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프로덕션 프린터란

프로덕션 프린터는 상업용 인쇄물이나 기업에서 사용하는 인쇄물을 고속으로 정밀하게 인쇄하는 대형 프린터입니다.

다양한 크기의 인쇄물에 대응하는 것은 물론, 다양한 용지 두께와 재질에 대응하는 것이 특징입니다. 프로덕션 프린터를 도입하면 선명하고 많은 색감을 표현할 수 있는 인쇄물을 자체적으로 제작할 수 있으며, 명함이나 봉투, 클리어 파일, 영업용 용지를 많이 소비하는 경우 비용을 절감할 수 있습니다.

프로덕션 프린터의 사용 용도

프로덕션 프린터의 용도는 대량의 프레젠테이션 자료 인쇄, 컬러 사진의 고속 인쇄, 명함, 브로슈어, 초대장, 디자인 봉투, 상품 패키지 인쇄, 광고용 포스터, 디자인 클리어 파일 등이 있습니다.

프로덕션 프린트를 이용하면 다양한 인쇄 대상물에 대해 생생한 인쇄물을 고속으로 인쇄할 수 있습니다. 프로덕션 프린터는 1대당 천만 원 정도로 매우 고가의 제품이기 때문에 선택시 필요한 기능 등을 충분히 고려해야 합니다..

프로덕션 프린터의 원리

생산 프린터는 크게 급지 장치, 감광체 드럼, 정착 공정 장치, 제본 시스템, 각 기구에 인쇄 대상물을 운반하는 장치로 구성되어 있습니다. 생산 프린터의 급지 장치에서는 다양한 인쇄 대상물을 정착 공정 장치 등에 급지합니다.

다양한 인쇄 대상물에 대응하기 위해 에어를 사용하여 인쇄 대상물을 진동시키거나 감아 올려 고속으로 원활하게 급지할 수 있도록 각 사별로 다양한 방법 논의가 이루어지고 있습니다.

감광체 드럼에서는 빛을 전하로 변환하여 인쇄 대상물에 정전기를 발생시켜 토너를 흡착시킵니다. 정착 공정 장치에서는 감광체 드럼에서 전사된 토너를 열처리를 통해 정착시킵니다. 여기서도 다양한 인쇄 대상물에 대응하기 위해 열처리 시 정착 정도를 변경하는 등의 방법이 있습니다.

제본 시스템에서는 인쇄물이 브로슈어 등 제본이 필요한 경우 열처리와 펀칭 구멍을 뚫어 제본합니다.

프로덕션 프린터 시장

최근 들어서는 그동안 프로덕션 프린터가 공략해왔던 시장이 변화하고 있습니다.

예를 들어, 고객에 대한 접근 수단으로서의 인쇄물(브로셔, 초대장, DM)은 스마트폰의 보급과 함께 포털 사이트나 검색 엔진에 표시되는 온라인 광고로 대체되고 있습니다. 또 한편으로는 기업의 상거래와 관련된 장부 문서의 종이 데이터 출력 업무를 사무용 복합기를 이용한 분산 처리 등으로 대체하거나, 페이퍼리스화 흐름에 따라 아예 필요 없어지기도 합니다. 이처럼 한동안 프로덕션 프린터 시장은 축소되는 추세였습니다.

반면, 2010년경부터 지속적으로 출시되기 시작한 산업용 고속 잉크젯 프린터가 프로덕션 프린터 시장에서 성장하여 현재는 1/3을 차지할 정도로 성장하고 있습니다(수치: 야노경제연구소 조사). 잉크젯은 종이와 같은 대상물에 직접 접촉하지 않기 때문에 지금까지 인쇄할 수 없었던 천이나 골판지 등에 인쇄할 수 있게 된 것이 성장의 원인으로 꼽힙니다다. 산업용 고속 잉크젯 프린터의 등장으로 의류나 소량의 과자 패키지 인쇄 등 지금까지 프로덕션 프린터가 대상이었던 새로운 시장이 개발되면서 시장 축소 추세는 완만해지고 있습니다.

프로덕션 프린터와 POD

필요할 때 필요한 부수를 인쇄하는 기술을 POD(Print On Demand, 주문형 인쇄)라고 합니다다.

지금까지 프로덕션 프린트는 아날로그적인 수단(예를 들어, 신문 인쇄에 사용되던 활판 인쇄. 화질이 우수함)을 이용하여 동일한 내용의 인쇄물을 대량으로 인쇄하는 것을 의미했습니다. 최근에는 디지털 기술과 MEMS(미세전자기계시스템) 기술의 발전으로 포스터와 같은 인쇄물보다 화질적으로 뛰어난 표현력을 가진 POD 대응 생산용 프린터도 시장에 출시되고 있습니다.

POD는 브로셔나 다이렉트 메일에 고객 이름을 직접 인쇄하거나 고객의 취향에 맞는 광고 이미지를 한 장씩 인쇄할 수 있어 향후 시장 확대에 기여할 것으로 기대됩니다.

이오나이저란?

이오나이저는 기계 오작동의 원인이 되는 제조 현장 등에서 발생하는 정전기를 제거하는 장치입니다. 이오나이저는 정전기 제거장치, 서전기 등으로도 불립니다.

정전기를 띤 물체는 양과 음의 전기적 균형이 깨진 상태입니다. 이오나이저는 정전기를 띤 입자(이온)를 정전기를 띤 물체에 부딪치게 합니다.

이렇게 대전된 물체를 전기적으로 균형 잡힌 상태, 즉 정전기가 없는 상태로 변화시키는 것이 이오나이저의 원리입니다. 구체적으로 이오나이저는 식품 트레이나 컵 내부의 정전기 제거를 통한 이물질 부착 방지, 카메라 모듈의 정전기 파괴 방지 등에 사용되고 있습니다.

이오나이저의 종류와 특징

여기서는 이오나이저의 종류와 특징에 대해 설명하겠습니다. 이오나이저는 일반적으로 제전 속도와 이온 밸런스 등의 평가 항목이 있지만, 이오나이저에서 이온을 발생시키는 원리에는 몇 가지 종류가 있습니다.

전압 인가 방식

코로나 방전을 일으켜 생성된 이온을 조사하는 ‘코로나 방전식’, 미약한 X선을 조사하는 ‘연 X선식’, α선이나 β선을 조사하는 ‘방사선식’ 등의 방식이 있지만, 안전성과 경제성 측면에서 코로나 방전식이 많이 채택되고 있습니다.

피정전기 제거체(장치 등)는 플러스 또는 마이너스로 대전되어 있으며, 이온을 조사하는 방식도 AC방식과 DC방식이 있습니다.

코로나 방전

코로나 방전은 끝이 가느다란 국소에 고전압을 인가했을 때 발생하는 방전 현상으로, 이때 이온이 생성됩니다. 코로나 방전식 이오나이저는 이 원리를 이용하여 의도적으로 이온을 발생시키고, 그 이온을 조사하여 정전기 제거를 하는 방식입니다.

AC 방식

하나의 방전침에서 플러스/마이너스 이온을 번갈아 가며 발생시킵니다. 콘센트의 AC 전압을 그대로 사용하며, 이온 밸런스가 좋지만 정전기 제거 속도가 느리다는 특징이 있습니다.

DC 방식

두 개의 방전침에서 각각 플러스/마이너스 이온을 발생시키는 방식입니다. 직류 전압을 계속 인가하기 때문에 이온 극성이 플러스 또는 마이너스 중 하나만 발생한다는 특징이 있습니다.

용도별 타입

이오나이저는 용도별로 4가지 타입이 있습니다. 따라서 설치 환경과 조건을 고려해 효과적인 타입을 선택해야 합니다

바 타입

막대 모양의 이온화 장치입니다. 광범위한 고속 제전에 적합하며 기본 성능이 가장 높은 것이 특징입니다.

스팟 노즐 타입

노즐에서 좁은 범위를 제전하는 이오나이저입니다. 크기가 작기 때문에 좁은 부분을 핀 포인트 제전할 수 있습니다.

팬 타입

팬에서 발생하는 바람을 이용하여 이온을 분사하는 이온화 장치입니다. 바 타입에 비해 제전 범위가 좁지만, 크기가 작아 탁상용으로 사용할 수 있습니다.

건 타입

압축 방출된 공기와 결합하여 이온을 방출하는 이오나이저입니다. 제전뿐만 아니라 표면에 부착된 이물질 제거도 동시에 할 수 있습니다.

이오나이저 선택 방법

이오나이저를 선택하는 주요 요소는 ‘제전 거리’, ‘제전 범위’, ‘제전 속도’의 세 가지입니다. 종류에 따라 특성이 다르기 때문에 제전 대상물과 이오나이저와의 관계를 잘 고려해야 합니다.

제전 거리

제전 거리란 이온화기가 대상물과의 제전 가능한 거리를 말합니다. 예를 들어, 스팟 노즐 타입은 이오나이저의 크기가 작기 때문에 제전 거리가 짧고, 바 타입은 제전 거리가 1m 이상 떨어져도 제전이 가능하다는 특징이 있습니다.

제전 범위

제전거리란 이오나이저가 제전할 수 있는 폭 방향의 길이를 말합니다. 바 타입은 1m 이상의 제전이 가능하지만, 블로어 타입은 1m 미만의 제전 범위가 되므로 어느 정도의 폭을 제전할 것인지 고려해야 합니다.

제전 속도

제전속도는 이오나이저가 얼마나 빨리 제전할 수 있는지를 나타내는 성능입니다. 이 제전속도가 짧을수록 고성능 이온화장치라고 할 수 있습니다.

세정장치란?

세정장치(영어: cleaning system)는 화학적, 물리적 성질을 이용하여 재료 표면에 부착된 불순물을 제거하는 장치 입니다.

정밀기기, 반도체, 디스플레이 등의 제조 공정에 사용됩니다. 세정장치를 제대로 사용하지 않으면 불량품이나 수율 저하가 발생할 수 있습니다.

세정 방법은 초음파 세정, 스프레이 세정, 브러시 세정, 건식 세정, 솔벤트 세정 등 다양합니다. 반도체 제조의 경우 제조 공정이 500개 이상인데, 그 중 세정 공정이 30%~40%를 차지하는 것으로 알려져 있습니다.

세정장치의 사용 용도

구체적인 세정 장비의 사용 사례는 다음과 같습니다.

• 반도체 공정에서 실리콘 웨이퍼의 세정
• 금속 필터의 메쉬에 부착된 먼지의 세정
• 절삭 후 금속 표면에 부착된 금속 분말 제거

세정 장비는 오염물의 종류, 세정 대상의 크기, 세정 시간, 세정 정밀도 등을 고려하여 선택합니다. 또한 세정 방법, 세정제, 건조 방법 등도 중요합니다.

세정장치의 원리

반도체 공정에서 세정의 역할은 웨이퍼의 먼지를 제거하는 것입니다. 먼지는 눈에 보이지 않는 작은 쓰레기인 파티클, 사람의 비듬이나 비듬에 포함된 유기물, 땀 등의 유분, 공장 내에서 사용하는 금속에 의한 오염 등이 있습니다.

세정 장치는 이 오염을 용제나 순수한 물로 씻어내는 역할을 합니다. 세척 후에는 건조가 필수입니다. 드라이 인 드라이 아웃(Dry In Dry Out)이라고 하는데, 반드시 건조시킨 후 웨이퍼를 장비에서 꺼내야 합니다.

세정 장비의 대표적인 방식은 초음파 세정, 스프레이 세정, 브러시 세정, 건식 세정, 솔벤트 세정 등이 있습니다.

1. 초음파 세척 장치

초음파 세정장치는 약액 속에 세정 대상물을 넣고 내부를 초음파로 진동시켜 세정하는 장치입니다. 세정 대상에 따라 진동의 크기와 주파수를 선정합니다.

2. 스프레이 세정 장치

스프레이 세정 장치는 노즐에서 기체나 액체를 분사하여 대상물을 세정하는 방식입니다. 핸디형 세정장치도 있으며, 세정대상이 크더라도 대응이 가능합니다.

3. 브러시 세척 장치

브러시 세정 장치는 브러시를 이용해 먼지를 제거한 후 용액이나 스프레이 세정을 이용해 먼지를 씻어내는 장치입니다. 브러시라는 물리적인 방법으로 세척하기 때문에 잘 지워지지 않는 오염물질을 세척할 수 있습니다.

4. 건식 세척 장치

건식 세정 장치는 UV(자외선)를 세정 대상물에 조사하여 오존과 활성산소를 생성하고, 활성산소와 먼지를 반응시켜 먼지를 제거하는 방식입니다. 반도체 및 디스플레이 제조 현장에서 주로 사용됩니다.

5. 용제 세정 장치

솔벤트 세정 장치는 용매의 용해력을 이용해 먼지를 녹여 제거하는 장치이다. 매우 위험한 용매를 사용하는 경우가 있으므로 주의가 필요합니다.

세정장치의 구조

세정장치의 기본 구성은 반송계, 처리조, 순수조, 건조 스테이지로 이루어져 있습니다. 반송계는 대상물을 반입, 반출하는 장치로 처리조 안에서 대상물을 세척합니다. 순수조는 대상물에 부착된 약액을 씻어내는 탱크, 건조 스테이지는 대상물을 건조시키는 장치입니다.

한 종류의 처리액으로 세정할 수 있는 오염물질은 1개가 원칙이며, 여러 개의 오염물질을 세정할 경우 여러 개의 처리조와 순수조가 필요합니다. 반도체 제조 공정에서는 여러 장의 웨이퍼를 한꺼번에 처리하는 배치식과 웨이퍼를 한 장씩 처리하는 웨이퍼 한 장 한 장씩 처리하는 엽식 장비가 사용됩니다.

배치식은 캐리어라는 케이스에 웨이퍼를 한꺼번에 넣고, 캐리어마다 처리층에 넣어 세척하는 방식입니다. 또한, 웨이퍼를 한 장씩 회전시키면서 스프레이 방식으로 세정하는 방식입니다.

세정장치의 기타 정보

세정장치에 사용되는 세정제

반도체 세정은 여러 가지 처리액을 사용합니다. 각 처리액에 따라 제거할 수 있는 오염물질이 다릅니다. 각 처리 후 순수로 헹궈내는 과정을 거칩니다.

• SPM
  황산과 과산화수소의 혼합물로 유기물 제거용입니다.
• APM
  암모니아와 과산화수소의 혼합물로 입자와 유기물을 제거합니다. 또한, 초음파를 추가하여 입자 제거율을 높입니다.
• DHF
  불산과 순수한 물의 혼합물로 금속과 산화막을 제거합니다. 불산은 강산으로 실리콘도 녹이기 때문에 순수한 물로 희석하여 웨이퍼의 표면만 처리합니다.
• HPM
  염산과 과산화수소의 혼합물로 남아있는 금속과 산화물을 제거하고, 표면에 불활성화 층을 만들어 오염물의 재부착을 방지합니다.

마지막으로 웨이퍼를 순수한 물로 씻어내고 건조 공정을 진행합니다.

자외선 조사기란?

자외선 조사기는 UV 광원을 광원으로 이용하여 자외선을 조사하는 장비입니다.

UV의 조사 범위에 따라 ‘스팟형’, ‘라인형’, ‘에어리어형’의 세 가지 종류가 있습니다. 또한 UV 광원의 종류에 따라 램프 광원과 LED 광원으로 나뉘며, UV 조사 시에는 장비 주변 온도가 고온이 되기 때문에 장비의 냉각이 필요합니다. 따라서 자외선 조사기는 수냉식 또는 공냉식 냉각장치와 세트로 구성됩니다.

또한, UV 조사광을 쉽게 이용할 수 있도록 렌즈, 거울, 필터 등의 광학기기와 세트로 구성된 것도 있으며, UV 조사 시 UV는 유기물을 분해할 수 있을 정도로 에너지가 높기 때문에 직접 눈으로 보면 안 됩니다. 또한 오존이 발생하므로 환기 등 취급에 주의해야 합니다.

자외선조사기의 사용 용도

자외선조사기는 자외선의 높은 광자 에너지를 이용하여 다양한 분야에서 사용되고 있습니다. 구체적으로 수지 등의 경화 및 건조, 미생물 살균, 유기물 제거, 오존 탈취 등입니다.

자외선조사기에는 다양한 종류가 있으며, 사용 용도에 따라 구분하여 사용할 수 있습니다. 스팟형 UV 조사기는 좁은 범위의 조사에 적합하며, 라인형-영역형 UV 광원은 목판, 플라스틱 판 등 넓은 면적의 물질에 조사하는데 적합합니다.

자외선조사기의 원리

자외선조사기는 UV 광원에 의해 발생된 자외선을 조사하는 장비로, UV 광원은 전극에 끼워진 유리관 안에 수은과 희가스가 기체로 갇혀 있는 구조로 되어 있습니다. 방전 시 발생하는 자외선을 이용하는 구조입니다.

전극에 통전하면 유리관 내부에 열이 발생합니다. 이미터 (전자방출물질) 가 열의 작용으로 보유하고 있던 전자를 방출하고, 전자는 유리관을 따라 이동합니다. 수은 분자와 전자가 부딪히면서 자외선을 발광시킬 수 있습니다.

유리와 형광 도료의 작용으로 UV가 특정 파장을 가지게 됩니다. 유리의 재료로는 석영 유리와 합성 석영 유리가 사용되며, 고압 수은 램프와 메탈 할라이드 램프에서는 전자를, 저압 수은 램프에서는 후자를 사용합니다.

자외선조사기의 기타 정보

1. 자외선조사기의 파장에 대하여

자외선조사기는 자외선 파장을 이용한 제품이며, 자외선 파장이란 전파나 태양광과 같은 전자파의 일종인 X파장(1pm에서 10pm)과 사람의 눈으로 인식할 수 있는 전자파의 일종인 가시광선(380nm에서 770nm)까지의 중간에 있는 전자파의 일종을 말합니다.

자외선의 파장은 대략적인 파장 길이에 따라 크게 세 가지로 나뉘는데, UV-A는 파장 길이가 315nm에서 400nm 범위, UV-B는 파장 길이가 280nm에서 315nm, UV-C는 100nm에서 280nm 범위이며, UV-C의 파장을 V-UV (200 nm 이하)라고 불리는 진공 자외선과 구별하기도 합니다.

자외선조사기는 조사하는 용도나 목적에 따라 조사하는 파장을 선택할 수 있기 때문에 파장의 길이에 따라 사용하는 수단을 선택하는 것이 중요합니다.

2. 자외선조사기의 살균에 대하여

자외선조사기에서의 살균은 자외선에 포함된 UV-C의 파장 범위를 사용합니다. 살균조사에 사용하는 조사기에 따라 다르지만, 구체적인 작용은 자연적으로 존재하는 UV-C의 전자파에는 오존을 생성하거나 살균, 탈취, 공기정화 등의 작용이 있습니다.

살균에 사용되는 파장을 세균이나 바이러스에 조사하면 세포의 데옥시리보핵산(DNA)이 광화학 반응을 일으켜 유전자 정보가 분해되어 사멸한다고 알려져 있습니다. 그리고 이 효과는 많은 세균과 바이러스에 효과적입니다. 이 자외선에 의한 DNA 분해 반응은 인체에서도 일어나지만, 어느 정도까지는 분해된 DNA를 복구하는 메커니즘이 있기 때문에 문제가 되지 않습니다.

이러한 이유로 자외선조사기를 통한 살균은 약액으로 살균할 수 없는 곳이나 의료 현장 등에서 사용할 수 있습니다. 일반적으로 광살균의 광원으로 저압 수은 램프나 고압 수은 램프가 도입되고 있습니다. 최근에는 제약 공정이나 식품 분야에도 응용되어 펄스 크세논 살균이라는 방법이 사용되고 있습니다. 이는 살균 능력이 높은 크세논 램프를 펄스 발광시킴으로써 기존의 수은 램프 등의 살균 방법보다 월등히 높은 효과를 발휘하기 때문에 최근 주목받고 있는 기술입니다.

픽앤플레이스란?

픽앤플레이스는 특정 위치에 있는 물체를 집어올려서 제자리까지 이송하고, 그곳에 물체를 내려서 설치하는 일련의 작업을 수행하는 장치 및 그 시스템을 말합니다.

공장에서는 제품의 종류를 막론하고 라인의 주역이라고 할 수 있습니다. 사람의 힘으로는 운반할 수 없는 큰 물체부터 마이크로 단위의 정밀한 이동, 설치가 필요한 작은 물체까지 대응하고 있으며, 최근 연구 분야에서도 널리 사용되고 있습니다.

픽앤플레이스의 사용 용도

픽앤플레이스는 자동차, 기계부품, 전자부품, 전자기기, 가전제품, 식품, 의약품, 화장품, 종이, 필름, 선재, 건축자재, 검사, 시험 등 다양한 제품의 제조 공정에서 사용되고 있습니다. 주로 공장의 제조 라인에서 많이 사용되는 시스템이지만, 연구 분야에서도 미세한 물체의 정확한 이동, 설치, 이식을 위해 유용하게 활용되고 있습니다.

또한, 기존의 문제점인 부품 수가 많아 조립에 시간이 오래 걸리고, 조정이 번거로우며, 동작 공정이 너무 많아 번거롭다는 점을 개선할 수 있습니다.

픽앤플레이스의 원리

픽앤플레이스는 조작을 하는 로봇부, 조작을 하는 암부, 대상 물체를 인식하는 카메라 부분 등으로 구성됩니다. 먼저 카메라로 대상 물체의 위치를 감지하고, 감지된 영상 처리 결과를 바탕으로 로봇이 대상 물체의 위치로 이동하여 손이 대상 물체를 집어 듭니다.

다음으로 대상 물체를 놓을 위치 (플레이스 영역) 로 이동하고, 마지막으로 손을 열어 대상 물체를 놓습니다. 픽하는 방법에는 흡착하는 방법, 매달아 놓는 방법, 팔로 잡는 방법 등 여러 가지가 있습니다. 픽앤플레이스 시스템은 생산성과 관련이 있기 때문에 기본적으로 속도, 정확도 면에서 높은 정밀도가 요구됩니다.

또한 작업 내용에 따라 유연성, 감도, 강도 등도 요구됩니다. 기계 자체의 크기도 생산 라인에서 방해가 되지 않도록, 조작도 보다 간편하게 할 수 있도록 고안되었습니다.

픽앤플레이스의 종류

픽앤플레이스의 메커니즘에는 여러 가지가 있지만, 대표적인 예시를 소개합니다.

1. 캠 방식

캠 방식은 판 캠을 사용하여 입력축의 회전을 전후, 상하 운동으로 변환합니다. 암은 전후 운동용 직선 슬라이드 가이드와 상하 운동용 직선 슬라이드 가이드에 연결되어 있으며, 입력축에 연결된 판 캠의 회전에 의해 전후, 상하 방향으로 이동이 가능합니다.

2. 롤러 기어 캠 방식

롤러 기어 캠 방식은 2쌍의 롤러 기어 캠으로 구성되며, 한 회전축에 2쌍의 롤러 기어 캠이 부착되어 한 쌍은 회전 운동을 전후 운동으로, 다른 한 쌍은 상하 운동으로 변환합니다. 입력축을 회전시킴으로써 암을 상승, 이동, 하강으로 순차적으로 동작시킬 수 있습니다.

이러한 메커니즘은 입력축의 회전을 빠르게 함으로써 픽앤플레이스 동작의 속도를 높일 수 있습니다. 또한, 캠에 의한 위치 결정으로 위치 반복성은 좋지만, 스트로크 등의 조정은 불가능합니다.

속도는 일반적으로 스트로크 100mm 이하에서 사이클 0.2초에서 0.5초 정도이며, 위치 반복성은 0.02mm 정도입니다.

픽앤플레이스의 기타 정보

1. 픽앤플레이스 로봇

픽앤플레이스를 하는 설비에서는 다관절 로봇을 사용하는 경우도 있습니다. 수직형 다관절 로봇은 속도는 빠르지 않지만 다양한 수령, 전달 자세가 가능하며, 대형 타입을 사용하면 중량물을 광범위하게 이동시킬 수 있습니다.

자동기 등 정해진 자세로 입고, 출고하면서 속도가 요구되는 설비에는 스칼라 로봇이 사용됩니다. 스칼라 로봇은 고속 수평 이동이 가능하기 때문에 픽앤플레이스 동작을 1사이클 0.4초 정도에 할 수 있어 캠식과 거의 동등한 속도입니다. 또한, 위치 반복성도 0.01mm 이하인 것도 있어 고속 고정밀 반송이 가능합니다.

다관절 로봇을 이용한 픽앤플레이스는 캠식과는 달리 수취, 인도 위치나 이동 궤적을 자유롭게 바꿀 수 있기 때문에 대상물이나 이동 경로가 바뀌는 설비에서는 다관절 로봇이 사용됩니다.

2. 제어 방법

다관절 로봇을 이용한 픽앤플레이스 로봇은 NC 제어로 로봇의 정밀한 동작을 제어하며, 각 축의 이동, 회전, 보조 동작을 제어하며, NC 제어는 G코드와 M코드의 두 가지 프로그램 언어를 사용하여 작성됩니다.

G코드는 위치 결정 등의 가공, 동작의 조건과 순서를 기술하고 M코드는 G코드를 보조하는 역할을 합니다.

3. 픽앤플레이스의 장점

픽앤플레이스는 순간적인 판단력이 요구되는 작업입니다. 컨베이어에 흘러 들어오는 제품의 형태와 색상을 순간적으로 판단해야 하는데, 기존에는 사람이 직접 손으로 하는 작업이었습니다.

비전 센서 등이 발달하고 픽앤플레이스 로봇이 개발되면서 정확성과 빠른 속도를 구현할 수 있게 되었습니다. 사람의 손에서 발생하던 집중력 저하로 인한 판단력 저하로 인한 작업 속도 저하가 픽앤플레이스 로봇에서는 발생하지 않습니다.

현장에 따라서는 중노동으로 인한 육체적, 정신적 부담도 없앨 수 있습니다.

진공 펌프란?

진공 펌프는 장치나 용기에서 공기를 배출하여 진공으로 만드는 장치입니다. 진공 펌프는 펌프, 배기구, 흡기구로 구성되어 있습니다. 펌프에는 진공을 만들기 위한 여러 가지 메커니즘이 개발되어 있습니다.

진공도에는 저진공, 중진공, 고진공 등이 있으며, 필요한 진공도, 진공에 도달하는 시간, 사용 온도 환경 등을 고려하여 사용할 진공 펌프를 적절히 선택해야 합니다. 오일 사용 여부에 따라 건식 펌프와 습식 펌프로 나눌 수 있습니다.

진공 펌프의 사용 용도

진공펌프는 의료기기 및 의료기기의 제조공정, 식품공장, 전기기기, 반도체 제조공정 등에 사용됩니다. 또한, 진공을 필요로 하는 의료기기나 이화학 기기의 보조 장치로도 사용됩니다. 진공펌프는 10가지 이상의 원리가 개발되어 있으며, 각각의 특성을 이해하고 적절히 선택해야 합니다.

진공 펌프의 주요 사용 용도는 다음과 같습니다.

• 치과 의료 시 타액 흡입기
• 보온병의 진공부 생성
• 반도체 공정에서 플라즈마 사용 시 진공 환경 조성
• 식품 포장재 접착 시
• 이화학 연구 장비용 진공원(증발기, 여과기, 진공건조기, 데시케이터 등)
• 공장의 생산설비용 대용량 진공펌프

진공펌프의 원리

진공펌프를 작동원리에 따라 분류하고 그 중 대표적인 것들의 작동원리를 설명합니다.

1. 오일 회전식 진공 펌프

오일회전식 진공펌프는 회전하는 로터 등의 작용으로 흡입한 공기를 밀어내듯이 배기하는 진공펌프로 기밀성을 높이기 위해 오일을 사용하는 습식펌프의 총칭입니다. 회전식 진공 펌프라고도 합니다.

세부적인 형태로는 회전 날개형 오일 진공 펌프, 캠형 오일 회전 진공 펌프, 흔들림 피스톤형 오일 회전 진공 펌프 등이 있습니다. 회전 날개, 캠, 피스톤에 결합된 흔들림 부분과 공기와 접하는 부분의 형태는 다르지만, 어느 형태든 로터의 회전에 따라 공기를 배출하여 진공을 만드는 것은 동일합니다.

오일을 사용하는 이상 오일의 증기압이 진공의 한계가 되지만, 오일의 작용으로 안정적인 성능을 발휘할 수 있고, 소형의 장치로 쉽게 중진공을 얻을 수 있습니다.

2. 오일 확산 진공 펌프

오일 확산 진공 펌프는 보일러와 제트 노즐, 응축기로 구성됩니다. 보일러에서 가열되어 증기가 된 오일을 제트 노즐을 통해 초음속으로 분사하여 펌프 내부의 공기 분자를 배기구로 밀어냅니다. 증기가 된 오일은 응축기에서 액체 오일로 재사용됩니다.

3. 회전 날개형 건식 진공 펌프

회전 날개형 건식 진공 펌프는 회전하는 로터와 베인이 흡입구에서 흡입한 공기를 흡입구에서 밀어내어 배기하는 진공 펌프로, 오일을 사용하지 않는 진공 펌프입니다. 공기의 역류를 막을 수 없기 때문에 저진공 상태가 한계이지만 큰 배기 속도를 얻을 수 있습니다.

4. 흔들림 피스톤식 건식 진공 펌프

흔들림 피스톤식 건식 진공 펌프는 편심 회전축에 연동하는 피스톤에 의해 공기를 밀어내듯 배기하는 진공 펌프입니다. 구조상 공기의 역류를 방지할 수 없어 저진공 상태가 한계이지만, 유지보수가 용이합니다.

5. 다이어프램형 건식 진공 펌프

다이어프램 펌프(멤브레인 펌프)는 고무, 수지, 금속 등의 재질로 이루어진 다이어프램의 왕복 운동과 체크 밸브를 결합하여 유체를 이송하는 펌프입니다. 진공펌프로 사용할 경우, 체크밸브가 있기 때문에 기밀하게 오일을 사용할 필요가 없어 건식펌프로 사용할 수 있습니다. 왕복운동에 따라 진공을 만들고자 하는 쪽에서 공기를 흡입하고 대기 쪽으로 내뿜는 것을 반복하여 진공을 만듭니다.

6. 스크롤형 건식 진공 펌프

스크롤형 건식 진공 펌프는 소용돌이 모양의 고정자와 회전자 운동의 조합으로 배기하는 건식 진공 펌프입니다. 소용돌이의 운동으로 공기를 중앙으로 끌어당겨 중앙에서 배기하는 방식입니다.

7. 터보 분자 펌프

터보 분자 펌프는 터빈 형태의 건식 진공 펌프입니다. 터빈 날개를 분자의 열운동에 가까운 속도로 고속 회전시켜 터빈 날개의 기울기에 따라 분자 운동의 편차를 만들어 배기를 합니다. 터빈 날개의 고속 회전을 가능하게 하기 위해 어느 정도의 진공 상태에서 사용해야 하며, 다른 진공 펌프와 함께 사용됩니다.

진공펌프 선택 방법

진공 펌프의 선택은 도달 진공도, 배기 시간, 배기 용량 등을 고려하여 펌프의 종류를 결정합니다. 진공도에는 저진공, 중진공, 고진공 등이 있으며 각각에 맞는 진공 펌프가 있습니다.

1. 저진공용 진공 펌프

저진공용으로는 다이어프램식 건식 펌프, 진동 피스톤식 건식 펌프, 회전 날개식 건식 펌프 등이 있습니다. 다이어프램형은 회전 날개형 건식 펌프와 같은 슬라이딩부가 없기 때문에 미립자가 발생하지 않아 깨끗한 진공을 얻을 수 있습니다. 흔들림 피스톤형은 구조가 간단하고 유지보수가 용이하다. 회전 날개형은 큰 배기 속도를 얻을 수 있습니다.

2. 중진공용 진공 펌프

중진공용으로는 스크롤형, 오일 회전형 등이 있습니다. 스크롤형은 많은 제품에서 2단 압축을 통해 효율을 확보하여 저진동, 저소음을 실현합니다. 오일 회전형은 이름에서 알 수 있듯이 오일로 윤활과 밀봉을 하기 때문에 효율이 좋고, 진공도의 안정성이 좋은 펌프입니다.

3. 고진공용 진공 펌프

고진공용으로는 2개의 로터를 회전시켜 흡입, 압축하는 루츠형(기계식 부스터) 진공펌프, 다단 루츠형 펌프를 일체화한 다단 루츠형 진공펌프, 구조가 간단하고 배기속도가 빠른 오일확산형 진공펌프 등이 있습니다. 또한 초고진공용이라고 불리는 터보 분자 펌프, 크라이오 펌프 등이 있습니다.

이처럼 다양한 종류의 진공펌프가 있기 때문에 그 특징과 특성을 잘 이해하고 용도에 맞는 진공펌프를 선택하는 것이 중요합니다.

진공 펌프 사용법

진공을 사용하는 설비에서는 도달 진공도, 배기 시간을 고려하여 진공 펌프를 선정합니다. 그러나 일반적으로 진공도가 높아질수록 배기 속도가 느려지고, 고진공용 펌프 중에는 대기압 상태에서는 사용할 수 없는 것이 있기 때문에 진공펌프 단독으로 사용하지 않고 조합하여 사용하는 경우가 있습니다.

예를 들어 ‘저진공에서 배기속도가 빠른 펌프’와 ‘고진공용 펌프’를 전환하여 병용하거나 동시에 사용함으로써 고진공에서도 어느 정도의 배기속도를 얻을 수 있습니다.

구체적인 예로는 오일 회전식으로 저진공 영역까지 진공을 끌어내어(조흡입), 이후 기계식 부스터 펌프로 전환하여 고진공까지 진공을 끌어내어(본흡입) 진공을 끌어내는 방법이 있습니다.

또한, 두 종류의 진공 펌프를 연결하여 중저진공용 펌프를 통해 대기압에서도 고진공용 펌프를 사용할 수 있도록 하는 방법도 있습니다.

진공 펌프의 기타 정보

진공 펌프의 오일

오일 회전식 진공 펌프는 올바르게 사용하면 안정적인 성능을 발휘하지만, 오일 관리가 중요합니다. 가스를 흡입하여 진공을 만드는 특성상, 흡입한 것 안에 있는 불순물(물 등)이 오일에 섞여 들어가기 마련입니다. 이러한 불순물이 오일의 성능을 저하시킵니다.

대부분의 오일 회전식 진공 펌프에는 가스 밸러스트라고 하는 휘발성 성분을 증발시키는 기능이 있으므로 정기적으로 가스 밸러스트를 하는 것이 좋습니다. 오일의 양에 대한 일상적인 점검, 정기적인 오일 교환도 중요하다. 또한, ‘오일을 오염시키기 쉬운 용도이지만 가격이 저렴해서 일단 오일 회전식 진공펌프를 설치했다’는 등 상황에 따라서는 비슷한 성능의 건식펌프로 교체하는 것도 의미가 있을 수 있습니다.

핸디터미널이란?

핸디터미널은 바코드나 2차원 코드로 기록된 데이터를 간편하게 수집할 수 있는 휴대성이 뛰어난 단말기입니다.

대형부터 소형까지 선택 가능하며, 바코드나 2차원 코드 외에 문자를 읽을 수 있는 문자 인식 기능을 사용할 수 있는 기종도 있습니다. 데이터 수집 이외의 기능으로는 데이터 송수신, 데이터 축적, 키 입력, 화면 표시 등이 제공되고 있습니다.

또한, 사용 현장 환경에 따라 약품 소독이 가능한 의료용, 방폭 구역에 특화된 방폭형, 냉동창고용 냉동형 등 다양한 종류가 있습니다.

핸디터미널의 사용 용도

핸디터미널은 데이터 수집을 손쉽게 할 수 있는 휴대용 단말기로 다음과 같은 다양한 업무용으로 활용됩니다.

• 운송업의 집하 및 화물 관리
  배송정보 송수신, 고객과의 소통, 내비게이션, 동선관리 등을 안드로이드가 탑재된 핸디터미널 1대로 실행할 수 있습니다.
• 물류업 입출고 관리
  대형 화면을 이용한 상품 진열대 정보 표시 및 창고 관리 시스템과의 연동으로 업무 효율화가 가능합니다.
• 제조업, 제약 분야 등의 원자재 및 공정 관리
  효율적이고 정확한 입력으로 실시간 공정관리가 가능합니다.
• 소매업 및 요식업의 주문 관리 및 자재 관리
  주문을 주방 및 백오피스와 실시간으로 공유하여 효율화 및 시간 단축이 가능합니다.
• 수도, 전기, 가스 검침 작업
  작업의 효율성과 개인정보 관리를 확실하게 할 수 있습니다.

핸디터미널의 원리

핸디터미널은 용도나 활용 장면에 따라 요구되는 기능과 사양은 크게 다르지만, 주로 데이터 판독, 화면 표시 및 조작, 통신의 기능으로 구성되며, 다음과 같은 원리가 활용됩니다.

1. 데이터 판독 기능

데이터 판독 기능은 상품에 부착된 바코드, QR코드 등의 2차원 코드, 문자 등을 레이저나 LED로 조사하여 바코드를 판독하고 일정한 규칙에 따라 숫자, 문자, 기호로 변환하는 기능입니다.

2. 화면 표시

화면 표시에는 주로 액정 디스플레이가 사용되며, CPU의 제어를 통해 문자, 그래프, 이미지 등을 표시합니다.

3. 조작 기능

조작 기능은 수량 등을 입력하는 키보드나 숫자 키패드 또는 화면과 일체화된 터치패널을 통해 이루어진다. 입력된 정보는 CPU에 의해 해독되어 문자, 숫자, 기호로 인식됩니다.

4. 통신 기능

통신 기능은 주로 무선랜이나 블루투스를 통해 이루어집니다. 인터넷이나 사내 네트워크를 통해 호스트 컴퓨터나 다른 단말기와 연결되며, 판독한 날짜와 시간, 상품 데이터 등이 단말기에 저장된 후 호스트 컴퓨터 등에 실시간으로 송수신됩니다.

핸디터미널을 선택하는 방법

핸디터미널은 다양한 모델이 출시되어 있습니다. 많은 모델 중에서 적합한 제품을 선택하기 위해서는 업무 내용, 사용 환경, 비용의 관점에서 선택해야 합니다.

1. 업무 내용

업무 내용에 따라 필요한 앱이 달라집니다. 대부분의 핸디터미널은 안드로이드 OS를 탑재하고 있지만, OS 버전에 따라 사용할 수 있는 앱이 달라집니다. 그러므로, 구매전 필요한 앱이 제공되고 있는지 확인해야 합니다.

또한, RFID 리더기나 무전기에 특화된 PTT 버튼이 필요한 등 특수한 요구사항도 검토해야 합니다.

2. 사용 환경

사용하는 현장 환경에 따라 의료용, 방폭형, 냉동형 등 특수한 환경 조건을 만족하는 모델이 필요할 수 있습니다.

3. 비용

예산과 비용 대비 효과로 산출된 비용도 중요한 고려 사항입니다. 핸디터미널의 구매 비용뿐만 아니라 유지보수 비용도 고려해서 계산해야 합니다.

핸디터미널의 기타 정보

핸디터미널과 핸디스캐너의 차이점

핸디터미널은 핸디스캐너에 비해 기능이 더 뛰어납니다. 핸디터미널은 다재다능하고 다양한 응용 범위가 있는 반면, 핸디스캐너는 단기능이지만 가격이 저렴하여 상품 POS 데이터 판독, 도서관 대출 데이터 판독 등에 사용되고 있습니다.

산업용 잉크젯 프린터란?

산업용 잉크젯 프린터는 기본적으로 민수용 잉크젯 프린터와 동일한 원리로 작동하며, 도트 형태의 잉크를 떨어뜨려서 인쇄하는 장치를 말합니다.

산업용 잉크젯 프린터와 민생용 잉크젯 프린터의 차이점은 사용 용도에 있습니다. 가정용은 문자나 사진 등을 종이에 인쇄하는 반면, 산업용 프린터는 바코드, 기한 등 제품 정보를 패키지에 인쇄하거나 종이가 아닌 다른 소재에도 인쇄할 수 있습니다.

이외에도 산업용 잉크젯 프린터는 CD, 병 등의 표면에 디자인을 입힐 수 있는 제품도 있습니다.

산업용 잉크젯 프린터의 사용 용도

산업용 잉크젯 프린터는 포스터, 간판 등을 제작하는 인쇄업이나 식품, 의약품, 산업용 제품 등을 제조하는 제조업 등에서 사용되고 있습니다. 또한, 의류 제조 시 인쇄를 하는 의류 산업 등에서도 유용하게 쓰입니다.

일반 잉크젯 프린터로 인쇄할 수 없는 재질의 기록 매체에 인쇄할 수 있는 것이 특징입니다. 예를 들어 유리, 수지, 고무, 금속, 판지, 목재, 천 등의 기록 매체에 인쇄가 가능합니다.

전자 부품과 같은 소형 기록매체부터 간판과 같은 대형 기록매체까지 다양한 크기의 기록매체에 인쇄를 할 수 있습니다. 곡면을 가진 입체적인 기록매체나 표면에 요철이 있는 기록매체 등에도 사용할 수 있습니다.

산업용 잉크젯 프린터의 원리

산업용 잉크젯 프린터는 크게 드롭 온 디맨드(DOD) 방식과 컨티뉴어스(CIJ) 방식으로 나뉩니다.

1. DOD 방식

DOD 방식은 필요할 때 필요한 양의 잉크를 필요한 만큼만 분사하여 인쇄하는 방식입니다. DOD 방식은 여러 개의 노즐에서 비휘발성 잉크를 토출하는 방식으로, 피에조 방식과 열 방식, 그리고 전자기 밸브 방식으로 나뉩니다.

• 피에조 방식
  피에조 방식은 노즐에 설치된 피에조(압전) 소자의 전기적 왜곡 현상을 이용하여 잉크를 떨어뜨리는 방식입니다. 피에조 방식의 장점은 피에조 소자의 전압 제어로 잉크의 토출량을 정밀하게 제어할 수 있다는 점과 열을 가하지 않기 때문에 헤드의 내구성이 높다는 점입니다.

  반면 단점은 노즐마다 피에조 소자가 필요하기 때문에 헤드의 구조가 복잡해지기 쉽고, 기포가 혼입되면 노즐이 막히기 쉽다는 점입니다.

• 열 방식
  열 방식에서는 잉크를 가열하여 기포를 발생시켜 잉크를 밀어내어 적하시키는 방식입니다. 열방식의 장점은 구조가 간단하고 소형화가 용이하다는 점과 인쇄 해상도를 높이기 쉽다는 점입니다.

  반면 단점은 잉크의 열 열화가 발생하기 쉬운 점, 열의 영향으로 헤드 수명이 짧다는 점, 잉크의 건조로 인해 노즐이 막히기 쉽다는 점입니다.

• 전자기 밸브 방식
  솔레노이드 밸브 방식은 펌프 등으로 잉크에 압력을 가한 상태에서 솔레노이드 밸브를 순간적으로 개방하여 잉크를 떨어뜨리는 방식입니다. 전자기 밸브 방식의 장점은 가압을 통해 잉크를 멀리 날릴 수 있다는 점입니다.

  반면 단점은 잉크 입자가 커져 인쇄 품질이 거칠어지기 쉽다는 점입니다.

2. CIJ 방식

CIJ 방식은 가압된 잉크를 프린터 내부에서 순환시키면서 적절한 타이밍에 노즐에서 토출시켜 인쇄하는 방식입니다. 단일 노즐에서 휘발성 잉크를 토출시키는데, CIJ 방식에서는 잉크가 지속적으로 순환하기 때문에 건조성이 우수한 휘발성 잉크를 사용할 수 있습니다.

산업용 잉크젯 프린터의 구조

1. DOD 방식

잉크를 분사하는 헤드와 헤드가 탑재된 캐리지, 캐리지를 주 주사 방향으로 이동시키는 메커니즘, 기록매체를 부 주사 방향으로 이동시키는 메커니즘을 갖춘 프린터가 주류입니다. 인쇄 시 주 주사 방향으로의 캐리지 이동과 부 주사 방향으로의 기록 매체 이동을 번갈아 가며 진행합니다.

2. CIJ 방식

기록매체 이송장치에 고정되는 헤드를 갖추고 있습니다. 이송장치에 의해 이송되는 기록매체에 인쇄를 합니다.

HMI란?

HMI는 컴퓨터를 내장하여 프로그램을 도입할 수 있는 디스플레이 및 조작 기기입니다.

대부분 터치패널 형태의 제품입니다. 표시와 조작뿐만 아니라 통신 기능이나 로깅 기능을 가진 제품도 다양하게 판매되고 있습니다.

내부 프로그램은 대부분 프로그래머블 표시기 제조업체가 판매하는 전용 소프트웨어를 이용하여 개발합니다.

HMI의 사용 용도

HMI는 일상생활에서 산업 분야까지 다양한 용도로 사용된다. 다음은 HMI 표시기의 사용 용도의 예시 입니다.

• 자판기
• 주유소 주유기
• ATM 등 상용기기
• 배기가스 측정기
• 공장 자동화 설비
• 자동차와 버스의 카 내비게이션
• 선박의 네비게이션 장치

가장 먼저 익숙한 용도로는 ATM을 꼽을 수 있습니다. 터치패널에 푸시 버튼과 안내를 표시하여 조작을 용이하게 합니다.

산업용으로 프로그래머블 컨트롤러(PLC) 등의 제어기기와 연결하여 기계장치의 정보를 표시하는 용도로 사용됩니다. 필요에 따라 조작이 가능한 것이 일반적입니다.

HMI의 원리

HMI는 크게 표시 기능, 조작 기능, 내부 제어 기능으로 구성됩니다.

1. 표시 기능

표시 기능은 디스플레이에 화면을 표시하는 기능입니다. 기계 장비의 상태 및 작동 방법 안내를 표시합니다. 기계장치의 경우 간단한 계통도와 함께 램프나 미터를 표시하여 운전 관리를 보조합니다.

2. 조작 기능

조작 기능은 터치패널 위를 손가락으로 눌러서 조작할 수 있는 기능입니다. 디스플레이에 조작 버튼을 표시하도록 프로그래밍하면 필요에 따라 버튼 조작이 가능합니다. 버튼을 누르면 컴퓨터가 이를 감지하여 제어기기에 피드백을 줍니다.

3. 내부 제어 기능

내부 제어 기능은 상태 모니터링 및 로깅을 수행하는 기능입니다. 최근에는 통신 및 네트워크 기능을 갖춘 제품도 판매되고 있습니다.

HMI의 기타 정보

1. HMI 사용법

HMI의 프로그래밍을 위해서는 제조사가 판매하는 인디케이터용 편집 소프트웨어가 필요합니다. 편집할 때는 소프트웨어 구입을 고려합니다.

또한 프로그래머블 표시기는 연산 처리를 하는 CPU가 별도로 존재하는 경우가 많으며, CPU와 프로그래머블 표시기를 연결하는 신호 케이블은 대부분 국제 표준인 경우가 많습니다. 국제 표준이기 때문에 CPU와 프로그래머블 인디케이터를 각각 다른 제조사의 제품을 사용할 수 있는 경우가 있습니다.

아래는 사용되는 통신방식의 일례입니다.

• RS232C
  RS232C 신호가 가장 오래전부터 사용된 시리얼 통신입니다. 전송 가능 거리는 15m 이내로 비교적 단거리 통신이라고 할 수 있습니다. 연결 가능 대수도 CPU와 표시기가 1:1로만 사용 가능합니다.
• RS422
  RS422 신호는 최대 1200m까지 전송할 수 있으며, RS232C의 상위 호환이 가능한 시리얼 통신입니다. 단, 연결 가능 대수는 CPU와 표시기가 총 10대까지입니다.
• RS485
  RS485 신호는 RS422 신호의 상위 호환되는 시리얼 통신입니다. 전송은 그대로 유지하면서 연결 가능 대수가 더 많다는 장점이 있습니다.
• Ethernet
  최근 프로그래머블 표시기의 통신 방식은 이더넷(LAN) 통신이 주류를 이루고 있는데, 이더넷 통신은 PC 등을 유선으로 인터넷에 연결할 때에도 사용되는 통신 방식이며, 연결 가능 대수가 사실상 무제한입니다. PC나 인터넷과 직접 상시 연결이 가능하다는 장점이 있습니다.

단, LAN 케이블의 최대 전송 가능 거리는 100m입니다. 고층 빌딩 등에서 네트워크를 구성할 때는 HUB 등을 통해 중계하는 방식을 사용합니다. 중계지점을 설치하기 어려운 넓은 공장 등에서는 미디어 컨버터를 사용하여 LAN 신호를 광신호로 변환하여 전송합니다.

2. HMI의 영문 표기

프로그래머블 디스플레이를 번역기에 걸면 ‘Programmable display’가 되지만, 영어 표현으로는 HMI(human machine interface)라고 부르는 것이 일반적입니다.

HMI의 의미는 ‘인간과 기계의 정보 교환을 위한 장치’이며, 컴퓨터에서 말하는 마우스, 키보드, 디스플레이도 HMI에 포함됩니다.

전계 강도 측정기란?

전계강도계(영어: field intensity meter)는 전계의 강도를 측정하는 계측기입니다.

주로 라디오나 텔레비전 등이 수신하는 전파 강도 측정이나 전자기기가 발생시키는 전파를 측정하는 데 사용됩니다. 최근에는 전파를 발산하는 전자기기가 많이 활용되고 있습니다.

전자기기 간 전파 간섭과 전파의 인체 영향에 대한 위험이 증가하고 있어 정확한 전계강도를 측정할 수 있는 전계강도계의 필요성도 높아지고 있습니다.

전계강도계 사용 용도

전계강도계는 전파의 강도를 측정할 수 있기 때문에 전파를 수신하는 기기의 설치 위치 조사나 전파를 출력하는 기기의 안전성 검사 등에 사용되고 있습니다.

전파를 수신하는 기기의 설치 위치 조사에서는 TV 방송을 수신하기 위한 안테나 설치를 위한 조사 및 TV 방송의 수신 장애가 발생하는 경우의 조사에 유용합니다. 최근에는 WiFi 전파의 강도 측정이 증가하고 있습니다.

전파를 출력하는 기기의 안전성 검사에서는 전파를 발생시키는 기기의 전파 간섭 및 전자기장의 생체 안전에 대한 방어 지침, 전파의 인체에 미치는 영향의 위험을 줄이기 위한 검사에 활용됩니다.

전계강도계의 원리

전파의 세기를 측정하는 방법은 이득이 알려진 안테나에 유도된 전압을 전계강도계로 측정하는 것이 일반적입니다. 측정한 값은 안테나의 실효 길이가 1m인 안테나로 환산하고, 단위는 [dBμV/m]로 표시합니다.

1. 공간의 전파 강도

전계강도계는 용도에 따라 측정 방법에 차이가 있습니다. 단순히 공간 내 전파 강도를 측정하기 위해서는 피측정 기기에 전계 프로브를 대고 측정합니다. 전계 프로브는 EO 변조소자(전기광학 변조소자)를 사용하여 전파의 강도를 감지하는 것이 일반적이다.

전계가 없는 상태에서 전계 프로브에 설치된 광원에서 입력된 빛은 광섬유를 통과하여 EO 결정에서 반사된다. 그리고 다른 광섬유를 통과하여 출력됩니다.

전하가 존재하면 EO 결정은 빛의 굴절률을 변화시켜 출력되는 빛은 입력된 빛과 다른 굴절률로 변조된다. 변조된 빛을 광검출기에 의해 강도 정보로 변환하여 전계강도계는 전계의 강도를 측정한다.

2. 인체의 전파 흡수

인체의 전파 흡수 효율 등을 측정하기 위해서는 측정 장비와 전계 프로브 사이에 팬텀이라는 장치를 끼워 넣어야 합니다.

팬텀은 인체와 동일한 전기적 특성을 가지고 있습니다. 전계 강도계의 전계 프로브는 광섬유와 EO 결정, 이를 덮는 유리관으로 구성되며, EO 결정은 존재하는 전기장에 따라 빛의 굴절률이 변하는 EO 효과를 가지며, 변조 신호를 감지하는 것은 광검출기입니다.

전계 강도계 기타 정보

1. 전계 강도계 키트

시중에서 판매되는 저렴한 조립식 전계강도계와 제조업체에서 판매하는 전계강도계의 가장 큰 차이점은 성능, 편의성, 범용성에서 큰 차이가 있습니다. 예를 들어, 저가형 키트의 경우, 디스플레이는 아날로그 지침기 입니다.

반면, 메이커 제품의 전계강도계는 디스플레이가 컬러 LCD이거나, 얻은 데이터를 메모리로 저장할 수 있고, 다른 기기와 통신 연결이 가능하기도 합니다. 따라서 전계강도계 키트는 교육용이나 일시적으로 사용하는 용도로만 사용해야 한다고 할 수 있습니다.

2. 전계강도계 앱

최근에는 와이파이 신호의 강도를 전계강도계 앱으로 측정할 수 있게 되었다. 단, 설정에 약간의 주의가 필요합니다. 무선 네트워크를 설정하면 커버리지가 거의 변하지 않습니다.

하지만 가구나 벽 등을 통과할 때 신호가 약해집니다. 따라서 주변의 다른 무선 네트워크로 인한 간섭도 마찬가지이며, 와이파이가 소스인 라우터에서 멀어질수록 점차 약해집니다.

사용자가 강력한 신호를 얻을 수 있다면 빠른 페이지 로딩이 가능하고, 빠른 다운로드가 가능합니다. 필요한 곳에서 라우터가 강한 신호를 발신하기 위해서는 라우터의 위치를 잘 선택해 최상의 결과를 얻을 수 있도록 설정하는 것이 중요합니다.

최근에는 라우터 무선 범위의 시각적 지도를 표시하고 다른 와이파이 네트워크에 대한 정보와 와이파이 신호의 전계 강도를 표시하는 앱이 있습니다. 무선 네트워크의 신호 강도를 편리한 히트맵으로 시각화하여 라우터 설치 위치를 결정하는 데 도움을 줍니다.