닉스

메카트로닉스는 Mechanical(기계공학), Electronics(전자공학), and Computing(컴퓨터공학)이 합쳐진 용어입니다. 다른 말로는 기계응용제어(Mechatronics Engineering)라고도 합니다. 이는 기계, 전자, 컴퓨터 공학의 개념이 상호작용함으로써 경쟁력 있는 시스템과 제품을 만드는 과학 기술 분야입니다.
기계적인 시스템, 전기적인 구성 요소, 제어 및 정보 처리 기술을 통합하여, 제품 및 시스템의 성능과 효율성을 극대화합니다. 메카트로닉스는 현재 자동차, 로봇, 선박, 항공 우주 등 다양한 분야에서 응용되며, 향후에도 인간과 기계간의 상호작용이 증가하는 생활 및 산업 분야에서 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다. (특히 지능형 로봇, 반도체/디스플레이 등의 하이테크 산업, 자동화 장비 등에 사용됨)

 

LoRA

LoRa는 Long Range 의 약어로, 무선 통신 기술 중 하나입니다. 이 기술은 낮은 전력으로 저거리를 신호를 전송할 수 있으며, 여러 종류의 IoT 디바이스에서 사용됩니다.
LoRa는 LoRaWAN이라는 프로토콜을 사용하여 무선 통신을 수행합니다. 이 프로토콜은 저전력 장치에서 데이터를 전송하는데 최적화되어 있으며, 전체 대역폭을 약 125kHz 고정값으로 사용합니다. 이것은 전송거리가 길고 센서나 모바일 디바이스의 배터리 수명도 더 오래 사용할 수 있도록 합니다.
LoRa는 광범위한 산업용 및 커머셜 IoT 응용 프로그램에서 사용됩니다. 거리와 범위가 중요한 응용 분야에서 사용됩니다. 대표적으로 스마트 시티, 스마트 홈, 스마트 농업, 스마트 팩토리 등에 활용됩니다

 

Intelligent Manufacturing System (IMS)

스마트 팩토리, 산업용 로봇, 인공지능, IoT 기술 등을 접목하여 생산 혁신성을 높이는 첨단 제조기술입니다. 이 시스템은 생산 자동화와 데이터 분석, 시스템 통합, 감시 및 진단, 자율적인 결정 등 다양한 기능을 수행하여, 기업의 생산성과 경쟁력을 높임과 동시에 제조 공정의 효율성을 극대화시킬 수 있습니다. IMS는 제조업 분야에서 현대 산업 혁명을 이끌어낼 기술 중 하나로 여겨지고 있습니다. (IMS는 대한민국 산업통상자원부와 정보통신부에서 실시한 "4차 산업혁명 선도전략 발표"에서 사용된 용어입니다. 이 발표에서는 제조업 분야에서 지능형 생산체제 구현을 위하여 IMS를 추진하겠다는 내용을 밝힌 바 있습니다. 이후 IMS는 국내외에서도 널리 알려지면서 산업계 및 학계에서도 활발히 연구되고 있습니다.)

 

CNC 기계는 컴퓨터로 제어되는 기계 도구입니다. 
CNC는 Computer Numerical Control(컴퓨터 숫자 제어)의 약어로, 이것은 기계가 컴퓨터의 명령에 따라 자동으로 제어될 수 있도록 하는 기능입니다. CNC 기계는 일반적으로 금속, 나무, 플라스틱 등을 가공하는 데 사용됩니다.
CNC 기계는 일반적으로 3D CAD 모델링 소프트웨어에서 설계된 부품 및 제품을 가공하기 위해 사용됩니다. CNC 기계는 다양한 형태와 크기가 있으며, 일부는 터치 스크린을 사용하는 사용자 친화적 인 인터페이스를 제공하며, 다른 몇몇은 파워 툴 및 간단한 버튼으로 작동합니다. CNC 기계를 사용하면 복잡하고 정확한 디자인을 빠르고 정확하게 제작할 수 있으며, 높은 생산성, 반복성 및 일관성을 제공합니다.

엔코더는 회전하는 축의 회전 바퀴에 부착된 전자 디바이스입니다.
축이 회전함에 따라 엔코더 바퀴도 회전하며, 이 때 바퀴는 빛 반사 또는 마그네틱 인코딩 기술을 사용하여 회전 위치 정보를 생성합니다. 디지털 또는 아날로그 출력 신호를 생성하여 회전 위치 정보를 전송합니다. 엔코더는 CNC 기계, 로봇, 자동차 및 항공기, 그리고 그 밖의 정밀한 위치 및 속도 제어가 필요한 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 엔코더는 정밀 공작 기계의 위치, 속도 및 회전 수를 측정하고 제어하는 데 필수적입니다. 또한, 엔코더는 선형 및 회전 모션 시스템에서 더욱 정확한 위치 제어를 가능하게 합니다.

로봇 감속기는 로봇의 속도 및 운동 방향을 조절하는 장치입니다.
전기 혹은 기계적인 원리를 이용하여 로봇의 운동을 감속시키거나 정지시키는 등의 작업을 수행합니다. 로봇 감속기는 로봇의 정확한 위치 제어 및 안정성 확보에 필수적인 기기로, 다양한 로봇 응용 분야에서 사용됩니다. 로봇 감속기는 로봇의 속도를 측정하고 예상치 못한 상황이 발생할 경우 해당 속도를 감속시키는 역할을 합니다. 이를 통해 로봇의 움직임을 보다 안정적으로 제어할 수 있습니다.

AGV의 종류

AGV(자율주행 지게차)는 공장, 창고, 항구 등 여러 산업 분야에서 자동화를 위한 로봇 기술 중 하나로 사용됩니다. AGV에는 다양한 종류가 있으며, 주로 사용되는 AGV의 종류와 기능은 다음과 같습니다.

1. 경로지정 AGV: 미리 지정된 경로를 따라 이동하는 AGV로, 지도와 경로를 이용하여 정확한 위치로 이동할 수 있습니다.
2. 자율주행 AGV: 지도나 경로가 필요하지 않으며, 센서가 주변 환경을 감지하여 자동으로 이동합니다.
3. 추적 AGV: 사람이나 물건을 추적하여 따라다니는 AGV로, 차세대 전자 상거래 및 로봇 작업을 수행하는 데 사용됩니다.
4. 물류 AGV: 박스, 팔레트, 물류 및 배송 산업에서 사용되는 AGV로, 물류 작업의 자동화와 물류 관리 및 효율성 향상에 기여합니다.
5. 조립 AGV: 생산 라인 내부를 이동하여 효율적인 조립 작업을 수행합니다.
위와 같은 다양한 종류의 AGV는 생산성 및 효율성을 향상시키는 데 큰 역할을 합니다. 또한, 인간의 노동력을 대체하여 안전성과 보안에 대한 문제도 해결할 수 있습니다.

정격 파워, 순시 파워, 최고 출력

정격 파워는 전기 제품에서 지정된 파워, 즉 최대 사용 가능한 파워를 의미합니다. 예를 들어, 전기제품의 정격 파워가 1000W이면 그 제품을 사용할 때 1000W를 초과하는 부하를 사용하면 안됩니다.

순시(瞬時) 파워는 전기 제품에서 실제로 사용되는 파워를 의미합니다. 이 값은 전기 제품이 실제로 사용되는 승압 변압기, 변환기 등에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어, 데스크탑 컴퓨터의 경우, 정격 파워가 500W 일 수 있으나, 실제로 사용되는 파워는 CPU, GPU, 메모리 및 하드 드라이브 등의 부품에 따라 달라질 수 있습니다. 이러한 이유로 순시 파워는 전기 제품의 실제 사용 전력을 보다 정확하게 나타내며, 이를 기준으로 제품의 성능을 평가하기도 합니다. (예; 정격 파워 : 50W ~ 1.5KW, 순시파워 : 정격의 300%)