#42 — 자기회로: 자기장을 위한 고속도로 설계하기 #42 — 자기회로 해석과 설계 응용 자기장을 위한 고속도로 설계하기: 자기회로(Magnetic Circuit)의 이해 🔑 자기회로(Magnetic Circuit) 란 자속(Magnetic Flux)이 흐르는 통로를 전기회로처럼 모델링하여 분석하는 기법입니다. 전기회로의 전류가 전선을 따라 흐르듯, 자속은 철심(Core)과 같은 강자성체를 따라 흐르려는 성질을 이용합니다. 🎯 왜 알아야 할까요? 실제 인덕터나 변압기를 설계할 때, "코일을 몇 번 감아야 원하는 성능이 나올까?" 혹은 "철심의 크기는 얼마나 커야 할까?"라는 질문에 답하기 위해 반드시 필요합니다. 복잡한 전자기학 수식을 전기회로의 '옴의 법칙' 수준으로 단순화시켜 주는 마법 같은 도구이기 때문입니다. 목차 1. 자기회로 비유: 자기장을 위한 전용 도로 2. 전기회로 vs 자기회로: 놀라운 평행이론 3. 자기저항(Reluctance): 도로의 정체 구간 4. 설계 응용: 공극(Air-gap)의 비밀 1. 자기회로 비유: 자기장을 위한 전용 도로 자기장은 사방으로 퍼지려는 성질이 있지만, 철심(Iron Core) 을 만나면 그 속으로만 흐르려고 합니다. > 고속도로 비유: 자속($\phi$)을 자동차라고 한다면, 공기 중은 울퉁불퉁한 산길이고 철심은 탁 트인 8차선 고...
💡 스위치·릴레이·접촉기는 제어 회로의 핵심 구성요소로, 입력 신호를 전기적 동작으로 변환하거나 출력을 제어하는 역할을 합니다.
1️⃣ 스위치의 기본 개념
스위치(Switch)는 전류의 흐름을 수동으로 제어하는 가장 기본적인 전기 제어 장치입니다.
전기 신호의 ON/OFF를 통해 회로를 열거나 닫는 역할을 수행하며, 전기 제어의 ‘입력 장치’로 분류됩니다.
대표적으로 다음과 같은 종류가 있습니다.
토글 스위치 (Toggle Switch) — 단순한 ON/OFF 전환형
푸시버튼 스위치 (Push Button) — 순간 동작형 (NO/NC 형태)
리밋 스위치 (Limit Switch) — 기계적 접촉에 의해 동작
선택 스위치 (Selector Switch) — 다단 선택 제어용
스위치는 PLC나 릴레이 회로의 ‘입력 신호’로 사용되어 기계 또는 모터 제어의 시작점이 됩니다.
1️⃣ 스위치의 기본 개념
스위치(Switch)는 전류의 흐름을 수동으로 제어하는 가장 기본적인 전기 제어 장치입니다.
전기 신호의 ON/OFF를 통해 회로를 열거나 닫는 역할을 수행하며, 전기 제어의 ‘입력 장치’로 분류됩니다.
🔹 토글 스위치 (Toggle Switch) — 유지형/복귀형이 있으며, 유지형은 스위치가 한 번 눌리면 상태가 계속 유지됩니다.
실무에서는 유지형 토글을 사용할 경우, 별도의 ‘자기유지 회로’를 PLC 프로그램에 그릴 필요가 없습니다.
🔹 푸시버튼 스위치 (Push Button) — 복귀형/유지형이 있으나, 대부분 수동동작 시 순간 입력용으로 사용되며,
누르는 동안만 ON 상태를 유지하는 회로 설계가 일반적입니다.
🔹 리밋 스위치 (Limit Switch) — 액추에이터의 위치나 이동 한계를 검출하기 위해 사용됩니다.
A접점/ B접점 구성에 따라 신호 방향이 달라지며, 설비 동작 로직에 맞추어 선택합니다.
🔹 선택 스위치 (Selector Switch) — 유지형으로 많이 사용되며, 자동화 라인에서 ‘자동/수동 모드’ 전환에 활용됩니다.
⚡ 실무 포인트: 스위치의 기계적 특성을 정확히 이해하고 로직을 구성하는 것이 중요합니다.
단순한 입력 장치이지만, 유지형·복귀형 여부에 따라 프로그램 구조나 회로 설계가 달라질 수 있으므로
설비 설계 초기부터 이를 반영해야 합니다.
2️⃣ 릴레이의 구조와 동작 원리 및 실무 응용
릴레이(Relay)는 전자석의 원리를 이용해 낮은 전류로 높은 전류 회로를 제어하는 장치입니다.
내부에는 코일, 아마추어(철심), 접점(Contact)으로 구성되어 있으며, 코일에 전류가 인가되면
자력이 발생하여 접점이 전환됩니다.
릴레이는 ‘전기적 스위치’ 역할을 하며, 제어 회로의 중간 릴레이(M 릴레이) 또는
보조 접점 회로로 활용되어 자기유지나 복합 제어를 구현할 때 자주 사용됩니다.
⚙️ 실무 응용 예시:
현장에서는 센서의 사양이 혼합되어 들어오는 경우가 있습니다.
예를 들어 전체 회로가 NPN 방식으로 설계되어 있는데, 일부 센서가 PNP 타입으로 납품되는 경우가 있습니다.
이때 PNP 센서의 출력을 그대로 PLC 입력에 연결하면 신호가 들어오지 않지만,
릴레이를 중간 변환기로 활용하여 문제를 해결할 수 있습니다.
센서의 출력(P)을 릴레이 코일의 (+)단자에 연결하고, 릴레이의 A접점 한쪽을 N(-)에 결선합니다.
릴레이의 A접점 출력단을 PLC 입력에 연결하면, PNP 센서가 ON될 때 릴레이가 작동하면서
PLC는 정상적으로 입력 신호를 받을 수 있습니다.
🧩 이 방법은 엔지니어들이 사양 혼선을 시운전 시 임시적으로 해결할 때 자주 쓰는 현장 팁입니다.
4️⃣ 스위치·릴레이·접촉기의 비교
구분
스위치
릴레이
접촉기
역할
수동 제어
신호 제어
전력 제어
전류 용량
소전류
중전류
대전류
동작 방식
수동 조작
전자식 (코일)
전자식 (코일)
용도
입력 신호 발생
제어 회로 중간 제어
모터 및 부하 전원 개폐
5️⃣ 래더 응용 예시
Hardware 예시(왼쪽그림)는 Start 스위치 → 릴레이 → 접촉기 → 모터 구동)
오른쪽 예시 PLC 로직 확대 ┘
Software 예시(오른쪽그림)는 PLC 입력 (스위치) — 출력 제어 (접촉기) — 부하 (모터)
의 구조를 통해 동작 논리를 시각화한 것입니다.
#26 — NPN/PNP 센서 실전 결선과 트러블슈팅 #26 — NPN/PNP 센서 실전 결선과 트러블슈팅 NPN/PNP 센서 실전 결선과 트러블슈팅 💡 NPN과 PNP 센서는 산업 자동화의 기본 센서입니다. 올바른 결선 방식(싱크/소스)을 이해하고, 센서와 PLC의 입출력 모듈 타입을 일치시키는 것이 안정적인 시스템 구축의 핵심입니다. 오토닉스 센서 결선 참고 자료 목차 1️⃣ NPN vs. PNP: 기본 원리와 차이점 2️⃣ NPN/PNP 센서의 실전 결선 (싱크/소스) 3️⃣ PLC 입출력 모듈과의 호환성 4️⃣ 실전 트러블슈팅: 오작동 및 미작동 5️⃣ 센서 결선 시 안전 고려 사항 6️⃣ 3선식 센서 결선 예시 1️⃣ NPN vs. PNP: 기본 원리와 차이점 산업용 센서는 주로 트랜지스터 출력을 사용하며, 크게 NPN 타입과 PNP 타입으로 나뉩니다. 이 두 타입은 센서가 동작했을 때 출력 신호의 전류 방향과 전압 극성에 의해 구분됩니다. NPN (싱크/Sink 타입): 센서가 동작하면 출력선(신호선)이 GND (0V, 마이너스)에 연결되어 부하 쪽으로 전류를 끌어당깁니다. 신호가 ON일 때 저전위(0V)가 나옵니다. PNP (소스/Source 타입): ...
마스터 엔지니어 로드맵 #1 — 전류와 전압 기초 마스터 엔지니어 150일 로드맵 #1 전류와 전압 — 기초 개념 재정립 및 실전 적용 1️⃣ 전류와 전압의 시작 2️⃣ 전류의 본질과 NPN/PNP 센서 결선 3️⃣ 전압의 본질과 스타 접지 4️⃣ 옴의 법칙과 실무 적용 5️⃣ 실무 응용 사례 6️⃣ 마무리 참고 문헌 1️⃣ ‘아는 것 같지만 모르는’ 전류와 전압 “전류는 전자의 흐름, 전압은 전위를 뜻한다.” 이 문장은 너무 익숙하다. 그러나 막상 회로를 설계하거나 제어기를 디버깅할 때, 이 두 개념을 정확히 이해하고 적용하지 못해 문제를 겪는 경우가 많다. 예를 들어, PLC 입력이 정상인데 모터가 반응하지 않는다. 이럴 때 단순히 부품을 의심하기보다, ‘전류가 제대로 흐르고 있는가?’ 그리고 그 전류를 움직이는 ‘전위차(전압)’가 존재하는가?를 분석해야 한다. 2️⃣ 전류의 본질과 NPN/PNP 센서 결선 전류(Current)는 시간당 도체를 통과하는 전하의 양입니다. 전류는 보이지 않지만, 우리가 작동시키는 모든 기계의 생명선입니다. 전류의 방향은 양전하가 이동하는 방향으로 정의되지만, 실제로 흐르는 것은 전자(음전하)입니다. 실전 예시: PLC 센서 결선 PNP(소스형) : 센서 → PLC 입력 C → PLC 입력, E → GND, B → 트리거 신호 NPN(싱크형) : PLC → 센서 C → GND, E → PLC 입력, B → 트리거 신호 이처럼 C/B/E 단자를 정확히 이해하고 연결해야 센서 입력과 PLC가 올바르게 통신할 수 있습니다. 3️⃣ 전압의 본질과 ...
#34 — 전위와 전위차, 전기 에너지 저장 #34 — 전위와 전위차, 전기 에너지 저장 전위(Electric Potential): 전계 속의 '전기적 높이' 🔑 전위($V$)는 전계($E$) 내에서 단위 전하($1\text{C}$)가 가지는 전기적 위치 에너지를 의미하며, 이는 전계의 방향과 상관없이 스칼라 값으로 정의되어 계산을 단순하게 만듭니다. 전위차(전압)는 전하를 움직이는 '힘의 근원'이 됩니다. 목차 1. 전위(V)와 전위차(전압)의 개념 2. 전위의 수학적 정의: '일'과의 관계 3. 전기 에너지의 저장: 축전기(Capacitor) 4. 축전기에 저장된 에너지 1. 전위($V$)와 전위차(전압)의 개념 우리가 살고 있는 세계에 '중력장'이 있다면, 전기에는 '전계'가 있습니다. 전위는 이 전계 내에서 전하가 가지는 잠재적인 에너지 상태를 설명합니다. 💡 전위 비유: 중력과 고도(높이) 전위($V$)는 마치 지구상의 '고도(높이)'와 같습니다. 고도가 높은 곳(높은 전위)에 있는 물체(전하)는 아래로 떨어지려는 잠재적인 힘(에너지)을 가지고 있습니다. 높은 전위에서 낮은 전위로 전하가 이동할 때, 그 잠재적인 에너지를 '일'로 바꾸게 됩니다. ...
댓글
댓글 쓰기