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잠깐! 모터 구매하시려고요?

내게 꼭 맞는 모터를 고르기 위한 연재 기사, 그 두 번째 시간이다. 지난 5월호 기사에서는 ‘DC모터와 BLDC모터 간의 차이점’에 대해 알아봤다. 구조가 간단하며 정밀 제어가 용이한 모터를 필요로 한다면 DC모터를, 회전 속도가 빠르고 수명이 긴 모터를 필요로 한다면 BLDC모터를 선정하면 된다는 것이 핵심적인 내용이었다. 하지만 모터를 선정에 앞서 고려해야 할 사항은 ‘브러시(brush)의 유무’ 외에도 다양하다. 대표적인 요소로는 회전 속도와 토크, 모터의 직경, 위치결정정밀도 등이 있다.

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위 이미지는 모터를 둘러싼 다양한 요소들을 이미지로 나타낸 것이다. 이제부터 모터를 구매하기 전 체크해야 할 사항들을 하나씩 살펴보도록 하자.

STEP 1 부하(load)

어떤 종류의 모터든 간에 모터를 구동하기 위해서는 파워 서플라이가 필수적이다. 맨 먼저 확인해야 할 것은 바로 파워 서플라이의 공급 전압(supply voltage)이다. 대부분의 산업용 파워 서플라이는 24V의 전압 출력을 지원한다.

파워 서플라이를 통해 전원을 공급하면 모터가 돌아가기 시작한다. 모터의 회전을 나타내는 대표적인 물리량으로는 단위 시간당 회전수(회전 속도)와 회전력(토크)을 들 수 있다. 회전 속도는 분당 회전수인 RPM(Revolution Per Minute)으로 표현되며, 모터를 선정할 때 유념해야 할 것은 최대 회전 속도다.

힘(force)과 토크(torque)의 비교
힘(force)과 토크(torque)의 비교

토크(torque)는 회전 운동에서 물체를 회전시키는 원인이 되는 물리량을 가리킨다. 직선 운동에서의 물리량을 뜻하는 힘(force)과 비교되는 개념이다. 토크의 단위로는 kgf·m와 N·m(뉴턴미터)가 있다. kgf·m은 쉽게 말해 반지름이 1m인 도르래로 1kg 무게의 물체를 끌어올리는 힘이다. 1kgf·m은 9.8N·m에 해당한다.

STEP 2 드라이브 타입

모터는 자동차나 기차를 비롯한 교통수단부터 공작기계, 엘리베이터, 카메라 등에 이르기까지 다양한 기계에 적용되어 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환해준다. 하지만 이러한 기계들은 각기 다른 형태의 움직임을 보인다. 엘리베이터는 위아래로 움직이며, 공작기계의 스핀들은 고정된 축을 중심으로 회전한다. 이는 기구부의 결합 형태, 즉 드라이브 타입이 다르기 때문이다.

다양한 종류의 모터 체결 방식
다양한 종류의 모터 체결 방식

드라이브 타입은 크게 직결 구동(direct drive)과 간접 구동으로 나눌 수 있다. 직결 구동은 모터의 출력축에 부하를 직접 연결하는 방법이다. 백래시가 없다는 장점이 있지만, 모터와 부하부가 떨어져 있거나 높은 토크를 필요로 하는 경우에는 적용할 수 없다. 이때는 벨트나 기어 등을 활용해 모터의 회전축과 부하를 연결하는 간접 구동 방식을 적용해야 한다. 따라서 모터를 선정하기 전, 구동 방식을 고려해 기구부 결합 형태를 결정하는 과정이 필요하다.

STEP 3 기어 헤드

모터의 회전 속도는 빠른 대신 토크가 부족할 경우, 모터 출력축에 기어 헤드를 장착해 회전 속도를 낮추고 토크를 높일 수 있다. 만약 무작정 토크가 높은 모터를 적용할 경우, 비용이 많이 들 뿐만 아니라 모터의 직경 및 무게에 비례해 기계의 크기와 하중이 커지게 된다.

STEP 4 환경 조건

모터가 위치하는 기계 내부는 발열로 인해 온도가 높아질 수 있다. 따라서 모터가 위치할 환경의 최대 및 최소 온도를 체크한 다음 환경이 지나치게 가혹할 경우 특수한 환경에서도 적용 가능한 모터를 구매해야 한다. 의료기기에 적용할 모터를 찾고 있다면 멸균 처리가 가능한 제품인지 확인할 필요가 있다. 멸균 처리는 고온·고압 환경에서 이뤄지므로 일반적인 모터는 그 과정에서 파손될 수 있기 때문이다.

STEP 5 제어 방식

모터 구동 도중 속도나 토크, 전압 등을 제어할 필요가 있다면 다양한 컨트롤 시스템 가운데 적합한 것을 선택해야 한다. 특히 BLDC모터는 DC모터와 달리 파워 서플라이 외에도 별도의 컨트롤러를 필요로 한다. 컨트롤 시스템의 종류로는 속도제어기(오픈·클로즈드 루프), 위치 제어기, 전류 및 토크 제어기, 엔코더, 홀 센서 등이 있다.

맥슨모터 셀렉션 프로그램
맥슨모터 셀렉션 프로그램

이제 조건에 부합하는 모터 제품을 구매하는 일만 남았다. 지금까지는 모터 메이커의 영업 사원과 상담하거나 CD 형태로 제공되는 프로그램을 통해 제품을 검색하는 불편함을 감수해야 했다. 이에 맥슨모터는 위 이미지와 같이 웹 페이지 환경에서도 구동 가능한 모터 셀렉션 프로그램을 통해 한층 간편한 모터 선정을 돕는다.

회전 속도, 토크, 드라이브 타입 등 사양을 입력하면 모터는 물론 해당 모터에 적합한 엔코더나 컨트롤러도 한눈에 찾아볼 수 있다. 동일한 제품에 대해 최대 49개까지는 웹 페이지를 통해 바로 구매할 수 있다. 50개 이상 구매하려면 맥슨모터 한국 지사로 연락하면 된다.

모터 셀렉션 프로그램을 통해 내게 꼭 맞는 모터를 알아보고 싶다면 여기로 접속해보자.

[내게 꼭 맞는 모터, 어떻게 고를 수 있을까?] 연재 기사
① 모터라고 해서 다 같은 모터가 아니다
② 잠깐! 모터 구매하시려고요?
③실제 사례로 알아보는 모터 선정

About 송해영 기자

제조업이 꼭 어려울 필요 있나요? 쉽지만 깊은 기사를 쓰기 위해 노력하고 있습니다:)