유압 액추에이터와 공압 액추에이터: 주요 차이점, 애플리케이션 및 선택

현대 산업에서 자동화 시스템은 액추에이터 없이는 작동할 수 없으며 푸시, 그립, 포지셔닝 등 기계 작동을 제어하기 위해 액추에이터가 필요합니다. 액추에이터의 유형은 여러 가지로 세분화할 수 있지만, 가장 대표적인 액추에이터는 에너지 또는 에너지원의 종류에 따라 구분되는 유압식 및 공압식 액추에이터입니다. 성능과 작동 원리가 서로 크게 다르기 때문에 산업의 여러 분야에 걸쳐 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 이 문서에서는 유압식 액추에이터와 공압식 액추에이터의 가장 중요한 차이점, 주요 장점, 일반적인 애플리케이션 시나리오를 설명하고 설계 과정에서 둘 중 하나를 선택할 때 올바른 결정을 내리는 방법에 대한 지침을 제공하는 것을 목표로 합니다.

유압식 액추에이터와 공압식 액추에이터의 기본적인 차이점을 아는 것은 새로운 언어를 배울 때 문법의 기본 규칙을 아는 것만큼이나 중요합니다. 탄탄한 기초를 바탕으로 자동화 솔루션을 보다 근본적이고 효과적으로 설계하고 최적화할 수 있습니다.

유압 액추에이터란 무엇인가요?

유압 액추에이터는 일반적으로 유압 오일이나 장비 윤활유와 같은 고압 액체를 사용하여 운동이나 힘으로 전환하는 장치입니다. 핵심 원리는 압축할 수 없는 액체를 사용하는 데 달려 있습니다. 유압 펌프는 유압 오일에 압력을 생성하고 이 오일은 튜브를 통해 실린더(예: 유압 실린더) 및 모터와 같은 액추에이터로 펌핑됩니다. 고압 오일의 유체 압력이 액추에이터의 피스톤이나 베인에 지속적으로 가해지면 큰 추력 또는 토크가 발생하여 직선 운동 또는 회전 운동을 가능하게 합니다. 완전한 유압 시스템은 유압 펌프, 이를 구동하는 전기 모터, 저장소, 필터, 냉각기, 제어 밸브, 파이프 및 피팅 등으로 구성되며 이에 국한되지 않습니다. 알려진 바와 같이 유압 시스템은 높은 힘의 출력으로 높은 정밀도와 제어가 필요한 애플리케이션, 특히 고부하 시나리오에서 무차별적인 힘 또는 가장 큰 힘을 제공해야 하는 경우에 가장 적합한 솔루션 중 하나입니다. 이는 업계에서 오랫동안 확립된 사실입니다.

공압 액추에이터란 무엇인가요?

공압 액추에이터는 압축된 가스 에너지, 일반적으로 공기압을 사용하여 힘과 움직임을 생성합니다. 작동 원리는 주변 공기를 압축하여 리시버 탱크에 저장하는 공기 압축기를 기반으로 합니다. 그런 다음 공기는 필터, 레귤레이터, 경우에 따라 윤활기가 포함된 준비 장치에서 처리됩니다. 필터, 레귤레이터, 윤활기를 포함한 리시버 탱크는 오일, 먼지, 습기가 없어야 하며 정확한 압력을 유지해야 합니다. 그런 다음 압력 제어된 드라이 클리닝 압축 공기가 파이프를 통해 공압 실린더 또는 공압 장치라고도 하는 모터가 될 수 있는 액추에이터로 보내집니다. 포지티브 변위 유형으로 알려진 액추에이터는 공압 신호에 반응하여 피스톤과 베인을 밀거나 회전시켜 직선 운동 또는 회전 운동을 가능하게 합니다. 공압식 시스템은 구조가 간단하고 작동이 빠르며 청결한 기능 때문에 선호됩니다. 경부하 애플리케이션과 생산 라인에서 흔히 사용됩니다.

주요 차이점: 자세한 비교

유압식 액추에이터와 공압식 액추에이터 모두 유체 압력을 사용하여 작동하지만 성능, 시스템 속성, 환경에 대한 적응성 및 비용이 크게 다릅니다. 이러한 차이점은 주어진 상황에 가장 적합한 기술을 평가하는 데 중요합니다.

성능 차이

그 차이는 힘과 전력 밀도에서 두드러집니다. 유압 시스템의 작동은 수십에서 수백 메가파스칼에 이르는 높은 압력에서 이루어지는 경우가 많기 때문에 유압 모터로 엄청난 추력이나 높은 토크를 생성할 수 있습니다. 무거운 짐을 들어 올리거나 클램핑 또는 고토크 드라이브와 같이 매우 높은 토크 또는 상당한 힘이 필요한 작업의 경우 유압 모터가 선호되는 경우가 많습니다. 유압 모터는 전력 밀도가 더욱 높아 작은 부피에 큰 힘을 전달할 수 있습니다. 공압 시스템의 경우 작동 압력이 일반적으로 0.4~1.0MPa로 낮기 때문에 출력력도 더 낮습니다. 더 큰 액추에이터를 사용하면 출력력을 높일 수 있지만 이렇게 하면 크기가 작아집니다.

공압 액추에이터는 속도 제어뿐만 아니라 속도에 대한 반응과 빠른 움직임, 빠른 속도 제어 측면에서 경쟁 우위를 가지고 있습니다. 또한 가스의 밀도가 낮고 흐름이 쉬워 빠르게 시작 및 정지할 수 있다는 특징이 있습니다. 이러한 이유 때문에 고가속 동작에 적합합니다. 하지만 공기의 압축성 때문에 공압 시스템에서는 정밀한 속도 제어가 어렵고 부하에 따라 쉽게 변경됩니다. 반대로 유압 시스템은 느리게 움직이지만 액체의 비압축성으로 인해 정밀하고 안정적인 상부 속도 제어가 가능합니다. 또한 지속적으로 변화하는 하중에서도 설정 속도를 유지할 수 있어 정밀한 선형 이동이 가능합니다.

유압 액추에이터는 정밀도, 강성, 포지셔닝 기능에서 타의 추종을 불허합니다. 액체의 비압축성으로 인해 유압 시스템은 강성이 높기 때문에 외부 영향에 따른 위치 및 속도 변화가 매우 적습니다. 이는 정밀한 위치 또는 힘 제어가 필요한 시스템에서 필수적인 안정적인 동작과 위치 유지의 정밀도를 달성하는 데 도움이 됩니다. 공압 시스템은 가스 압축성, 강성 감소, 탄성 변형, 다양한 하중에 따른 위치 드리프트 등으로 인해 효율성이 떨어지며 고정밀 위치 제어를 시도하려면 정교한 제어 기술이 필요합니다.

시스템 특성 및 환경의 차이

유압 시스템은 일반적으로 시스템 복잡성과 부품 측면에서 공압 시스템보다 더 복잡합니다. 완전한 유압 동력 장치, 복잡한 밸브, 고압 배관이 모두 있어야 합니다. 공압 시스템은 매우 간단합니다. 공기 압축기, 리시버 탱크, 공기 준비 장치, 밸브 및 배관이 주요 장치에 포함됩니다.

적응성과 환경 청결성 측면에서 공압식 시스템이 유리합니다. 깨끗하고 건조한 압축 공기를 사용하기 때문에 더욱 좋습니다. 누출로 인한 오염이 발생하지 않으므로 식품 가공, 제약, 전자 등 매우 높은 청결도가 요구되는 산업에서 사용할 수 있습니다. 또한 공압 부품은 극한의 온도에서도 주변 온도 변화에 영향을 덜 받습니다. 유압 시스템은 유압 장치에 오일을 사용합니다. 이 오일도 누출되어 오염을 일으켜 손상의 위험이 있고 잠재적으로 유해 물질이 포함될 수 있습니다. 이 역시 오일 청결도가 높아야 합니다. 오일은 온도 변화에 민감하여 성능에 영향을 미칠 수 있으며, 특히 극한의 온도에서는 추가적인 극한 조치가 필요할 수 있습니다.

안전은 또 다른 문제입니다. 유압 시스템이 작동하는 높은 압력은 더 큰 위험을 초래하며 더 엄격한 안전 예방 조치와 기계적 안전 요건 준수가 필요합니다. 반면에 유압 시스템은 자체 잠금 기능이 우수하여 전원이 끊겨도 위치를 유지합니다. 공압 시스템은 작동 압력이 낮기 때문에 더 안전하지만 일반적으로 공기 손실 시 위치를 유지하는 기능을 잃게 됩니다.

경제성 및 유지보수 차이점

공압 시스템은 부품 비용이 저렴하고 피팅이 간편하기 때문에 재정적 지출에 있어서는 저렴한 편에 속합니다. 이에 비해 유압 시스템은 복잡한 설치와 고가의 장비로 인해 더 비싼 편에 속합니다.

하지만 압축 공기를 생산해야 하는 경우, 특히 최적의 효율 이하로 작동하는 공압 시스템의 경우 에너지 비용이 증가하기 때문에 에너지 지출은 또 다른 문제를 야기합니다. 아이러니하게도 유압식 설정은 일부 애플리케이션에서는 에너지를 절약할 수 있지만, 유압유와 필터 교체에 대한 지속적인 비용으로 인해 상당히 마이너스가 될 수 있습니다.

공압 시스템은 한 가지 작업으로 공기 장치 준비가 완료되므로 유지보수 요구가 줄어드는 이점을 누릴 수 있습니다. 오일 청결과 함께 씰 및 필터 교체가 탈지 유지보수 점검에 추가되면 유압 설정이 더 복잡해집니다. 건설업체는 종종 문제 해결을 일반 유지보수와 혼합하여 수행하며, 섬세한 시스템 지식은 전문 기술을 필요로 합니다.

다음은 유압 및 공압 액추에이터에 대한 간결한 비교표입니다:

특징	유압 액추에이터	공압 액추에이터
작업 매체	액체(유압 오일)	가스(압축 공기)
작동 압력	높음	낮음
출력 힘	높은, 높은 전력 밀도	상대적으로 낮음
속도 제어	정확하고 안정적인	정확한 제어가 어려움
정밀도/강성	높음	낮음
시스템 복잡성	복잡한	Simple
환경 청결	취약한 유체 누출깨끗한 환경에는 적합하지 않음	깨끗하고 친환경적이며 청결한 환경에 적합
안전	고압 위험, 일반적으로 자동 잠금 기능 제공	저압 안전, 공기 손실 시 위치 상실
초기 비용	높음	낮음
유지 관리	복잡한	Simple

유압 액추에이터의 장점

유압 액추에이터는 특정 애플리케이션에서 주요 이점을 제공합니다:

• 엄청난 힘 출력: 유압 액추에이터는 어떤 공압 시스템을 능가하는 추력 또는 토크를 생성할 수 있으므로 무차별적인 힘을 제공하고 힘을 가할 수 있어 고강도 애플리케이션에 매우 유용합니다.
• 높은 정밀도와 강성: 위치, 동작 속도 및 높은 강성을 정확하게 제어하여 정밀한 선형 움직임이 필요한 애플리케이션에 가장 적합합니다.
• 부드러운 모션: 매우 부드럽고 제어 가능한 모션으로 균일한 연속적인 힘이 필요한 움직임에 가장 적합합니다.
• 자동 잠금 제어: 전원이나 압력이 제거되어도 안전하게 위치를 유지하여 안전성을 향상시킵니다.

공압 액추에이터의 장점

공압 액추에이터는 여러 자동화 분야에서 고유한 장점을 가지고 있습니다:

• 기본 구조와 경제적인 가격: 낮은 설치 비용과 함께 초기 투자 비용이 절감되어 예산이 제한된 애플리케이션에 최적입니다.  
• 빠른 반응과 움직임: 빠른 시작/정지 및 고속 순환 동작이 가능하여 더욱 빠른 복귀를 제공합니다.  
• 무공해 및 환경 친화적: 작업 매체가 무공해이므로 청결에 민감한 영역에 적용할 수 있습니다.  
• 방폭 등급을 더 쉽게 획득할 수 있습니다: 전력을 사용하지 않으므로 폭발성 또는 인화성 환경에서 더욱 안전합니다.  
• 과부하 보호: 과부하 시 자동으로 중지하여 시스템을 보호합니다.

일반적인 애플리케이션 시나리오

유압 액추에이터

유압 액추에이터는 높은 수준의 힘, 정밀한 제어 또는 열악한 환경에서의 작동이 필요한 산업용 애플리케이션에 자주 사용됩니다:

• 건설 장비: 굴삭기, 크레인, 불도저 등은 강력한 리프팅과 굴착을 위해 유압 실린더를 사용합니다. 여기에는 무거운 건설 장비가 포함됩니다.
• 산업용 프레스 및 스탬핑 기계: 엄청난 압력이 필요한 스탬핑 및 기타 금속 성형 공정에 사용됩니다.
• 사출 성형 및 다이캐스팅 기계: 정밀한 제어와 높은 수준의 힘이 필요한 두 가지 공정인 클램핑 및 사출 성형 공정에 활용됩니다.
• 조선 및 해양 엔지니어링: 러더 시스템뿐만 아니라 무거운 하중을 견디고 열악한 환경에서 작동해야 하는 앵커 윈치 및 해치 커버에 사용됩니다.
• 야금 장비: 고온 및 고부하 조건에서 압연기 감속 및 용광로 도어 개방에 활용됩니다.

공압 액추에이터

공압 액추에이터는 특히 자재 취급 장비 및 기타 산업 분야에서 속도, 자동화, 청결 또는 저비용에 대한 요구가 높은 상황에서 시장에서 강력한 입지를 구축하고 있습니다:

• 자동화된 생산 라인: 잡기, 놓기, 밀기, 클램핑, 분류는 물론 빠른 속도로 반복적인 동작을 수행하여 다양한 동작을 가능하게 합니다.
• 포장 기계: 포장 봉투의 밀봉, 절단, 운반, 팔레트화 등에 사용됩니다.
• 식음료 가공: 깨끗한 특성 덕분에 식품의 운반, 분배 및 포장에 널리 사용됩니다.
• 제약 및 의료 장비: 의약품의 생산 및 포장과 의료 장비의 관리에서 높은 청결도와 안전성이 요구됩니다.
• 밸브 자동화: 다양한 산업용 밸브의 개폐 및 조절을 제어합니다.

필요에 맞는 액추에이터 선택하기

유압식 액추에이터와 공압식 액추에이터 중 하나를 선택하는 것은 단순히 어느 쪽이 더 우수하다는 문제가 아니라 특정 애플리케이션 요구 사항에 따라 달라집니다. 따라서 올바른 결정을 내리려면 여러 요소를 종합적으로 고려해야 합니다:

1. 필요한 힘 또는 토크: 가장 중요한 요소입니다. 필요한 최대 및 지속적인 힘을 평가합니다. 엄청난 힘이 필요한 경우 일반적으로 유압이 유일한 옵션입니다.
2. 모션 속도 및 제어 정밀도: 모션 속도 및 속도 제어 정밀도에 대한 애플리케이션의 요구 사항을 결정합니다.
3. 부하 변화: 하중이 빈번하고 크게 변하고 위치 또는 속도 안정성을 유지해야 하는 경우 유압 시스템이 유리합니다.
4. 근무 환경: 환경의 청결도, 온도, 습도, 인화성/폭발성 물질의 존재 여부(위험 물질 또는 극한 온도 지역 포함) 등을 고려하세요.
5. 비용 예산: 초기 투자 비용과 장기 운영 및 유지 관리 비용을 평가합니다.
6. 시스템 복잡성 및 유지보수 역량: 현장 설치 및 유지 관리 역량과 시스템 복잡성에 대한 허용 오차를 고려하세요.
7. 에너지 공급: 고압 전원(유압 펌프용) 또는 압축 공기 공급원이 현장에 있는지 확인합니다.
8. 안전 요건: 전원 손실 시 자동 잠금 또는 방폭 기능, 기계적 안전 요구 사항 준수 등 애플리케이션의 특정 안전 요구 사항을 고려하세요.

이러한 요소를 종합적으로 평가하면 설계 과정에서 특정 애플리케이션에 가장 적합한 액추에이터 기술에 대해 보다 정확한 정보를 바탕으로 결정을 내릴 수 있습니다.

VINCER: 신뢰할 수 있는 작동식 밸브 솔루션 제공업체

2010년에 설립된 빈서는 자동화된 밸브 솔루션 제공에 주력하고 있으며, 전기 및 공압 액추에이터로 구동되는 밸브 분야에서 10년 이상의 경험을 보유하고 있습니다. 담수화, 식품 가공 및 광업과 같은 산업의 특정 요구 사항을 깊이 이해하고 있으며 고품질의 원스톱 자동화 밸브 서비스를 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 빈서의 핵심 장점은 비용 효율적인 자동화 밸브 솔루션을 제공하는 데 있습니다. 국제 브랜드와 비교하여 제품 품질과 성능을 보장하면서 상당한 가격 우위를 확보하여 고객이 조달 비용을 절감할 수 있도록 지원합니다.

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빈서는 매체 분석, 제어 방법, 온도 분석, 재료 요구 사항, 매체 압력 분석, 매체 개폐 시간, 연결 표준 결정, 설치 위치 및 공간 등 8가지 차원에서 고객의 요구를 자세히 분석하고 전문적이고 정확한 선택 및 솔루션 설계를 제공하며 원스톱 조달 서비스를 제공할 수 있는 전문 엔지니어 팀을 보유하고 있습니다. 우리는 엄격하게 품질을 관리하고 있으며 제품은 CE, RoHS, SIL, FDA 및 기타 인증을 통과했습니다. ISO9001 인증을 통과하여 제품 신뢰성을 보장합니다.

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액추에이터 기술의 미래 트렌드

액추에이터 기술은 지능, 효율성 및 지속 가능성에 대한 업계의 증가하는 수요를 충족하기 위해 끊임없이 진화하고 있습니다. 향후 트렌드에는 더 많은 센서와 통신 기능을 통합하여 더 스마트한 제어 및 상태 모니터링을 달성하는 동시에 전반적인 시스템 효율성을 개선하여 운영 비용을 절감하고 효율성을 극대화하는 것이 포함됩니다. 또한 액추에이터와 다른 구성 요소의 통합 및 모듈화를 촉진하여 시스템 구조를 단순화할 것입니다. 기술이 발전함에 따라 전기 액추에이터는 정밀도와 제어성의 장점으로 인해 더욱 널리 사용될 것입니다. 또한 업계는 유체 누출을 줄이고 손상 위험을 줄이기 위해 환경 친화적 인 재료와 공정의 사용에 점점 더 많은 관심을 기울이고 있습니다. 이러한 모든 트렌드는 액추에이터 기술의 발전을 공동으로 촉진하고 미래 산업 애플리케이션에 새로운 가능성을 가져올 것입니다.

결론

산업 분야에서 중요한 두 가지 기술은 유압 및 공압 액추에이터로, 각각 고유한 장점과 적용 분야를 가지고 있습니다. 유압 시스템은 높은 정밀도와 강력한 힘으로 인해 고하중 및 정밀 제어 분야에서 필수적입니다. 반면 공압 시스템은 단순성, 속도, 깔끔한 작동으로 인해 자동화 생산 라인에서 주로 활용됩니다. 적절한 선택은 애플리케이션 요구 사항 분석과 무게 측정 고려 사항을 기반으로 합니다.

빈서는 액츄에이터 밸브 공급업체로서 비용 효율성, 다양한 제품군, 강력한 맞춤화 및 전문 서비스의 원칙을 적용하여 고객에게 신뢰할 수 있는 밸브 솔루션을 보장함으로써 유체 제어 시스템을 최적화하여 운영 효율성과 효과를 향상시킵니다. 액추에이터는 기술 발전에 따라 더욱 지능적이고 효율적이며 환경 친화적으로 진화하여 향후 산업 자동화에 더 큰 영향을 미칠 것이며, 현대 산업에서 가장 다재다능한 일꾼임을 입증할 것입니다.