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1,000만 번의 스트로크를 견디는 케이블이 있다?

비틀림이나 극한 구동 환경 속에서의 내구성이 케이블을 선택하는 데 있어 얼마만큼의 비중을 차지하고 있을까? 독자적 구조로 다운타임과 유지보수 비용을 줄여주는 케이블이 있다. 과연 그 독자적 구조란 무엇인지 지금부터 살펴보자.

전기 에너지를 필요로 하는 시스템이라면 그 어느 곳에서라도 볼 수 있는 것이 케이블이다. 전기를 한 장소에서 다른 장소로 전달하는 케이블을 단순히 시스템 구동을 위한 전력 공급 수단으로만 생각하기 쉽다. 그러나 원활한 시스템 운영을 위해선 주변 구성 요소들과 어우러져 잘 구동될 수 있느냐 없느냐의 문제는 가속화된 공장 자동화 환경 속에서 케이블 선택의 중요한 기준으로 자리를 잡아가고 있다. 극한 구동 환경 속에서 뒤틀림으로 인한 케이블 손상은 장비 및 생산 시스템의 다운타임 증가를 초래하는 요인이 되었고, 수많은 케이블 공급 업체가 이 같은 문제 해결을 위해 지속적인 노력을 이어오고 있는 상황이다. 이구스는 케이블 보호 장비인 e-chain과 함께 chainflex® 라는 고유 케이블 개발을 통해 다운타임은 물론 유지보수 비용까지 줄여주며 케이블 시장에서 선전하고 있다.

완전히 새로운 구조

chainflex®가 채택하고 있는 멀티 번들형 편조 구조
chainflex®가 채택하고 있는 멀티 번들형 편조 구조

이구스의 chainflex® 는 기존 케이블의 심선 구조와 다른 번들형 편조 구조를 통해 케이블 손상 문제를 해결한다. 일반적으로 많이 사용하는 레이어형 케이블의 경우에는 심선이 케이블 중심을 여러 층으로 감싸고 있고 레이어 사이의 빈 공간에는 필름이나 플리스가 채워져 있는 것이 보통이다. 제조 방식의 비용 효율성이 장점이긴 하지만, e-chain이 움직일 때마다 체인 반경의 심선들이 높인 인장력과 압축력에 노출되는 단점이 있다. 특히 장거리 이동, 글라이딩 모션, 심선 수가 많은 케이블은 더 큰 영향을 받아 콕 스크류(Cork Screw)와 같은 케이블 손상이 발생했다.

번들형 편조 방식은 레이어형과 완전히 다르다. 예를 들어 18 코어 chainflex® 케이블의 경우, 앞에서 언급한 것처럼 전체 코어를 하나씩 포개어 여러 층으로 감는 것이 아니라 처음부터 3가닥씩 번들 구조로 감는다. 그 후에 3가닥씩 구성된 6개의 번들을 다시 엮어 케이블을 완성시킨다. 이렇게 만들어진 케이블은 움직이는 체인의 반경에서도 인장 응력의 영향을 과도하게 받지 않으며, 전체 편조 구조가 충실 압출형 내피 및 외피의 서포트를 받아 심선 사이의 공간이 자켓 재질로 완전히 채워져 있기 때문에 심선의 꼬임이 풀리지도 않는다.

비틀림 같은 격렬한 모션이 필요한 곳에는 그에 맞는 케이블 설계를 적용한다. 예를 들면, 주로 산업용 로봇이나 다축 모션에 사용하는 chainflex® ROBOT 케이블은 극심한 굽힘이나 비틀림 모션에 손상없이 대응할 수 있도록 특수 쉴드 구조와 외피 재질을 적용하여 케이블 내구성을 최적화했다. 케이블이 비틀림 응력에서 수백 만 사이클 후에도 제대로 기능을 하려면 힘 보정 요소, 느슨한 스트랜딩 요소, 서로 다른 미끄럼면과 완전하게 다른 쉴드 개념이 필요하다. 로봇 기술에 사용하는 케이블은 로봇의 움직임에 따라 이동 방향을 반복적으로 변경해야 하기 때문이다. 이구스는 쉴드 와이어에 작용하는 힘을 완화하고 쉴드가 전체 편조 구조 및 외피에 상응하여 자유롭게 움직일 수 있도록 쉴드 상하에 슬라이딩 요소를 두었다. 이러한 soft 구조 방식을 통해 전체 케이블 이동에 필요한 자유로움을 제공하고, 케이블에 작용하는 인장력과 압축력을 줄여 조기 도체 손상으로 인한 장비의 다운타임을 방지한다. chainflex® ROBOT 시리즈는 최대 ±180°/m에 적용가능하며, 최소 5백만 사이클 또는 36개월의 사용 수명을 보장한다.

2,750m2 규모에 65종의 테스트 장비를 갖춘 이구스의 시험 연구실에서 신뢰성 높은 제품 수명을 예측한다.
2,750m2 규모에 65종의 테스트 장비를 갖춘 이구스의 시험 연구실에서 신뢰성 높은 제품 수명을 예측한다.

반복적 테스트로 찾아낸 최적의 조합

컨트롤 케이블, 서보 케이블, 모터 케이블부터 로봇 케이블, 버스 케이블, 엔코더 케이블, FOC 광케이블, 데이터 케이블까지 광범위한 chainflex® 제품군
컨트롤 케이블, 서보 케이블, 모터 케이블부터 로봇 케이블, 버스 케이블, 엔코더 케이블, FOC 광케이블, 데이터 케이블까지 광범위한 chainflex® 제품군

편조 구조 만큼 중요한 것이 절연 재질과 외피 재질이다. 이구스는 모든 구성품을 제조하고 테스트하여 e-chain과 케이블 간에 최적화된 조합으로 긴 수명을 제공한다. 여러 가지 테스트를 통해 재질 자체는 물론 재질 간 상호 의존도에 대해서도 많은 지식을 축적했는데, 여기서 우리가 눈 여겨볼 것이 바로 이구스의 ‘테스트’다.

가동형 케이블을 위한 규정과 표준은 과거에도 있었고 지금도 있지만 실제로 e-chain, 즉 에너지체인에 사용되는 케이블에 대한 적합한 표준 및 테스트는 없었다. 이에 이구스는 케이블의 디자인, 재질 테스트 및 평가와 관련해 자체적으로 표준을 개발해왔다.

2,750m2 규모의 시험 연구실에서는 실제 환경을 시뮬레이션한 실용적인 테스트가 이루어진다. 테스트 목적에 따라 -40℃ ~ +60℃ 공조 컨테이너에서 실제와 동일한 에너지체인에 케이블을 포설하여 이를 지속적으로 구동시키는 방식으로 테스트한다. 테스트는 한 번으로 끝내지 않고 수백 만 번 반복해서 진행된다. 케이블은 온도 응력과 지속적인 응력 굽힘 응력이 가해지는 끈질긴 테스트에서도 외피 균열이 발견되지 않아야 비로소 테스트를 통과할 수 있다.

다양한 테스트를 통해 얻은 데이터는 케이블 디자인 및 제조 절차의 지속적 개선에 활용된다. 이구스는 25년 이상 축적해온 수많은 테스트를 통해 chainflex®의 사용 수명을 최대 36개월 또는 1,000만 스트로크까지 보장하고 있다.

1,000여 종이 넘는 이구스의chainflex®  케이블들은 이구스 홈페이지의 다양한 온라인 툴을 통해서 쉽고 빠르게 검색 및 주문할 수 있다. 또한 최소 주문 수량 및 소량 주문에 대한 추가 부담금과 컷팅 비용이 없기 때문에 1m든 300m든 원하는 길이만큼 cm 단위로 주문할 수 있다.

chainflex® 케이블, 직접 체험해보세요! 이구스에서는 제품 상세 브로셔와 다양한 케이블 샘플이 들어있는 chainflex® 샘플 박스를 무상으로 제공하고 있다.  igus.kr/chainflexbox로 접속하여 신청하면 된다. 방문 상담 요청 시 케이블 샘플 테스트도 진행 가능하다.

About 김솔 기자

다양한 취재 경험을 살려 여러분께 읽고 싶은 기사, 재미있는 기사 보여 드리겠습니다:)