공압기술의 역사와 특징

1. 공압기술의 역사

 

압축된 공기는 에너지를 가지고 있으며, 이 에너지를 유체 에너지 또는 유체파워라고 한다.

공압기술은 공기를 압축하여 이와같은 유체에너지를 만들고 이것을 기계적인 에너지나 파워로 변환하는 기술을 말한다.

공압기술의 역사는 기원전 1500여년 전부터 그 유래를 찾을 수 있을 정도로 오래 되었고 최근에 와서 공압의 용도는 무한시대를 맞이 했다고 해도 과언이 아닐 정도이다.

공기의 이용은 인간이 불을 사용하기 시작하면서 불을 발생 시킬 때, 입으로 공기를 불거나 풀무와 비슷한 도구를 이용한 것부터라는 학설도 있다. 또한, 공압 발생기로는 기원전 1500년 John Smealton이 수차구동에 의한 실린더방식의 블로워를 발명했고, 1776년 John Wi-lkinson이 100[kPa]의 압력을 발생시키는 압축기를 발명하면서부터 공압시대 2의 막을 열었다. 그러나 공압이 산업분야에 본격적으로 이용되기 시작한 것은 1950년대부터이고 최근에는 조립기계, 포장기계, 식품기계, 단조기계, 용접기계, 철강설비, 반송설비, 인쇄기계를 비롯하여 거의 모든 분야에 이용되고 있을 정도로, 단순한 장치에서부터 고도의 산업용 로봇이나 의료기기에 이르기까지 폭넓게 이용되고 있다.

이와같이 공압이 자동화, 성력화에 폭넓게 사용되고 있는 이유는 다른 구동방식에 비하여 구조가 간단하고 가격이 싸며 보수가 용이할 뿐만 아니라, 손쉽게 사용할 수 있다는 이점이 있기 때문이다. 일례로 조립기에 있어서 워크를 척킹하는 기구에 공압기기를 이용한다면 공장내에 있는 공압배관에 의하여 용이하게 얻을 수 있고, 공압기기를 사용한 것만으로 간단히 해결 할 수 있다.

공압은 압축공기의 이점을 적절히 이용하고, 전기와 조합하여 원격조작을 할 수 있다는 등의 유연성이 있어 앞으로의 산업분야에서 그 역할이 증대될것으로 보인다.

 

 

2.공압의 특징과 장.단점

 

공압 시스템은 저가로 장치를 구성 할 수 있다는 특징과 함께, 현재 사용하고 있는 장치나 기계를 쉽게 자동화, 성력화 할 수 있어서 그 경제적 효과가 매우크다. 특히 요즈음 로봇화나 FA가 추진되는 과정에서 공압기술도 소형, 경량화의 요구에 일익을 담당하며 신뢰도가 높은 시스템을 구축하고 있다.

공압 방식의 특징을 동력전달과 그 제어성 면에서 같은 압력 에너지를 이용하는 유압방식과 비교하여 살펴보면 다음과 같은 장,단점이 나온다.

 

 

 

*공압 기술의 장점

1) 동력원인 압축 공기를 간단히 얻을 수 있다.

->공기는 무료이고 무한대로 많다. 전동기와 펌프레서만 있으면 전력이 계속 공급되는한 어느장소에서고 얼마든지 간단히 얻을 수 있다.

 

2) 힘의 전달이 간단하고 어떤 형태로도 전달 가능하다.

->즉 유체에 의한 힘의 전달로서 멀리 떨어진 배관만으로 간단하게 전달할 수 있다는 의미이다. 기계의 구동축처럼 방향을 맞출 필요가 없고, 어느방향이든 자유로이 전달이 가능하다는 것이다.

 

3) 힘의 증폭이 용이하다.

->공압 실린더의 용량을 크게 함에따라 같은 공압으로도 파워를 증대시킬 수 있다.

 

4) 속도 변경이 가능하다.

->공기량의 증감에 따라 작동기기(엑추에이터)의 속도를 조절 할 수 있다.

 

5) 제어가 간단하다

->압축공기는 압력 조정에 의해 무단 또는 단계적으로 출력을 조정할 수 있으며, 이와 같이 압력을 증감시키거나 방향의 변환, 유량조정등의 조작과 그 제어가 비교적 간단하다. 이 점이 공압 기술이 자동화에 이용되고 있는 큰 원인이다.

 

6) 취급이 간단하다

->압축 공기는 사용한 공기를 대기로 방출하여도 오염될 염려가 없다. 또한 취급에 있어서도 손이나 의류가 오렴되지 않고 냄새가 발생하는 일도 없다. 이점이 유압 기술에 비해 특히 장점이다.

 

7) 인화의 위험이 없다

->일반적으로 사용하는 7[kgf/㎠] 이하의 압력하에서는 인화나 폭발의 염려가 없다.

 

8) 탄력이 있다

->공기는 압축 가능한 물질이며, 이것은 충격을 받을때 완충작용을 한다. 이 성질을 응용한것이 차량에 사용되고 있는 공기 스프링이다.

 

9) 에너지 축적이 용이하다

->압축이 가능하다는 것은 반대로 압력을 축적할 수 있다는 것으로 공기의 탱크만으로 축적이 가능하며, 정전시 비상운전이나 단시간 내 고속운전, 축압을 이용한 프레스의 다이쿠션등에 이용되고있다.

 

 

 

*공압기술의 단점

1) 큰 힘을 얻을 수 없다.

->공기는 높은 압력을 가하여 압축한다. 이것은 전항에서 설명한 것처럼 탄력성이 있어 장점인 반면, 유압과 같이 큰 힘을 얻을 수 없다. 그러나 공압에서는 압축성과 공압 기기들의 내구성 등으로 인해 10[kgf/㎠]까지가 한계이므로 유압과 비교가 안된다.

 

2) 효율이 나쁘다.

->공압은 압축성 유체이므로 액추에스터의 위치제어가 곤란하고, 또한 부하 변동시 작동속도가 영향을 받기 때문에 정밀한 속도 제어가 어렵다.

 

<출처:네이버오픈백과>