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리졸버란?

리졸버는 엔코더의 일종으로 회전 각도를 측정하기 위한 센서입니다.

회전 각도를 감지하는 장치 중 특히 전자기 유도를 통해 자기장의 변화를 읽어내어 회전 각도를 감지하는 장치를 리졸버라고 합니다. 리졸버가 읽은 회전 정보는 전기 신호로 출력되어 리졸버를 장착한 회전 기기에 피드백을 줄 수 있습니다.

리졸버의 사용 용도

리졸버는 주로 산업 장비에 사용됩니다. 백색가전이나 상업시설에서는 볼 수 없습니다. 회전 각도를 측정하는 대상은 주로 서보 모터가 주를 이굽니다.

서보 모터가 정확한 동작을 하기 위해서는 모터의 회전수 등을 감지하여 피드백을 해야 합니다. 이러한 서보 모터를 이용한 고정밀 위치 결정을 할 때 레졸버가 결합되어 활용됩니다.

최근에는 전기자동차에 사용되는 경우도 있습니다. 전기자동차의 주행제어, 전동식 파워 스티어링 등에 적용되어 고도의 모터 제어가 가능합니다. 리졸버를 통해 저전력으로 정밀하게 제어할 수 있기 때문에 자동차에도 보급이 확대되고 있습니다.

리졸버의 원리

리졸버의 기본 원리는 변압기와 거의 동일합니다. 코일이 감긴 두 개의 코어로 구성되어 있습니다.

회전에 따라 1차측 코어와 2차측 코어의 상대적인 위치가 변화하여 1차측과 2차측에 편차가 발생합니다. 교류 전류 값을 측정하여 회전 각도를 감지하는 것이 리졸버의 원리입니다. 예를 들어, 회전 각도가 0도일 때는 코어 간의 상대적 위치가 변하지 않기 때문에 입출력 전압에 편차가 발생하지 않으며, 180도일 때 입출력 전압의 위상이 역전됩니다.

레졸버에서 대상과 연동하여 회전하는 부분을 로터, 코일을 내장한 부분을 스테이터라고 합니다. 로터가 스테이터와 동심원 모양이면 로터 1회전당 동배의 출력을 얻을 수 있습니다. 반면, 타원형으로 하면 2배, 삼각형의 경우 3배의 출력을 얻을 수 있습니다.

따라서 로터 형상에 따라 출력 신호의 배율을 제어할 수 있습니다. 이처럼 리졸버는 코어와 코일로 구성된 단순한 구조로 되어 있어 열악한 환경에서도 사용이 가능하다는 장점이 있습니다.

리졸버의 기타 정보

1. 리졸버 사용법

RDC는 Resolver-Digital Converter의 약자로, CPU가 연산 처리할 수 있도록 디지털 신호로 변환하는 역할을 합니다.

RDC는 회전각 신호를 디지털화할 때, 리졸버의 제조 편차를 보정하는 역할도 합니다. 서보 모터나 자동차 주행용 모터에 적용되는 연산 처리는 일반적으로 PID 제어입니다. 목표 회전수와 리졸버가 감지한 회전각과 회전각속도를 비교하여 모터에 공급할 에너지량을 결정합니다.

위치 결정과 제어의 정확도를 높이려면 회전 각도 검출과 에너지량 결정 타이밍의 시간차를 최소화해야 하는데, 이는 CPU의 동작 주파수 상한에 따라 달라집니다.

2. 리졸버의 미래

리졸버는 기본 구성이 간단하지만 가격이 높습니다. 부품 비용뿐만 아니라 고정밀도를 보장하는 리졸버를 지속적으로 안정적으로 제조하는 데에도 많은 비용이 소요됩니다. 리졸버에는 여러 개의 고정자 권선이 있는데, 모든 동선을 균일하게 감는 것이 중요합니다. 권선이 불균일하면 출력 신호에 영향을 미쳐 위치 검출의 정확도를 떨어뜨릴 수 있습니다.

최근에는 레졸버를 대체할 수 있는 자기식 센서의 채용이 활발히 이루어지고 있습니다. 자기식 센서에는 다양한 종류가 있지만, 대부분 자기저항 효과를 이용한 MR 센서가 많습니다. 자기저항 효과란 외부 자기장의 세기나 방향에 따라 전기저항이 변화하는 현상을 말합니다. 마그네틱 센서는 용도에 따라 다음과 같은 종류가 있습니다.

• AMR (이방성 자기저항 효과: Anisotropic magnetoresistance effect) 소자
• GMR (Giant magnetoresistance effect: 거대 자기저항 효과) 소자
• TMR (터널 자기저항 효과: Tunnel magnetoresistance effect) 소자

자기식 센서는 베어링 회전륜과 일체화할 수 있고, RDC와 같은 신호처리 회로가 필요 없다는 장점이 있습니다. 소형화, 경량화, 저비용화를 기대할 수 있습니다.

FPD 노광장비란?

FPD (영문: Flat Panel Display) 노광장비는 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 제조에서 유리 기판 위에 형성하는 박막 트랜지스터 (영문: Thin Film Transistor)의 회로패턴이 그려진 원판인 포토마스크에 빛을 조사하여, 유리 기판에 도포된 포토레지스트에 TFT의 회로 패턴을 노광하는 장비입니다.

FPD 노광장치의 기술은 반도체 제조의 포토리소그래피 기술을 기반으로 하고 있지만, 반도체 칩의 한 변이 약 1cm 정도인 반면 FPD는 수m에 달하기 때문에 반도체 제조의 노광기술과 달리 여러 번 나누어 노광을 반복하는 등 새로운 기술이 필요합니다.

또한, 고화질화를 위해서는 화소 수에 따라 TFT의 회로 수를 늘려야 합니다. 예를 들어, 800만 화소가 넘는 4K 액정에서는 800만×RGB(적색, 녹색, 청색 3색으로 구성된 컬러 필터)로 2,400만 개 이상의 TFT 회로를 형성하고, OLED에서는 그 몇 배에 달하는 TFT 회로를 형성해야 하므로 생산성과 노광 정밀도의 향상이 요구됩니다.

FPD 노광기의 사용 용도

FPD 노광기는 다양한 종류의 FPD 제조에 사용됩니다. 현재 FPD의 종류로는 액정표시장치(LCD)가 주류를 이루고 있으며, 스마트폰과 같은 모바일 기기부터 정보처리, 차량용, 항공기, 의료용에 이르기까지 다양한 모니터에 사용되고 있습니다.

한편, LCD 외에도 PDP, 유기EL, 무기EL, VFD(형광표시장치) 등 다양한 종류의 FPD가 있습니다.

이러한 다양한 종류의 FPD에 공통적으로 적용되는 구조는 화소 하나하나를 제어하여 전체적으로 이미지를 표시하는 기능이며, 이 제어를 담당하는 TFT를 노광 기술을 통해 형성하는 것이 FPD 노광기의 역할입니다.

FPD 노광장치의 원리

FPD 노광장치는 광원, 렌즈 등의 광학계, 기판을 올려놓는 스테이지로 구성됩니다.

광원으로는 주로 초고압 수은 램프의 자외선이 사용되지만, TFT 회로의 미세화에 따라 자외선의 단파장화가 진행되고 있습니다.

광학계는 포토마스크와 렌즈의 위치 및 초점을 제어합니다. 고화질을 위해서는 nm 단위의 TFT 회로를 정밀하게 형성해야 하기 때문에 단순히 고정밀의 빛을 조사하는 것뿐만 아니라, 포토마스크나 마더글래스 표면의 왜곡과 위치를 측정하고 광학계와 스테이지의 제어를 통해 이를 보정하는 등의 기술이 포함되어 있습니다.

FPD 노광장비의 종류

스테퍼 방식과 스캐너 방식

FPD 노광장치의 방식은 크게 스테퍼 방식과 스캐너 방식 두 가지로 나뉩니다.

스테퍼 방식은 포토마스크의 전 면을 한 번에 조사하여 대상 유리기판에 노광한 후 다음 유리기판 처리로 넘어가는 방식입니다. 한 번에 하나의 유리기판이나 2×2개와 같은 여러 개의 유리기판을 처리하지만, 대형화가 어렵고 중심부에 초점을 맞추기 때문에 전체적인 해상도가 낮아진다는 단점이 있습니다. 이 때문에 소형 액정 등에 사용되지만, 설비 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다.

스캐너 방식은 광원을 좁혀 포토마스크의 일부에 조사하고, 조사 위치를 스캐닝(스캔)하면서 포토마스크 전 면을 노광하는 방식입니다. 이 때문에 대형 유리 기판을 제조할 수 있고, 중심부의 빛만 이용하기 때문에 해상도를 높일 수 있다는 장점이 있는 반면, 전체 면을 스캔하는 시간이 필요하고 설비 비용이 비싸다는 단점이 있습니다.

현재는 대형화, 고해상도가 요구되면서 스캐너 방식이 주류가 되고 있숩니다.

기타 기술

기판의 대형화에 대응하는 기술로 멀티 렌즈 방식이 있습니다. 이는 여러 개의 렌즈를 나란히 사용하여 노광 면적을 확장하는 것으로, 스테퍼/스캐너 모두에 적용 가능한 기술입니다.

포토마스크를 이용한 기존 노광 기술은 대량 생산에 적합하지만, 시제품이나 다품종 소량 생산에서는 포토마스크 제작에 드는 비용과 시간이 단점으로 작용합니다. 이 때문에 포토마스크를 사용하지 않는 마스크리스(Maskless) 노광 기술이 개발되고 있습니다. 이는 MEMS(Micro Electromechanical System) 기술로 만든 DMD(Digital Micromirror Device)를 이용해 수십만 개의 빔을 초고속으로 개별적으로 스위칭하여 기판에 조사하는 방식입니다. 이를 통해 시제품 제작 및 다품종 소량 생산에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있게 되었습니다.

유량 스위치란?

유량 스위치는 액체나 기체와 같은 유체의 순간적인 유량을 감지하는 장치를 말합니다.

운동자의 회전수에서 유량을 구하는 임펠러식, 점성 액체의 측정에 적합한 용적-질량식, 미량의 유체도 감지하는 전자기식 등 다양한 측정방식이 있습니다.

와류식 유량계는 액체, 기체, 상기 유체 등 광범위한 유체 측정에 사용할 수 있는 압력 손실이 비교적 적은 유량계입니다. 다양한 유체를 높은 정밀도로 감지할 수 있어 앞으로 더욱 확산될 것으로 예상됩니다.

유량 스위치의 사용 용도

유량 스위치는 산업기계 제조 공정, 민생용품 관리 용도, 의료기관 등에서 사용되고 있다. 유량 스위치는 액체나 기체의 순간적인 유량을 측정하는 센서입니다. 측정 정확도는 제품 및 감지 메커니즘에 따라 크게 달라집니다.

특히 고정밀 제품에는 산업기계 제조 공정 중 필요에 따라 유체의 미세한 액위 변화를 모니터링하기 위한 사용 용도가 있습니다. 또한, 차량용 트랜스미션에 사용되는 오일 등의 윤활유나 차량 내 유체 특성 측정, 민생용 에어컨 관리 등도 용도 중 하나입니다.

유량 스위치의 원리

유량 스위치에는 다양한 방식의 감지 메커니즘이 있습니다. 대표적인 방식은 서미스터식, 칼만 소용돌이식, MEMS 방식 등 3가지가 있습니다.

1. 서미스터식 유량 스위치

서미스터식 유량 스위치는 유로에 가열된 서미스터를 설치하고 유체를 흘려보내면 서미스터에서 열을 흡수하는 방식입니다. 서미스터의 열 감소에 따른 저항값 상승률이 유속과 일정한 관계를 갖는 성질에 의해 유속을 측정합니다.

2. 칼만 와류식 유량 스위치

칼만 와류식 유량 스위치는 유체의 진동 현상을 이용하는 방식입니다. 흐름 속에 막대 모양의 물체를 넣으면 소용돌이 발생체가 되어 하류측에 교대로 소용돌이가 발생합니다.

이 와류는 특정 조건 하에서 매우 안정적이며, 그 주파수는 유속에 비례하기 때문에 주파수 평가를 통해 유량을 계산할 수 있습니다.

3. MEMS 방식

MEMS 방식 유량 스위치는 주로 기체용 유량 측정 방법을 가진 방식으로, MEMS의 저항값의 흐름에 대한 위치 의존성이 유속과 비례하기 때문에 그 저항값을 연산 처리하여 흐름의 방향과 유속을 측정할 수 있습니다.

유량 스위치의 기타 정보

1. 유량 스위치와 펌프

유량 스위치와 유사한 기능을 가진 유량 스위치는 액체의 흐름을 감지하여 동작하는 스위치입니다. 펌프가 움직이면 액체가 흐르고, 펌프가 멈추면 흐름도 멈추기 때문에 액체의 상태를 ON/OFF로 감지하고 싶을 때 유량 스위치를 사용합니다.

대부분의 경우 액체의 흐름 상태를 보고 시스템을 제어하기 때문에 액체의 흐름을 만드는 펌프와 흐름을 감지하는 유량 스위치를 조합하여 사용합니다. 유량 스위치와 펌프는 세트로 사용하도록 설계되었기 때문에 궁합이 잘 맞습니다.

2. 유량 스위치와 유량계의 차이점

유량 스위치는 액체의 흐름을 감지하여 동작하는 스위치이므로 ON 또는 OFF로 동작합니다. 전압으로 말하면 L(Low) 또는 H(High), 마이크로 컴퓨터의 처리 정보로 말하면 0 또는 1, 표시로 말하면 동작과 정지의 두 가지 상태만 존재하며, 디지털적인 동작 용도에 사용됩니다.

이에 비해 유량계는 액체의 유속이나 유량 자체를 측정하는 기기이기 때문에 아날로그적인 동작을 합니다. 표시되는 측정 결과는 1분에 몇 리터의 유량을 나타내는 것과 같이 연속적인 상태에서 측정 결과가 수치로 표시됩니다.

또한, 유량 스위치의 검출 방식은 검출기 내부로 들어간 물 등의 액체의 수위가 상승하면 플로트라는 액체에 떠 있는 부위가 수위와 함께 상승하여 임계값에 도달하면 스위치가 꺼지는 매우 단순한 구조입니다. 이에 반해 유량계의 검출 방법은 플로트 스위치와 유사한 타입 외에도 차압식 등 다양한 방법이 있습니다. 요구되는 측정 정밀도나 조건에 따라 최적의 선택을 하는 것이 중요합니다.

물 감지 센서란?

물 감지 센서는 물 분자에 흡수되는 긴 파장의 빛을 이용하여 물을 감지하는 센서를 말합니다.

일반적인 광전 센서는 액체를 감지하고 검출할 수 있지만, 투명한 물에서는 빛이 투과되는 동시에 빛의 감쇠량이 매우 작아 검출이 어렵습니다. 또한, 색이 있는 물이나 색 농도가 다른 물 등에서는 감쇠량이 달라지기 때문에 감지가 더욱 어렵습니다.

반면 이 물 감지 센서는 물 분자에 흡수되는 긴 파장의 빛을 사용하여 투명한 물, 색이 있는 물, 색 농도가 다른 물도 감지할 수 있습니다.

물 감지 센서의 사용 용도

물 감지 센서는 물 분자에 흡수되는 긴 파장의 빛을 이용한 센서이기 때문에 물의 존재 자체를 감지할 때 사용됩니다. 예를 들어, 물을 사용하는 생산 현장의 물 모니터링, 저수 탱크의 수위 감지, 수위 레벨 감지, 페트병이나 유리 투명 용기에 액체가 채워져 있는지 감지할 때 등 다양한 용도로 사용됩니다.

또한, 안개 상태의 물도 안정적으로 감지할 수 있어 물을 사용하는 사업장에서 스프레이를 이용한 물 세척 모니터링 등에도 활용되고 있습니다.

물 감지 센서의 원리

물 감지 센서는 광전 센서와 마찬가지로 투광 장치로 빛을 조사하고 센서로 수광하여 물의 유무를 감지하는데, 1.45um(1450nm)의 긴 파장의 빛을 사용하여 물 분자의 흡수를 촉진하는 것이 특징입니다.

물 감지 센서에서는 물 분자에 흡수되는 장파장 빛을 사용함으로써 투명한 물, 색이 있는 물, 색 농도가 다른 물에서도 물 분자에 빛이 흡수되어 차광되기 때문에 안정적으로 물을 감지할 수 있습니다. 광전센서에서 오작동하기 쉬운 물방울이나 기포, 작은 기포가 축적된 거품 등의 액체-성분에 물이 사용되어 있는 경우에도 물 분자에 빛이 흡수되어 차광되기 때문에 감지할 수 있습니다.

물 감지 센서의 기타 정보

1. 광굴절식 및 정전 용량 검출 방식의 물 감지 센서

물 감지 센서는 그 원리상 투광부와 수광부로 나뉘어 동작하기 때문에 기본적으로 감지하고자 하는 곳의 양쪽에 각각의 기기를 설치해야 합니다. 설치 장소가 확보 가능한 환경에서는 문제가 없지만, 좁은 공간의 파이프나 배관 내의 물을 감지하고자 하는 경우에는 적합하지 않습니다.

이러한 경우에는 콤팩트하게 설치할 수 있는 광굴절식 물 감지 센서나 정전 용량 감지 방식의 물 감지 센서가 적합합니다. 광굴절식은 물의 유무에 따라 LED 빛이 파이프 내부를 통과하는 것과 반사되는 것의 차이로 물을 감지하는 방식입니다. 반면 정전 용량 검출은 액체의 유무에 따른 유전율의 변화를 읽어내어 감지하는 방식입니다.

모두 하나의 기기만으로 파이프나 배관 한쪽에 콤팩트하게 설치할 수 있는 특징을 가지고 있으며, 장파장 광 타입으로 설치가 어려운 환경에서 사용할 수 있는 모델이라고 할 수 있습니다.

2. 물 감지 센서와 습도 센서의 차이점

물 감지 센서는 장파장의 빛을 활용하여 물의 위치를 파악하여 감지하는 센서이지만, 습도 센서는 감습막을 이용하여 빗살형 전극 사이의 물방울에 의한 저항 변화나 정전 용량 변화를 전기적으로 감지하여 습도로 보정하는 방식입니다.

물 감지 센서는 물의 유무가 주된 감지 목적이지만, 습도 센서는 그 구성상 미세한 물방울을 원리적으로 감지할 수 있기 때문에 대기 중 물방울의 비율을 계산하여 습도로 환산할 수 있다는 점이 큰 차이점입니다.

3. 스마트폰의 물 감지 센서

요즘 스마트폰에서 USB 전원코드에 물방울이 부착되면 충전 중 물방울로 인한 전극의 부식이나 열화가 우려되어 경고로 알려주는 기종들이 있습니다. 이 원리도 전극 사이의 저항 또는 용량 변화를 전기적 전압 변화로 변환하여 감지하는 원리입니다.

다만, 이렇게 실제로 수분을 감지하는 센서 자체를 가진 기종은 아직 많지 않습니다. 일반 스마트폰에서 흔히 볼 수 있는 온도나 습도 표시는 GPS 기능을 통해 현재 위치를 파악한 후 그 위치의 온습도 정보를 얻어 표시하는 것이 대부분입니다.

방사선 검출기란?

방사선 검출기는 방사선과 물질의 상호 작용에 의해 발생하는 물리적, 화학적 반응을 이용하여 간접적으로 방사선을 검출, 측정하는 장치입니다.

인간은 방사선을 오감으로 직접 느낄 수 없습니다. 따라서 방사선에 의해 발생하는 이온화나 여기현상을 이용하여 검출 및 계측을 합니다. 예를 들어, 이온이나 자유전자를 발생시키거나 형광과 같은 전자기파를 발생시켜 전류 신호로 변환합니다. 이 전류 신호를 바탕으로 방사선량을 미터에 표시하거나 소리로 들려주기도 합니다.

그 외에도 전자방사선을 응용한 것, 발열을 이용한 것, 중성자 물질의 방사화를 실용화한 것, 체렌코프 빛의 검출에 기반한 검출기 등 응용제품은 다양합니다.

방사선 검출기의 사용 용도

방사선 검출기는 방사능 제염 현장이나 야드, 공장 등에서 많이 사용되고 있습니다. 방사선에는 알파선, 감마선, 베타선, 엑스레이 등 종류가 있고, 방출하는 선량이 높은 것부터 낮은 것까지 다양하기 때문에 상황에 따라 검출기 자체를 신중하게 선택해야 합니다.

공간선량률을 측정하면 그 공간에 얼마나 많은 방사선이 날아다니고 있는지 상황을 파악할 수 있습니다. 또한, 물체 표면에서 나오는 방사선을 감지함으로써 물체가 오염되었는지 여부와 오염원을 파악할 수 있습니다. 이를 응용하여 사람이 어느 정도 방사선에 피폭되었는지 등 피폭량 측정에도 활용됩니다.

방사선 검출기의 원리

방사선을 검출하는 방법으로는 크게 방사선이 기체 분자를 이온화하는 작용을 이용하는 것과 주로 고체나 액체인 물질의 전자를 여기시키는 작용을 이용하는 두 가지를 들 수 있습니다.

전자를 기체 검출기, 후자를 섬광 검출기라고 합니다.

1. 가스 검출기

가스 검출기에서는 검출기에 불활성 가스나 공기 등의 가스를 채워놓고, 이 안에 방사선이 통과하면 분자가 이온화되어 양이온과 전자를 생성하도록 합니다. 이 기체 분자의 이온화를 이용하여 방사선의 양을 측정합니다. 기대 검출기에는 이온화 상자, GM 계수관, 비례 계수관 등의 종류가 있습니다.

• 이온화 상자
  이온화 상자에서는 양이온과 전자를 각각 전극에 끌어당겨 전기 신호로 변환하여 측정합니다. 방사선의 에너지로 이온화된 양이온과 전자의 수가 그대로 전기 신호가 되기 때문에 방사선의 에너지에 거의 비례하는 신호 강도를 얻을 수 있습니다. 즉, 방사선의 에너지를 파악할 수 있습니다. 단, 전리현상을 직접 관찰하기 때문에 감도가 낮다는 단점이 있습니다.
• GM 계수관
  GM 계수관에서는 전리상자와 마찬가지로 기체를 채우지만, 전극 사이에 고전압을 가하여 전리에서 발생한 전자가 고속으로 이동하여 다른 기체 분자를 더 많이 이온화하도록 합니다. 이를 통해 강한 신호를 얻을 수 있도록 합니다.

  결과적으로 한 번의 이온화로 전극 사이에 한 번의 펄스가 발생합니다. 강한 신호를 얻을 수 있지만, 신호가 펄스이기 때문에 방사선의 에너지에 대한 정보를 얻을 수 없다는 단점이 있습니다.

• 비례 계수관
  가스를 충전한 검출기에서 전극 사이에 인가하는 전압을 적당히 조절하면 방사선에 의한 이온화에 이어 다른 기체 분자의 이온화가 일어나 강한 신호를 얻을 수 있으며, 처음 이온화된 분자 수에 비례하는 신호도 얻을 수 있습니다. 이 조건에서 측정하는 유형이 비례 계수관입니다.

2. 신틸레이션 검출기

방사선이 원자핵의 주궤도에 있는 전자에 에너지를 주어 전자가 바깥쪽 궤도로 이동하는 ‘여기’라는 작용을 이용한 것이 신틸레이션 검출기입니다. 장치의 예로는 섬광식 서베이미터가 있습니다.

방사선에 의해 여기를 거쳐 발광하는 성질이 있는 물질을 신틸레이터라고 합니다. 고체 결정의 신틸레이터로 사용되는 물질이 요오드화나트륨(NaI) 결정입니다. 방사선이 신틸레이터에 흡수되면 전자 여기작용에 의해 원자가 불안정한 상태가 되었다가 다시 안정된 상태로 돌아갑니다. 이때 원자가 에너지를 빛으로 방출합니다.

이 미약한 빛(광자)을 광전자 증배관에 의해 증폭하여 전류로 변환하여 측정합니다. 방출되는 광자 수는 방사선의 에너지에 비례하기 때문에 신틸레이션 검출기에서는 방사선의 에너지를 알 수 있습니다.

NaI 결정은 흡습성이 있기 때문에 공기가 닿지 않도록 밀봉되어 있습니다. 한편, 방사선이 입사되는 장소로 입사창이 마련되어 있습니다. 입사창에는 100μm 정도의 매우 얇은 베릴륨이나 알루미늄 등 원자번호가 어린 금속이 사용됩니다.

방사선 검출기 선택 방법

방사선 검출기를 선택할 때 다음 항목을 확인하는 것이 중요합니다.

1. 방사선의 종류

방사선에는 알파선, 베타선, 중성자선, 감마선, 엑스레이 등 종류가 있습니다. 방사선 검출기는 구조와 원리에 따라 검출할 수 있는 방사선의 종류와 기대할 수 있는 감도가 정해지기 때문에 이를 이해하고 검출기를 선택하는 것이 중요합니다.

2. 표시되는 값

표시되는 값(단순한 카운트 수인지, 1cm 선량 당량인지 등)이 사용 목적에 적합한지를 고려하여 선정합니다.

3. 방사선의 투과성

방사선을 검출하기 위해서는 방사선이 전리되는 부위(기체 또는 고체 신틸레이터)에 도달해야 하므로, 방사선의 투과성을 이해하면 안심하고 운용할 수 있습니다. 예를 들어, NaI 섬광식 서베이미터는 감마선과 엑스레이 측정용입니다. 흡습성이 있는 신틸레이터를 둘러싸고 밀봉해야 하기 때문에 금속 박막 창을 투과할 수 없는 방사선(알파선이나 베타선)을 감지할 수 없기 때문입니다.

GM 계수관은 베타선 측정이 가능한 것과 불가능한 것이 있습니다. 베타선을 측정할 수 있는 것은 창이 크고 창에 아주 얇은 운모를 사용하는 타입입니다. 베타선은 이 운모 창을 통해 투과할 수 있습니다. 베타선과 감마선을 모두 측정할 수 있는 GM 계수관에는 금속 캡이 달려 있는데, 베타선 측정 시에는 금속 캡을 제거해야 합니다. 베타선은 금속 캡을 투과하지 않기 때문입니다.

방사선 검출기의 기타 정보

1. 방사선 측정의 목적

방사선 측정에는 크게 두 가지 목적이 있습니다.

방사선을 취급할 때 그 제어를 위해 방사선의 종류와 에너지 또는 입자 수 등 방사선장 고유의 방사선량을 측정하는 것입니다.
방사선에 의해 발생하는 물리적, 화학적, 생물학적 효과를 이해하거나 유효하게 이용하기 위해 방사선장 내 방사선량과 방사선과 물질의 상호작용에 의한 계수를 곱하여 나타내는 흡수선량을 측정합니다.

방사선 안전관리는 후자의 연장선상에 있습니다. 방사선이 인체에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 후자의 흡수선량을 바탕으로 방사선의 종류별 생물학적 영향과 방사선을 받는 신체 부위의 민감도 평가를 더해 실효선량을 산출합니다.

2. 신틸레이션에 의한 고에너지 엑스레이 검출기

고체 신틸레이터 결정을 이용한 신틸레이션 검출기는 고에너지 엑스레이나 그보다 더 높은 에너지의 감마선을 측정하는 데 사용됩니다. 엑스레이 검출기로서의 특징은 신틸레이터가 효율적으로 엑스레이를 받아 검출하기 때문에 엑스레이의 에너지에 비례하여 검출이 가능하다는 점입니다.

이는 고에너지 엑스레이를 받지 못하는 가스 검출기와는 다른 특징입니다. 또한, 검출기에 들어온 후 전기신호로 변환되어 출력되기까지의 시간이 매우 짧기 때문에 입사된 X선 광자가 많은 경우의 측정에 적합합니다. 연구 분야에서는 신틸레이션식의 장점을 살려 엑스레이의 2차원 영상을 획득하는 위치 검출형 고에너지 엑스레이 검출기도 개발되고 있습니다.

정량 펌프란?

정량펌프는 정해진 일정량의 액체를 반복적으로 이송하는 기기입니다.

약액 등의 정확한 주입에 적합합니다. 약액 등을 이송하는 정량 펌프는 내식성이 요구되기 때문에 내식성이 우수한 재질로 구성됩니다. 구동원으로는 전기나 압축공기를 사용하는 경우가 일반적입니다.

정량 펌프의 사용 용도

정량펌프는 액체를 정량적으로 추출하기 위해 사용합니다. 다음은 정량펌프의 사용 용도의 일례입니다.

• 의약품 및 화학제품 제조 라인
• 농업 및 축산업 등에서의 약액 주입 및 멸균 처리용
• 정수장의 살균 약액 첨가용
• 폐수처리장의 중화처리용

주로 산업에서 제조 공정의 일부에 사용됩니다. 정수장, 폐수처리장 등 인프라 시설에서도 널리 사용되는 장비입니다.

의료분야의 정량펌프는 오차가 인명과 직결되기 때문에 정밀한 액량 제어가 요구됩니다.

정량펌프의 원리

정량펌프는 크게 왕복기구와 회전기구로 나뉩니다.

왕복기구는 피스톤을 왕복시켜 액체를 이송하는 구조입니다. 피스톤의 부피만큼 액체를 이송할 수 있습니다. 높은 압력으로 액체를 이송할 수 있는 장점이 있습니다.

회전기구는 임펠러 등을 회전시켜 액체를 이송하는 구조입니다. 베인과 케이싱의 부피만큼 액체를 이송할 수 있습니다. 구조가 간단하고 다양한 액체에 대응할 수 있습니다.

정량 펌프의 종류

정량 펌프에는 다양한 종류의 펌프가 사용됩니다.

1. 플런저 펌프

왕복 펌프의 일종으로, 막대 모양의 피스톤인 플런저가 왕복 운동하는 펌프입니다. 연속적이고 고압으로 정량적으로 액체를 이송할 수 있습니다.

2. 피스톤 펌프

왕복펌프의 일종으로 피스톤의 왕복운동으로 액체를 이송하는 펌프입니다. 송액에 따른 씰과 밸브가 피스톤 측에 사용되는 것이 특징입니다. 고압으로 사용할 수 있고 효율이 좋은 장점이 있습니다.

3. 다이어프램 펌프

왕복 펌프의 일종으로 수지 등의 탄성막에 의한 왕복운동으로 액체를 이송하는 펌프입니다. 실링이 없는 것이 특징이며, 약액 이송 용도로 많이 사용됩니다.

맥동이 발생한다는 단점이 있으며, 다이어프램 작동 시에만 유량이 발생합니다. 순간적으로 큰 유량이 나오는 경우, 피크 유량에 맞게 배관 직경을 크게 해야 합니다. 에어챔버나 어큐뮬레이터를 펌프 하류에 도입하거나 위상을 달리하여 여러 대를 병렬로 설치하여 맥동을 상쇄합니다.

스트로크 폭과 횟수를 변경하여 유량을 조정합니다. 구동원은 다양하지만 주로 모터 구동과 전자기식(솔레노이드식)이 사용됩니다. 전자는 인버터, 후자는 전자제어에 의해 스트로크 수를 변경합니다.

압전소자(피에조 소자)를 이용한 초소형 다이어프램 펌프는 마이크로 펌프라고 합니다. 수 μL/min과 같은 미세한 유량을 처리할 수 있습니다.

4. 스크류 펌프

회전펌프의 일종으로 펌프 내부에서 나사형 로터를 회전시켜 액체를 이송하는 펌프입니다. 맥동이 매우 작은 것이 특징입니다.

5. 기어 펌프

두 개의 기어가 맞물려 기어와 케이싱의 부피만큼 액체를 이송하는 펌프입니다. 유량이 어느 정도 클 때는 맥동이 적은 것이 특징입니다. 유량을 줄이고 회전수를 낮추면 맥동이 나타납니다. 회전수를 인버터 제어로 조정하여 유량을 조절합니다.

6. 베인 펌프

회전 펌프의 일종으로, 임펠러 모양의 베인과 케이싱의 부피만큼 액체를 이송하는 펌프입니다. 베인은 펌프의 중심에서 약간 벗어난 위치에 설치됩니다.

7. 튜브 펌프

회전하는 로터에 장착된 여러 개의 롤러에 의해 튜브 내의 액체를 연속적으로 밀어내는 펌프입니다. 정량성이 높고 메커니즘이 간단하여 분석기기의 송액이나 약액 첨가에 사용됩니다.

수 μL/min 정도의 소량의 약액을 이송할 수 있습니다. 롤러의 회전수를 인버터로 제어하여 유량을 조절합니다.

8. 주사기 펌프

주사기의 주사기를 일정한 속도로 밀어 넣는 방식의 펌프로, 전혀 맥동 없이 미세한 유량 공급이 가능합니다. 단, 일괄 처리로 연속 공급은 불가능합니다. 의료용 등에 사용됩니다.

압력계란?

압력계는 공기나 물과 같은 유체의 압력을 측정하는 장치입니다.

주로 압력계 내부의 탄성체가 압력에 의해 변형된 양을 측정하여 압력을 측정합니다. 변형된 양을 측정하는 방법으로는 다양한 원리가 개발되어 있으며, 부르동관식, 다이어프램식, 벨로우즈식 등이 있습니다.

압력은 정압력, 변동압력, 맥동압력 등의 종류가 있으며, 영점을 잡는 방식에 따라 절대압, 게이지압, 차압이 있으므로 측정 대상 압력의 종류와 압력계가 출력하는 압력계의 표시 방식에 유의하여 적절한 압력계를 선정해야 합니다.

참고로 양의 게이지 압력을 측정하는 것을 압력계, 음의 게이지 압력을 측정하는 것을 진공계라고 합니다.

압력계 사용 용도

압력계는 공장이나 플랜트의 파이프, 주택 등 압력이 가해지는 장치에서 사용된다. 압력계를 작동할 환경과 틈새에 따라 적절히 선택해야 합니다.

압력계의 사용 예는 다음과 같습니다.

• 공장 내 증기 발생용 보일러의 증기량 확인
• 음식점의 탄산생성을 위한 탄산가스 탱크의 잔량 확인
• 컴프레서의 압력 측정

압력계의 원리

압력계는 기본적으로 수압소자라고 불리는 탄성체의 변형량을 읽어 압력을 측정합니다. 수압소자의 종류에 따라 부르동관식, 다이어프램식, 벨로우즈식이 있는데, 각각의 원리에 대해 설명합니다.

1. 부르동관식

부르동관이라는 금속 파이프에 압력을 가하면 부르동관이 압력에 따라 변위합니다. 그 변위량을 측정하여 압력을 측정하는 압력계가 바로 부르동관식 압력계입니다. 전기와 같은 외부 에너지 없이도 압력을 측정할 수 있다. 또한 부르동관식은 더욱 세분화하여 범용형, 일반형, 소형, 밀폐형, 글리세린 압입형 등으로 분류할 수 있습니다. 부르동관식은 널리 사용되고 있지만, 관경이 작기 때문에 고점성 유체나 고형물을 포함할 경우 그대로 사용할 수 없습니다.

2. 다이어프램식

압력에 따라 저항값이 변하는 소자를 이용하여 다이어프램을 통해 압력을 전기 신호로 변환하여 압력을 측정하는 압력계가 다이어프램식 압력계입니다. 소자에 반도체, 스트레인 게이지, 박막을 사용하느냐에 따라 장수명, 내열성 등의 특징이 달라집니다. 전기 신호로 측정하기 때문에 고정밀도의 압력 측정이 가능합니다. 또한, 부식성 유체나 고점도 유체에는 다이어프램식이 적합합니다.

3. 벨로우즈식

벨로우즈식 압력계는 벨로우즈 모양의 외부에 주름이 있는 원통이 압력을 받아 변위된 양을 압력량으로 변환하여 압력을 측정합니다. 벨로우즈관식은 압력에 대한 민감도가 높기 때문에 비교적 낮은 압력을 측정하는 데 적합합니다.

압력계 사용법

압력계는 압력을 측정하고자 하는 유체가 흐르는 배관에 부착하여 사용합니다. 아날로그 계측기의 경우 다른 바늘식 아날로그 계측기와 마찬가지로 눈금 앞쪽에서 바늘의 위치를 똑바로 읽습니다. 디지털 계량기나 압력 센서의 경우 직접 지시값을 읽습니다.

압력계는 일반적으로 배관 등에 직접 연결하여 사용합니다. 이 때문에 취급 시 주의해야 할 점이 있습니다. 압력계에 결함이 있는 경우 등 부주의하게 제거하면 유체가 누출되거나 유체 누출로 인해 부상을 입을 수 있습니다. 제거 시에는 배관 내 압력을 낮추어야 합니다. 또한, 제거 후에도 배관이나 압력계 내부에 유체가 남아있거나 제거할 때 유체가 소량 누출될 수 있습니다. 측정하는 유체에 따라 이러한 취급에 주의가 필요합니다.

압력계를 설치하기 위해 배관을 분기하거나 측정용 분관을 설치하는 경우가 많습니다. 이러한 유체를 취급하는 배관이 포함된 설비나 기계를 신규로 설계 및 제작할 때, 압력계용 분기관을 미리 설치해두면(즉시 사용하지 않는다면 막아두면 된다) 나중에 설비나 기계를 멈추고 압력계를 연결할 때 작업을 최소화할 수 있습니다.

압력계 선정

사용 용도에 따라 다양한 압력계가 시판되고 있습니다. 몇 가지 선정 방법을 소개합니다.

• 사용하는 유체의 종류
  공기, 오일, 물, 질소, 산소, 아세틸렌, 프로판, 냉매 등
• 게이지 압력 표기인가, 절대압 표기인가
  보통 우리는 약 0.1MPa의 대기압 아래에서 생활하고 있습니다. 대기압이 걸린 상태를 0Pa로 측정한 압력을 게이지 압력, 진공 상태를 0Pa로 측정한 압력을 절대압력이라고 합니다. 게이지 압력은 PaG, 절대 압력은 PaA로 표기하기도 합니다.
• 사용 압력 범위
  압력계가 견딜 수 있는 최대 압력과 최소 압력, 대기압 이하의 압력~진공 상태를 측정할 것인가?
• 압력계의 측정 방식
  풀돈관식, 다이어프램식 등 방식에 따라 사용할 수 있는 유체의 종류, 압력 범위, 정확도 등이 어느 정도 결정됩니다.
• 원하는 측정 정밀도
• 압력계의 크기
• 이미 압력계 설치용 가지관 등이 있는 경우, 연결 이음쇠의 종류 및 본체 설치 방법

압력 교정기란?

압력 교정기는 압력계의 유지 보수에 사용되는 기기입니다.

압력 표준기라고도 하며, 압력계를 교정하는 데 사용됩니다. 압력계의 교정이 필요한 이유는 표준 및 법규에 대한 적합성 및 추적성 확보가 필요하기 때문입니다. 일정한 주기로 교정을 하지 않으면 신뢰성을 잃어 측정 데이터의 신뢰성을 확보할 수 없게 됩니다.

또한, 교정 범위를 크게 벗어날 경우 큰 측정 오차가 발생합니다. 그 외에도 압력용기 파손 등 사고로 이어질 가능성도 있습니다. 따라서 일반 교정범위에서 교정을 할 것인지 JCSS 교정범위에서 교정을 할 것인지를 검토하여 압력계의 교정주기를 정해야 합니다.

압력계를 교정하는 경우의 교정 서류는 검사증명서, 검사성적표, 추적성 체계도, 표준기 교정증명서 사본 등이며, JCSS 교정의 경우 JCSS 교정증명서 또는 JCSS 등록증명서가 함께 발급됩니다.

압력교정기의 사용 용도

압력교정기는 주로 산업용으로 사용됩니다. 다음은 압력교정기의 사용 용도의 일례입니다.

• 압력계 및 압력 센서의 유지보수
• 공해 관리용 장비의 유지보수
• 제품 개발 및 제품 생산 라인의 품질 보증

위와 같이 주로 압력계 등의 유지보수에 사용되는 경우가 많습니다. 또한, 압력계 제조 시 JIS 등의 규격에 적합하도록 규정된 압력교정기를 사용하여 기능을 확인합니다.

압력 교정기의 원리

압력 교정기로 많이 사용되는 추형 압력계는 가장 기본적인 압력 원리에 기반한 측정 방법으로 예로부터 신뢰성이 높은 압력 교정기입니다. 압력은 수직 하강하는 힘과 단면적의 곱으로 정의됩니다.

추형 압력계는 실린더와 피스톤, 피스톤 위에 있는 알려진 무게의 추를 통해 압력을 측정합니다. 실린더 내부에는 마찰이 없는 상태에서 움직이는 피스톤이 끼워져 있습니다. 실린더 내에는 가압된 유체가 있고, 피스톤을 통해 추의 중력에 의해 억제되어 있습니다.

여기서 힘의 균형이 발생하기 때문에 추의 중력과 단면적을 이용하여 압력을 계산하고 측정하는 것입니다. 기체용 추형 압력계는 정확도 향상을 위해 피스톤과 실린더의 맞물림 상태와 주변 환경까지 고려하는 경우가 있습니다.

따라서 피스톤과 실린더를 꼼꼼하게 청소하지만, 내경이 큰 경우에는 그 영향이 미미할 수도 있습니다. 단, 기체용 추형 압력계보다 액체용이 더 안정적인 성능을 기대할 수 있습니다.

압력 교정기의 종류

압력 교정기로 많이 사용되는 제품은 추형 압력계입니다. 추형 압력계에는 유압용과 공압용이 있으며, 교정하는 압력계와 용도 등에 따라 기종을 선택해야합니다. 또한, 휴대형인지 설치형인지도 선정 기준 중 하나입니다.

중추형 압력계는 기계식, 전기식 압력 측정이 가능하지만 전리진공계와 같은 고진공 상태를 측정하는 기기의 교정은 불가능합니다. 이 외에도 전자식 압력 교정기도 판매되고 있습니다.

전자식 압력 교정기는 각종 데이터를 메모리에 기록하는 기능이 있어 압력 트랜스미터, 압력 스위치, 전공-공전 변환기의 교정 등에 사용되기도 합니다. 주로 압력 교정기에 사용되는 압력계에는 디지털 압력계와 기계식 압력계가 있습니다.

압력 교정기에 대한 기타 정보

압력계의 교정 방법

교정 방법은 기체, 액체를 압력 매체로 하여 승압과 하강을 반복하여 그 평균값으로 교정값을 산출합니다. 일반적으로 교정에 사용되는 교정기는 중량식 압력 저울과 디지털 압력계입니다.

교정 범위에는 일반 교정 범위와 JCSS 교정 범위(ISO/IEC17025)가 있으며, 일반 교정 범위보다 JCSS 교정 범위의 기준이 더 엄격한 경우가 많습니다. 그 이유는 JCSS 교정 범위에서의 교정은 ISO/IEC17025의 품질경영시스템에 적합해야 하기 때문입니다. 압력계 시험 시설과 교정 시설의 기술력도 평가하기 때문에 신뢰도가 높습니다.

일반교정과 JCSS교정은 실시 장소도 차별화되어 있습니다. 일반교정은 일반교정실에서 진행되지만, JCSS교정은 JCSS교정실이라고 정해진 구획에서 진행됩니다.

주파수 측정기란?

주파수 측정기는 신호 주파수를 측정하는 기기입니다.

주파수를 수치로 출력하는 전자기기 또는 부품으로 주파수 카운터라고도 합니다. 전기 신호의 주기적인 펄스 수를 측정하여 주파수를 출력합니다.

주파수 측정기는 고정밀 주파수 신호를 측정하기 위해 고주파 무선 기술과 관련된 많은 응용 분야에서 사용됩니다. 정확하고 정밀한 측정을 통해 신호의 파형과 주파수 특성을 상세하게 분석할 수 있습니다. 이 주파수 측정기는 반복되는 신호의 주파수를 측정하기 위해 전기 테스트의 다양한 분야에서 광범위하게 사용됩니다.

주파수 측정기의 사용 용도

주파수 측정기는 전기공학, 통신공학 등의 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

1. 기기 신뢰성 평가

주파수 측정기는 전자기기의 신뢰성 평가에 널리 사용됩니다. 예를 들어, 전원 회로에서 발생하는 노이즈, 주파수 변환 회로의 동작 평가 등이 이에 해당합니다.

2. 주파수 특성 평가

주파수 측정기는 주파수 특성 평가에도 사용됩니다. 예를 들어, 앰프나 스피커와 같은 음향기기에서 주파수 응답을 평가할 수 있습니다. 또한, 주파수 필터의 특성 평가에도 활용됩니다.

3. 통신 공학

주파수 측정기는 통신 공학에서도 중요한 계측 장비입니다. 예를 들어, 송신기 주파수 조정이나 수신기 주파수 평가에 사용된다. 또한, 무선 통신의 장애 분석에도 활용됩니다.

4. 전력 측정

주파수 측정기는 전력 측정에도 사용됩니다. 예를 들어, 발전기나 변압기의 주파수 평가에 이용됩니다. 또한 주파수 변환기에서 교류 전력의 효율을 평가하는 데도 사용됩니다.

5. 시스템 설계

주파수 측정기는 시스템 설계에도 활용됩니다. 예를 들어, 시스템 전체의 주파수 특성을 평가하거나 주파수 변환 회로를 설계하는 데 사용됩니다.

6. 음향 측정

음향 공간에서 소리의 반사, 흡수 상태를 확인하여 균일한 음장을 만들기 위한 모니터로 사용되거나, 설비에서 나오는 진동의 강도와 주파수를 확인하기 위해 주파수 측정기를 사용합니다.

예를 들어, 자동차 실내에서는 앞 유리와 뒷 유리에서의 소리 반사, 시트와 바닥에서의 소리 흡수, 엔진음의 혼입 등 복잡한 음향공간이 형성됩니다. 쾌적한 사운드를 만들기 위해 주파수와 신호 강도 분포를 주파수 측정기로 확인하고, 이퀄라이저로 고음과 저음을 강화하거나 약화시켜 쾌적한 음향 공간을 만듭니다.

주파수 측정기의 원리

주파수 측정기는 종종 오실로스코프와 같은 다른 측정기와 함께 사용되는 경우가 많습니다. 주파수 측정기의 종류는 탁상형, 휴대용, 고주파, 저주파, RF(무선주파수), 마이크로웨이브 등이 있습니다.

주파수 측정기는 파형 형성부, 기준 시간 펄스 발생부, 게이트부, 표시부로 구성됩니다. 입력된 신호는 파형형성부에서 펄스열로 정형화되고, 기준시간 펄스 발생부에서 0.1초나 1초와 같은 정확한 시간폭을 가진 펄스를 생성합니다.

게이트부에서는 이 시간폭을 가진 펄스로 입력 신호를 펄스열로 정형화한 신호를 스위칭합니다. 여기서 얻어진 펄스 수를 처리하여 표시부에 출력합니다. 예를 들어, 시간폭이 1초, 입력된 펄스열의 개수가 10이라면 주파수는 10Hz입니다.

노이즈가 포함되면 펄스 파형이 불안정해져 잘못된 주파수를 측정할 수 있으므로 측정 시 주의가 필요합니다.

주파수 측정기 기타 정보

1. 주파수 측정기의 장점

주파수 측정기의 장점은 주파수뿐만 아니라 주기, 듀티 등을 측정할 수 있다는 점입니다. 또한,주파수 측정기는 주파수를 디지털로 표시하여 전자회로의 성능을 확인할 수 있습니다..

발진 주파수를 일정한 값으로 조정하기 위한 모니터로 사용하기도 하고, 발진 안정성(주파수 지터)을 확인하기 위해 사용하기도 합니다. 그 원리를 활용한 것이 진동이나 음향 측정입니다. 이 용도의 경우 입력된 신호를 푸리에 변환하여 스펙트럼으로 그래프화합니다.

이 외에도 전자공학 분야의 파형 관측 및 신호 처리, 의료 분야의 초음파 측정, 전자파 측정, 환경 조사 등 다양한 용도로 사용되고 있습니다.

2. 주파수 측정기 앱

주파수 측정기에는 입력된 신호의 주파수를 수치화할 뿐만 아니라 그래프화할 수 있는 애플리케이션이 함께 제공됩니다. 수치만으로는 흔들림이나 잡음 성분을 확인할 수 없지만, FFT 연산을 통해 주파수 성분을 분리하여 각각의 강도를 그래프로 나타낼 수 있습니다.

메인 신호 옆에 나타나는 사이드 로브의 강도를 표시하거나, 입력 신호를 평균화하여 돌발 노이즈를 제거하여 정밀하게 측정하거나, 신호의 흔들림 정도를 색조로 표현하는 등 신호의 품질을 시각적으로 알기 쉽게 표현할 수 있는 애플리케이션이 준비되어 있습니다.

각인기란?

각인기(영어: marking press)는 다양한 재질과 모양의 물체에 문자나 무늬를 새기는 장치입니다.

프린터와 유사하지만, 잉크 등을 도포하는 것이 아니라 대상물을 물리적으로 깎아내거나 화학적으로 변색시킨다는 점에서 차이가 있습니다. 따라서 각인기로 인쇄한 것은 마찰 등에 강해 잘 지워지지 않는 것이 특징입니다.

기존에는 바늘이나 금형 등을 이용해 압력을 가하는 방식으로 인쇄를 했지만, 최근에는 레이저를 이용해 비접촉식으로 인쇄를 하는 방식이 더 널리 사용되고 있습니다.

각인기의 사용 용도

각인기는 부품이나 제품의 품질 보증 및 관리 체계 강화를 목적으로 제조일자, 제조번호나 일련번호, 로트번호 등을 각인하는 데 사용됩니다. 최근에는 레이저를 이용해 비접촉식으로 각인하는 기술이 발전하고 있습니다.

제품에 물리적인 부하를 주지 않고, 요철이 있는 복잡한 형상에도 인쇄할 수 있으며, 고속으로 세밀하게 인쇄할 수 있다는 점에서 레이저 각인기의 사용이 두드러집니다. 또한, 레이저를 사용하면 특수한 금형 등이 필요하지 않기 때문에 인쇄 내용 변경에도 유연하게 대응할 수 있다는 장점이 있습니다.

각인기의 원리

각인기의 종류는 크게 접촉식과 비접촉식으로 나뉩니다.

1. 접촉식 각인기

접촉식은 다시 활자를 필요로 하는 타입과 바늘 모양으로 인쇄하는 타입의 두 가지로 분류할 수 있습니다.

활자가 필요한 유형
활자를 필요로 하는 유형에는 홀더식, 번호찍기식 등이 있습니다. 각각 인쇄하고자 하는 활자를 홀더에 넣거나 다이얼식으로 나열된 활자를 선택한 후 압력을 가해 표면을 눌러서 인쇄하는 방식입니다.

바늘 모양으로 인쇄하는 타입
바늘 모양의 것으로 인쇄하는 유형에는 도트 각인기와 정밀 그라인더 등이 있습니다. 도트 각인기는 마킹핀이라는 바늘을 표면에 눌러 하나의 점을 찍는 방식입니다. 이 점을 여러 번 찍어서 점묘화하여 각인을 합니다.

정밀 그라인더는 끝이 드릴처럼 회전하는 바늘을 이용해 표면을 깎아내어 인쇄를 할 수 있습니다. 기본적으로 수작업으로 인쇄를 하기 때문에 처리능력이 낮아 산업 분야에서는 잘 사용되지 않습니다.

2. 비접촉식 각인기

비접촉식은 레이저를 조사했을 때 산화 등의 화학반응을 이용해 대비를 주는 방식으로 레이저 마커라고도 합니다.

마킹기 기타 정보

1. 프레스식 마킹기

프레스식 마킹기는 스프링의 반발력을 이용한 충격(임팩트)으로 프레스 가공과 같이 인쇄 대상물에 직접 타각하는 방식입니다. 각인기는 수동식과 공압식 두 가지가 있습니다. 모두 조작이 간단하고 반영구적인 각인이 가능합니다.

수동식 각인기는 타각 하중을 0부터 자유롭게 설정할 수 있으며, 대상물의 두께에 따른 높이 미세 조정이 필요 없습니다. 또한, 프레스 용도뿐만 아니라, 압착, 압입, 굽힘 등의 작업도 가능합니다.

반면, 에어 구동식 각인기는 공기만으로 각인을 할 수 있다는 장점이 있습니다. 이 때문에 각 제조사에서는 휴대가 가능한 핸디형 각인기가 판매되고 있습니다.

2. 레이저 각인기

레이저 각인기는 레이저 빔으로 인쇄 대상물의 표면을 열로 변화시켜 대상물에 인쇄나 각인을 하는 것으로, 주로 금속이나 수지 등에 각인이나 마킹을 하는 데 사용됩니다. 레이저는 컴퓨터로 제어하여 각인하는 데 사용됩니다.

작은 패턴을 정밀하고 빠르게 새길 수 있습니다. 인쇄 대상물에 비접촉으로 이루어지기 때문에 제품에 타각의 충격을 주지 않고 각인할 수 있습니다.

사용되는 레이저는 파이버 레이저로 알려져 있습니다. 파이버 레이저는 고체 레이저의 일종으로, 이 고정 레이저의 광원을 공진 매체에 의해 증폭시켜 레이저 광으로 발진시켜 사용합니다. 파이버 레이저는 빔 스폿이 작고 빔 품질이 우수하여 장비의 소형화, 경량화가 가능하며, 절단 가공이나 마킹, 용접 등의 산업용으로 널리 사용되고 있습니다.

또한 사용되는 레이저로 UV 레이저도 사용되는데, UV 레이저는 기본 파장 레이저의 파장(1,064nm)의 1/3(355nm)의 파장을 가지고 있어 각 소재에 대한 흡수율이 매우 높아 열손실을 주지 않는 인쇄 및 가공이 가능합니다. 높은 발색성과 제품 손상을 최소화한 인쇄가 요구되는 용도에 적합한 레이저입니다.