月: 2023年11月

분광기란

분광기란 다양한 파장의 빛이 혼합된 합성광 중에서 측정하고자 하는 파장의 빛의 강도만을 측정하기 위해 빛의 성분을 분리하는 장치입니다.

최근에는 분리된 빛의 검출기를 일체화한 것도 많으며, 빛의 분리부터 검출 메커니즘까지를 통틀어 분광기라고 부르기도 합니다.

분광기의 사용 용도

분광기는 반사광과 투과광을 막론하고, 가시광선뿐만 아니라 전파에서 방사선에 이르기까지 다양한 파장대의 광원(선원)을 분광할 수 있기 때문에 모든 산업 및 연구 현장에서 사용됩니다.

분석화학 분야에서는 태양광이나 플라즈마 발광 강도를 측정하기 위해 사용되며, 재료의 반사율 등 광학적인 성질을 평가하는 장면에서도 사용됩니다.

또한, 레이저 등의 광원을 사용하는 제품 검사 라인에서 반사광 등 임의의 파장을 검출하는 품질 관리 라인에 의식하지 않고도 내장되어 있는 경우가 많습니다.

분광기의 원리

일반적으로 광원을 분광하기 위해서는 먼저 빛의 형상이 필요합니다.

슬릿이라는 틈새에 광원을 통과시켜 빛의 해상도를 설정한 후, 렌즈나 거울로 만든 콜리메이터를 통해 광원을 평행광화합니다.

이 평행광을 분광소자에 입사시킴으로써 분광이 가능합니다. 분광소자에는 빛의 회절 현상을 이용한 회절 격자형과 빛의 굴절 현상을 이용한 프리즘형이 있습니다.

회절격자형은 분광소자 표면에 일정한 간격으로 새겨진 회절격자에 의한 빛의 반사를 이용하여 분광하기 때문에 회절패턴을 변경하면 검출할 수 있는 빛의 파장과 해상도가 달라집니다.

회절격자형 분광기의 원리를 그림으로 설명하겠습니다.

회절격자에는 투과형과 반사형이 있는데, 그림 1은 반사형 회절격자의 개념도를 나타낸 것입니다. 다양한 파장의 빛을 포함하는 광원(백색광)의 평행광을 회절격자에 입사시키면 여러 개의 격자 즉 격자형 구조 부분(G1, G2…) 의 각 위치에서 넓은 각도 방향으로 반사광의 회절이 발생합니다. 여기서 빛의 간섭이 발생하여 각 격자에서 유래한 반사광의 광로차(dsinθ)가 소정의 조건(파장λ의 정수배)을 만족하는 각도(θ) 방향에 대해 특정 파장λ만 강화된 단색광이 입사하게 됩니다.

이렇게 회절 격자에 따라 서로 다른 파장이 서로 다른 각도로 분산(무지개 모양으로 분리)됩니다(그림 2 참조).

또한, 그림 2에 나타낸 슬릿을 이용하여 분산된 반사광 중 특정 파장의 단색광만을 추출할 수 있습니다. 이것이 회절 격자형 분광기의 원리입니다. 회절 격자를 회전시키면, 추출하는 빛의 파장을 변화시킬 수도 있습니다.

분광기의 구조

분광기 선택 방법

검출기 일체형 분광기를 사용하는 경우, 측정하는 광원의 파장에 적합한 것을 선택해야 합니다.

예를 들어, 자외선부터 근적외선까지의 범위의 광원이라면 CCD로 충분하지만, 그 이상의 장파장 광원을 검출하려면 InGaAs 타입의 검출기가 필요합니다.

또한 측정 원리에서도 언급했듯이 회절 격자형 분광기는 회절 패턴에 따라 검출할 수 있는 파장이 결정되기 때문에 원하는 파장에 적합한 것을 선택해야 합니다.

프리즘형은 프리즘의 성질에 따라 분해능이 결정되지만, 빛의 강도 손실이 없다는 특징이 있으므로 용도에 따라 구분하여 사용하는 것이 좋습니다.

분광기 사용법

분광기를 사용한 분석기기의 사용법은 일반적으로 다음과 같은 순서로 진행됩니다.

1. 측정할 물질과 측정 파장대를 결정합니다.
2. 측정하고자 하는 파장에 맞는 분광기를 선택합니다.
3. 물질에 빛을 비추어 원하는 파장을 분광합니다.
4. 원하는 빛을 센서에 넣어 신호를 감지합니다.
5. 얻어진 신호를 스펙트럼으로 변환합니다.

실험실에서 사용하는 고가의 장비라면 마이클슨 간섭계라고 불리는 분광 부분에서 특정 빛의 파장을 자동으로 감지합니다. 휴대가 가능한 소형 기기에서도 물질을 투과, 반사한 빛을 교환 가능한 분광기를 통과시켜 원하는 파장을 검출할 수 있습니다.

얻어진 파장은 센서(검출기)로 들어가 각 파장별로 신호로 검출됩니다. 이 신호는 스펙트럼이라는 파형의 파형으로 변환되고, 이 스펙트럼을 분석하여 물질의 상태를 분석합니다.

분광기 실험 예시

분광기를 이용한 실험은 여러 가지가 있는데, 측정하는 파장에 따라 다양한 예가 있습니다.

예를 들어 단파장 쪽에서 각 파장대별 실험 예시를 살펴보면 다음과 같습니다.

• X선 분광기는 물질 표면에 X선을 쪼여 그 반사광을 분광기에 통과시켜 표면의 조성을 파악합니다.
• 자외선 및 가시광선 분광기는 물질에 빛을 투과시켜 대상의 성분과 함유량을 파악합니다.
• 적외선 분광기는 분자 간의 결합에 빛을 비추어 물질의 구조를 파악합니다.

이처럼 분광기의 파장대에 따라 얻을 수 있는 정보가 달라집니다.

분광기에서 얻을 수 있는 스펙트럼

분광기를 사용하는 목적은 미지의 또는 알려진 물질로부터 정보를 습득하여 분석을 통해 물질의 상태를 파악하는 것입니다. 그 분석에 사용되는 것이 분광기에서 최종적으로 얻어지는 스펙트럼이라는 파형도입니다.

분광기에서 얻을 수 있는 스펙트럼에는 다음과 같은 예가 있습니다. 알고자 하는 정보를 먼저 정의하여 적절한 분광기를 선택하고 스펙트럼을 습득하는 것이 중요합니다.

X선 분광기는 측정되는 특성 X선 피크에서 원자를 식별합니다.
자외선 및 가시광선 분광기는 빛을 시료에 투과시켰을 때 여기되는 전자의 에너지 차이를 스펙트럼으로 검출합니다.
적외선 분광기는 원자 사이를 연결하는 결합 사이의 진동 에너지를 스펙트럼으로 검출합니다.

오토콜리메이터란?

오토콜리메이터(영어: autockllimater)는 빛의 직진성을 이용하여 측정 대상물의 미세한 각도 변위 등을 측정하는 광학기기입니다.

비접촉으로 각도 등을 측정할 수 있으며, 일반적으로 광학계나 기계계에서 부품의 위치를 조정하거나 왜곡을 측정하는 데 사용됩니다.

오토콜리메이터의 사용 용도

오토콜리메이터는 정밀한 각도 측정뿐만 아니라 평행도, 직진도, 광축, 정렬 등의 검사 및 조정에 사용됩니다.

1. 공작기계 베드 및 로봇 가공장치의 직진도 측정

평면 거울이 고정된 대를 안내면을 따라 미끄러지게 하여 평면 거울에 의한 십자선 상의 이동량으로 직진도를 환산합니다.

2. 광학창이나 쐐기면 등 단면의 평행도 측정

하나의 레이저 빔을 투과시켜 동축상의 두 면 사이의 평행도 측정이 가능합니다. 유리판 등은 표면과 뒷면 두 면의 반사광의 각도 차이를 측정하여 평행도를 측정합니다.

3. 직각도 측정

옵티컬 스퀘어(Optical Square)라는 오각형 프리즘을 사용하여 빛을 굴절시켜 측정할 수 있습니다.

4. 회전판의 회전각 측정

다면거울을 이용하여 회전판이나 분할판의 분할 정밀도를 측정합니다.

5. 탄성편 처짐 측정

탄성편에 반사경을 고정하고 오토 콜리메이터로 관찰하면 미세한 변화량을 측정할 수 있습니다.

6. 광축 조정

천체망원경 등 광축이 맞으면 오토콜리메이터의 시야 내에서 주경 중심 마크가 여러 겹으로 겹쳐 보입니다.

7. 광학 제품 검사

디스크나 웨이퍼의 휨이나 뒤틀림을 측정하고, 다각형 거울의 정밀도를 측정합니다.

오토콜리메이터의 원리

오토콜리메이터의 측정은 레이저 빛의 직진성과 렌즈의 집광 원리를 이용합니다. 먼저 광원으로 반도체 레이저가 주로 사용되며, 1차 렌즈에서 레이저를 평행광으로 변환합니다. 이 평행광을 2차측 렌즈에 통과시켜 초점으로 결상시킵니다.

이 경우, 반사광은 광로 중간에서 하프 미러에 의해 분광되어 CCD 등의 수광소자에 도달하여 결상하는 구조입니다. 만약 대상물이 조사된 레이저 빛에 대해 기울어짐 없이 설치되어 있다면, 반사광에 의한 상은 입사광과 완벽하게 일치합니다. 반면, 대상물이 기울어져 있는 경우에는 어긋나게 결상되기 때문에 어긋남의 정도에 따라 어긋남의 각도를 결정할 수 있습니다.

오토콜리메이터의 기타 정보

1. 미러 설치

오토 콜리메이터 내부에는 측정 원리와는 직접적인 관련이 없는 많은 거울이 내장되어 있습니다. 오토 콜리메이터의 광학계를 모두 직렬로 배치하면 광로만큼의 장치 크기가 필요합니다.

많은 오토콜리메이터는 장치 크기를 줄이기 위해 여러 개의 반사 거울을 설치하는 경우가 대부분입니다.

2. 오토콜리메이터로 측정할 수 있는 기하 공차

오토 콜리메이터를 사용하면 직선이나 평면으로 정의할 수 있는 기하 공차를 구할 수 있습니다. 오토 콜리메이터는 광원과 떨어진 위치에 설치한 거울의 반사광이 광축에서 벗어나는 것을 이용하여 거울의 기울기를 측정합니다.

거울의 각도를 변위로 치환하여 계산함으로써 측정점별 요철을 측정할 수 있습니다. 시작 위치를 0으로 설정하고 측정 지점별 변위를 플롯하여 직진도를 구할 수 있습니다.

오토 콜리메이터를 사용하여 다른 선으로 직진도를 구하는 것을 반복하면, 플롯된 점은 선에서 면을 그릴 수 있어 평탄도를 측정할 수 있습니다. 오토 콜리메이터의 위치나 거울을 고정하는 방법을工夫하면 측정 결과를 경사도나 직각도까지 발전시킬 수 있습니다. 단, 진원도나 원통도 등 곡선이나 곡면을 이용해 정의하는 것은 측정이 어렵습니다.

3. 오토콜리메이터의 단점

오토콜리메이터는 광원이 렌즈의 초점 위치에 있지 않을 경우, 정확한 결상을 할 수 없어 측정 오차, 관찰 상의 초점이 어긋나는 문제가 있습니다. 이 광원 위치의 오차는 콜리메이터 렌즈의 초점 거리에 대해 0.1% 이하의 엄격한 정확도가 필요합니다.

이 위치 조정이 매우 까다롭기 때문에 오토콜리메이터에는 조리개를 이용한 스폿 직경으로 위치 조정이 가능한 것, 나이프 엣지를 이용한 것 등 다양한 방법으로 위치 조정이 가능합니다.

DC 파워 릴레이란?

DC 파워 릴레이는 직류 전원을 사용하여 접점 출력을 발신하는 릴레이입니다.

일반적인 릴레이는 교류 전원을 사용하지만, 직류 전원을 사용하는 경우에는 다이오드를 연결하는 등 특수한 설계가 필요하다. 고전압과 전류를 다루는 산업 분야에서 널리 사용됩니다.

DC 전력 계전기는 직류 전원을 사용하는 많은 분야에서 필수적인 장비입니다. 높은 신뢰성이 요구되는 분야에서 수요가 증가하고 있습니다.

DC 전력 계전기의 사용 용도

DC 전력 계전기는 다양한 산업 장비에 사용됩니다. 특히 연료전지 열병합발전 시스템이나 태양광 발전 시설에서는 전력 제어를 위해 필수적인 기기입니다. 풍력발전 플랜트 등에서도 발전기와 전력망의 계통연계 제어 등에 사용됩니다.

전기자동차나 하이브리드 자동차에도 필수적인 장비입니다. 현대의 전기자동차는 고전압 배터리를 사용하기 때문에 DC 파워 릴레이로 전력을 제어한다. 충전소 및 배터리의 충전 관리에 사용되기도 합니다.

철도도 DC 전력 계전기를 사용하는 시스템 중 하나입니다. 특히 국내에서는 노면전차나 통근열차가 직류로 구동되기 때문에 차량-조명 제어, 통신 시스템 등에 활용됩니다.

DC 파워 릴레이의 원리

DC 파워 릴레이 동작의 원동력은 전류가 코일을 통과할 때 발생하는 자기력입니다. 일반 릴레이와 마찬가지로 코일, 가동절편, 접점, 케이싱 등으로 구성되어 있습니다. 코일에 직류 전원을 공급하여 가동 절편을 끌어당겨 부속된 접점을 개폐합니다.

또한, DC 파워 릴레이에는 서지 흡수 다이오드 등의 보호 장치가 내장되어 있는 것이 특징입니다. 릴레이 동작 시 역기전력이나 회로 내 스위칭 노이즈 등의 고주파 신호를 흡수하고, 다이오드 내부에서 발생하는 줄 열을 통해 이들 신호를 분산시켜 릴레이를 보호합니다.

대형 DC 파워 릴레이의 경우 열전도율이 높은 가압 가스가 들어있는 용기 안에 강한 자기장을 발생시키는 영구 자석, 2개의 단자에서 뻗어 있는 고정 접점과 스프링에 의해 움직이는 가동 접점으로 구성되는 경우가 있습니다. 용기는 아크가 외부로 누출되지 않도록 방폭성이 높은 재질로 구성되며, 가압 가스가 누출되지 않는 밀폐성이 높은 용기가 사용됩니다.

DC 전력 계전기의 종류

DC 전력 계전기에는 여러 종류가 있습니다.

1. 개폐 수에 따른 분류

접점 등의 개폐 수에 따라 종류가 나뉘며, 1극 2투(SPDT), 2극 2투(DPDT) 등의 종류가 있습니다. 극수나 투수가 많을수록 범용성이 높지만, 가격이 비싸집니다. 이들은 전류가 흐르는 경로를 전환하여 전기 회로를 제어합니다.

2. 출력 구조에 따른 분류

출력 구조에 따라 기계식 릴레이와 솔리드 스테이트 릴레이가 있습니다. 솔리드 스테이트 릴레이는 반도체 소자를 사용하여 물리적 접점 대신 스위칭을 하는 릴레이입니다.

기계식 계전기에 비해 동작 속도가 빠르고 수명이 길어 고속 동작이 필요한 부하에 적합하며, MOSFET이라는 반도체 소자를 DC 전력 계전기로 사용할 수도 있습니다.

MOSFET은 트랜지스터를 사용하여 스위칭을 하는 릴레이로, 손실이 적고 동작 속도가 빠른 것이 특징입니다.

DC 전력 계전기 선택 방법

DC 전력 계전기를 선택할 때 용량, 동작 속도, 소비 전력 등을 고려해야 합니다.

1. 용량

용량은 계전기가 제어할 수 있는 전류나 전압의 상한선으로, 초과하면 계전기가 손상될 수 있습니다. 사용하는 부하 장치 등에 따라 적절하게 선택하는 것이 중요합니다.

2. 동작 속도

전압에는 접점부에 인가할 수 있는 상한 전압과 코일의 정격 전압이 존재하며, 각각 상황에 따라 선택해야 합니다. 릴레이의 동작 속도도 중요한 요소입니다. 파워 릴레이는 물리적으로 접점을 개폐하기 때문에 동작 속도가 느리다는 단점이 있습니다. 고속 동작이 필요한 경우에는 다른 장비를 선택해야 합니다.

3. 소비 전력

코일로 인한 전력 소비가 크기 때문에 릴레이 용량을 최소화하여 전력 소비를 줄이는 것이 중요합니다.

고주파 케이블이란?

고주파 케이블은 고주파를 이용하는 기기 간의 연결에 사용하는 케이블입니다.

보통 내부 도체 주위를 감싸듯 절연체가 배치되어 있고, 이를 둘러싸듯 동심원 형태로 외부 도체가 배치된 구조입니다. 또한, 피복이라는 피복이 씌워져 있습니다.

고주파 케이블의 사용 용도

고주파 케이블은 고주파를 이용하는 기기의 연결에 이용되기 때문에 고주파 대역의 전파를 발신하는 TV나 인터넷의 발신기기와 그 모듈 사이에 많이 사용되고 있습니다. 또한, 전자레인지나 플라즈마 발생장치 등의 장치 본체와 전원 공급장치 간의 연결도 좋은 용도 중 하나입니다.

반도체 분야 등 정밀 엔지니어링 분야에서는 플라즈마 반응을 많이 이용하고 있습니다. 플라즈마 발생장치와 함께 고주파 케이블은 현대사회에서 없어서는 안 될 존재입니다.

고주파 케이블의 원리

고주파 케이블은 내부 도체라고 불리는 구리선이 중심을 관통하고, 이 내부 도체 주위를 감싸듯 절연체가 배치되어 있으며, 이를 둘러싸듯 동심원으로 외부 도체가 배치되어 있는 구조입니다. 또한 시스라는 피복이 씌워져 있습니다. 즉, 내부 도체에 의해 고주파 신호가 전달되고 있습니다.

고주파 신호의 전송 효율은 내부 도체의 외경과 외부 도체의 내경 비율과 도체 사이에 삽입된 절연체의 유전율에 따라 결정됩니다. 따라서 고주파 케이블의 특성은 외부에서 보이는 외관이 아니라 내부 구조에 의해 결정된다는 것을 명심해야 합니다.

또한, 고주파 케이블은 고주파 신호를 발생 전원에서 각 모듈로 안정적이고 효율적으로 전송해야 하며, 외부 노이즈의 영향을 최대한 억제해야 합니다. 이러한 노이즈 대책은 외부 도체가 차폐 역할을 합니다.

고주파 신호를 효율적으로 전송하기 위해서는 내부 도체의 외경과 외부 도체의 내경 비율이 케이블 전 영역에 걸쳐 동심원으로 유지되어야 합니다. 케이블을 구부리면 내부 도체 외경과 외부 도체 내경의 비율이 깨질 수 있습니다. 따라서 고주파 케이블에서는 한계 굴곡 반경을 지정하여 내부 도체 외경과 외부 도체 내경의 비율이 유지되도록 하고 있습니다.

고주파 케이블의 종류

고주파 신호의 전송에는 일반적으로 고주파용 동축 케이블이 많이 사용됩니다. 고주파 케이블의 사용 용도는 대표적인 안테나로 수신한 신호를 TV나 레코더로 전송하는 경우, 특성 임피던스가 75Ω인 고주파용 동축 케이블이 주류를 이루고 있습니다.

고주파용 동축 케이블은 제품 번호로 용도를 알 수 있는데, 예를 들어 아래와 같이 ‘5D-2V’, ‘S7C-FB’ 등의 제품 번호가 붙어 있습니다. 이 숫자와 문자는 크기와 재질을 나타내며, 위의 두 종류는 다음과 같습니다.

1. 5D-2V
5 : 외부 도체 외경 5mm
D: 특성 임피던스 50Ω
S: 절연체가 PE (반투명)
V: 외부 도체는 단일 도체 편조
2. S-7C-FB
S: 위성방송 대응 Satellite의 머리글자 (DIGITAL로 표기하기도 합니다.)
7: 외부 도체의 개략 외경 7mm
C: 특성 임피던스 75Ω
F: 절연체가 발포 PE (흰색)
B: 알루미늄 호일 테이프가 부착된 편조선

고주파 동축 케이블은 구조상 케이블이 굵어질수록 내부 도체와 외부 도체 사이의 간격이 커집니다. 그리고 특정 주파수를 넘어가면 특성 임피던스가 변화하여 손실이 증가하는 현상이 발생합니다. 이 주파수를 한계 주파수라고 하며, 이 주파수보다 낮은 주파수에서 사용해야 합니다.

케이블이 굵을수록 한계 주파수가 작아지기 때문에 수 GHz 이상의 초고주파수 전송에는 얇은 케이블로 동축 구조의 외부 도체가 동관으로 되어 있는 반강체 케이블이 사용됩니다.

고주파 케이블의 기타 정보

고주파 케이블의 커넥터

고주파용 동축 케이블에는 다양한 커넥터가 있으므로 용도에 따라 최적의 커넥터를 선택하는 것이 중요합니다. 요구되는 주파수와 전력을 중심으로 임피던스, 전송 손실 및 배선 형태 등을 고려하여 어떤 종류를 사용할지 결정됩니다.

이에 맞는 커넥터를 선정하면 연결부의 임피던스 난잡함이나 동축 외부 도체의 편조 붕괴로 인한 불필요한 반사 등을 방지할 수 있습니다. 또한, 연결 대상의 형상이나 탈부착이 많은지 등 연결 방법도 고려하여 최적의 커넥터를 선정하는 것이 중요합니다.

전류계란?

전류계(영어: ammeter)는 전류의 크기를 측정하기 위한 전기 계측기입니다. 내부 전기 저항의 작은 측정기이며, 측정할 부분의 회로를 분리하고 그 사이에 전류계를 직렬로 연결합니다. 전류계 내부에는 회로에 저저항이 삽입되어 있으며, 그 저항의 양단 전압을 측정하여 전류 값으로 환산합니다.

큰 전류를 측정할 때는 분류기 또는 변류기를 사용합니다. 전류계는 크게 직류 전류계와 교류 전류계로 나뉜다. 전류계의 표시 형식에는 지침으로 읽는 아날로그 방식과 디지털 표시 방식이 있습니다.

산업용에서는 멀티미터나 클램프미터보다 정확도가 높고 미세한 전류를 측정할 수 있는 전류계가 활용되고 있습니다.

전류계의 사용 용도

전류계는 전기를 사용하는 곳에서 실험실적으로 정밀하게 측정하는 경우와 제어반 등에 모니터로 전류계를 고정하는 경우가 있습니다. 또한 간단하게 테스터를 사용하여 전류를 체크하는 경우도 있습니다. 멀티미터나 클램프 미터 등에 있는 전류계를 사용하여 주택이나 건축물의 배전, 송전 확인에 사용되고 있습니다.

자동차 계기판에 직류 전류계가 장착된 것이 있다. 양극이면 배터리가 충전 중이고, 음극이면 배터리가 방전되고 있음을 알 수 있습니다. 공장 설비, 건축물, 발전 설비 등의 배전반에 전류계를 설치하는 것이 일반적이다. 학교의 과학 실험에서는 전류를 측정하는 방법을 가르친다. 실험실에서는 전류를 정밀하게 측정하는 경우가 많습니다.

또한 미세한 전류로 도금이나 표면처리 시에는 미세한 전류의 측정이 필요하기 때문에 미세 전류계나 적산 전류계가 활용되고 있습니다.

전류계의 원리

전류계는 회로에 직렬로 연결하여 사용합니다. 바늘로 표시하는 아날로그식 전류계는 내부 코일에 흐르는 전류에 의해 받는 자기장의 변화에 따라 영구 자석의 바늘이 움직여 전류 값을 가리키는 방식으로 측정합니다. 직류 전류계는 이동식 코일형이며, 영구 자석과 코일로 구성된다. 큰 전류를 측정할 때는 전류의 일부분을 빼내어 측정하기 위해 분류기를 사용합니다.

교류용 전류계는 주로 이동식 철편형 계측기가 사용되며, 45~65Hz 정도의 상용 주파수를 측정하는 데 사용됩니다. 전류를 측정할 때 연결 단자 부분의 전압 강하 및 발열과 자기장 발생으로 인한 지시 오차 등이 발생합니다. 일정보다 큰 전류를 측정하면 오차가 커집니다. 전류의 측정 정확도를 높이기 위해 직류에서는 변류기가, 교류에서는 계측용 변류기가 사용됩니다.

디지털 표시 전류계는 분류기, 전류 감지 저항기, 교류 전류 센서 등을 사용합니다. 그리고 양단의 미세 전압을 디지털화하여 전류 측정값으로 사용합니다. 또한, 도금 현장 등에서는 적산 전류계를 사용하는 방법이 사용되고 있습니다. 일정 시간 동안 흐르는 전류를 적산하여 측정할 수 있습니다.

전류계의 기타 정보

1. 전류계의 사용방법과 주의점

전류계는 회로 내 특정 지점에 흐르는 전류를 측정하는 측정기입니다. 내부 저항이 낮아 회로에 흐르는 전류에 영향을 주지 않도록 만들어져 있습니다. 전류계를 연결할 때는 전류를 측정하고자 하는 회로에 전류계를 직렬로 연결한다. 회로의 전위가 높은 쪽을 전류계의 +쪽에 연결하고, 회로의 전위가 낮은 쪽을 전류계의 -쪽에 연결합니다.

전류계의 -측 단자는 일반적으로 여러 개가 있습니다. 측정 범위를 알고 있는 경우 적절한 범위를 선택하지만, 모르는 경우 큰 범위에서 시작하여 적절한 범위까지 떨어뜨립니다. 작은 범위에서 측정하면 범위보다 큰 전류가 흐를 때 전류계가 파손될 수 있기 때문입니다. 또한, 전류계는 내부적으로 퓨즈로 보호되어 있는 것도 있습니다.

비슷한 계측기에 전압계가 있습니다. 전압계는 회로에 병렬로 연결하여 두 지점 사이의 전압을 측정합니다. 전류계로 전압을 측정하는 방식으로 연결하면 전원을 단락시키는 것과 같기 때문에 매우 위험하기 때문에 주의해야 합니다.

2. 멀티미터

멀티미터 또는 테스터라는 편리한 계측기가 있습니다. 전류뿐만 아니라 교류, 직류에 관계없이 전류, 전압, 저항 등 기본적인 전기적 특성을 측정할 수 있습니다. 디지털식과 아날로그식이 있습니다. 주로 핸디형으로 휴대하고 다니면서 간편하게 사용할 수 있습니다.

전류는 계측기 내부에 있는 미세 저항의 양단 전압을 측정하여 전류로 환산하여 표시합니다. 직류 전압은 두 개의 프로브 사이의 전압을 증폭 또는 감쇠기를 통해 감쇠시켜 전압을 표시합니다. 교류 전압은 정류 회로를 통해 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여 전압을 표시합니다.

전류 발생기란?

전류 발생기는 전자기기 등의 전기적 측정을 위해 일정한 정전류를 발생시키는 장치입니다.

제품으로는 전압전류 발생기로 출시되는 경우가 많습니다. 일정한 전류를 계속 흘려야 하기 때문에 부하 저항이 변해도 정전류를 흘릴 수 있도록 탑재된 연산 증폭기나 기준 전압 IC에 의해 전류의 크기를 제어합니다.

전류 발생기 중에는 큰 전류를 흘려 대규모 전기 설비의 측정 등을 할 수 있는 전류 발생기도 있습니다.

전류 발생기의 사용 용도

전류 발생기는 반도체 소자나 전자기기, 전자부품의 전기적 특성 평가 및 측정 등의 용도가 주를 이룹니다. 또한, 큰 전류를 발생시킬 수 있는 전류 발생기는 차단기 등의 차단 동작 확인, 퓨즈 용단 검사, 변전 설비 평가 등의 용도로도 사용됩니다.

전류계나 전압계가 장착된 제품이 많아, 높은 정밀도로 측정 대상의 전기적 특성을 측정할 수 있습니다. 장비 선정 시에는 대응하는 전압과 전류의 크기, 측정 정확도, 안전성 등 각종 사양을 꼼꼼히 따져봐야 합니다.

전류 발생기의 원리

전류 발생기의 원리는 부하의 임피던스 값에 의존하지 않는 정전류 발생 회로를 구성하기 위해 연산 증폭기와 기준 전압 회로에 의한 부귀환 회로를 활용하여 발생되는 전류 값을 기준 전압(Ref 전압)과 내부 저항값으로 결정한다는 점에 있습니다.

정전류를 발생시키기 위한 회로에서 많이 사용되는 것이 부귀환 회로에서 연산 증폭기의 입력 단자가 0V가 되는 가상 단락을 성립시키는 회로입니다. 가상 단락을 성립시키는 회로에는 보통 흡입형과 토출형이 있습니다.

1. 흡입형

흡입형은 외부에서 트랜지스터에 전류를 흡입하도록 정전류 발생 회로에 전류를 흘려보내고, 연산 증폭기와 접지를 이용하여 가상 단락 회로를 만드는 방식입니다.

2. 토출형

토출형은 전류 발생기 회로에서 트랜지스터를 이용하여 증폭시켜 토출하도록 외부로 전류를 흘려보내어 가상 단락을 성립시키는 방식입니다.

모두 연산 증폭기에 인가되는 Ref 전압을 내부 저항으로 나눈 값으로 전류값이 결정되기 때문에 부하 임피던스에 의존하지 않고 전류값은 저항으로 그 값을 조절할 수 있습니다.

전류발생기의 기타 정보

1. 전류발생기와 계장 설비

계장설비 분야에서 표준적으로 사용되는 4-20mA 및 1-5V는 아날로그 신호의 일종으로 센서(변환기)의 출력 신호 또는 조절기, 시퀀서 등의 제어 신호로 폭넓게 사용되고 있습니다.

예를 들어, 밸브의 개도를 예로 들면, 개도계의 출력 신호는 다음과 같습니다.

• 밸브 개도 0%: 4mA 또는 1V
• 밸브 개도 100%: 20mA 또는 5V

즉, 계측값이 0일 때 4mA 또는 1V를 출력하고 계측값이 100일 때 20mA 또는 5V를 출력한다는 뜻입니다. 신호의 표준화 및 통일을 통해 계측 기기 간 신호 전달이 가능합니다.

계측값이 0일 때 4mA를 출력하게 하는 이유는 전선이 끊어졌는지 여부를 판단하기 위함입니다. 즉, 4mA의 전류가 흐르면서 0을 지시하는 것인지, 아니면 전선이 중간에 끊어져 0을 지시하는 것인지 판단하기 위함입니다. 광각형 지시계에서는 4mA에서 0을 나타내며, 단선되어 전류가 흐르지 않는 경우 0 이하를 나타내도록 만들어져 있습니다.

2. 계장설비 평가 시 노이즈 대책

전압으로 신호를 보내면 전압 강하가 발생하여 측정 오차의 요인이 되지만, 전류로 신호를 보내면 전압 강하가 발생하지 않기 때문에 장거리 전송에 적합합니다.

그 외 다른 계측기기의 입력이 1-5V인 경우 250옴의 저항을 삽입하면 쉽게 전압 신호로 변환할 수 있는 것이 전류 신호의 특징입니다. 반대로 단점으로는 노이즈의 영향을 받기 쉬워 측정값에 오차가 발생할 수 있습니다.

노이즈 대책으로는 차폐 케이블 사용, 노이즈 필터 설치, 접지 방법 등을 고려하여 노이즈의 영향을 최소화하는 것이 효과적입니다. 또한, 4-20mA의 신호로 루프 회로를 형성하고 있는 경우, 단선되면 루프 전체에 영향을 미친다는 점을 들 수 있습니다. 이는 직렬 회로이기 때문입니다. 아이솔레이터를 사용하는 것도 한 가지 방법입니다.

무반향 챔버이란?

무반향 챔버은 외부에서 내부로 전자파를 투과시키지 않고, 내부에서 발생한 전자파를 반사시키지 않고 외부로 누출시키지 않도록 전자파 차폐재로 덮은 상자 형태의 전자파 차폐 장치를 말합니다.

비슷한 기능을 가진 것으로 무향실이 있는데, 이쪽은 이름 그대로 전자파를 차폐하는 방으로 매우 규모가 큰 시설입니다. 반면, 무반향 챔버은 이보다 더 작고 가격도 저렴합니다.

무반향 챔버은 전자파나 고주파 관련 측정기를 덮어주는 것, 측정 대상물을 수납할 수 있는 상자 형태의 것, 제품에 따라서는 휴대할 수 있는 제품도 판매되고 있습니다.

무반향 챔버의 사용 용도

무반향 챔버은 외부의 전자파 영향을 받지 않은 상태에서 무선 시스템 평가를 실시하고자 하는 경우, 개발 중 미인증된 주파수 신호의 전자파를 외부에서 측정하고자 하는 경우 등에 널리 사용되고 있습니다. 모바일 네트워크, 무선랜, RFID 등 무선통신을 이용한 시스템이나 관련 제품 개발 시에는 시험 시 충분한 주의가 필요합니다.

시험 단계에서는 개발 중인 제품은 기술기준 적합성 인증을 받지 않은 상태이기 때문에 신호 전파가 외부로 유출될 경우 전파법 위반이 되기 때문이다. 전파 암실은 이러한 상황을 방지하기 위해 사용됩니다. 또한, 반대로 외부에서 사용 중인 전파의 영향을 제거한 측정 목적으로도 활용됩니다.

무반향 챔버에서도 비슷한 목적을 달성할 수 있지만, 무반향 챔버 설치는 매우 고가의 상장소도 필요하기 때문에 시험할 대상이 크지 않다면 전파 암실이 더 도입하기 쉽습니다.

무반향 챔버의 원리

무반향 챔버의 원리는 암실 내부를 전파흡수체라는 전자파를 흡수하는 물질로 덮어 평가 시 그 영향을 배제할 수 있도록 하는 데 있습니다. 무반향 챔버은 내외부의 전자파를 차단하는 것은 물론, 시험 목적으로 사용할 때는 내부에서 전자파가 반사되지 않아야 합니다.

따라서 무반향 챔버 내부는 전파 흡수체로 덮여 있는 것이 특징입니다. 전파흡수체의 재질은 페라이트를 소결한 것, 페라이트 입자나 탄소를 우레탄 수지 등에 섞어 만든 것 등이 사용됩니다. 이 때 넓은 주파수 대역에서 전파 흡수를 실현하기 위해 페라이트나 카본의 농도에 그라데이션을 넣습니다.

그러나 실제로 도장을 통해 그라데이션을 구현하는 것은 제조 비용 측면에서 현실적이지 않습니다. 그래서 피라미드형 구조로 가공하여 이를 배열함으로써 흡수재를 여러 층으로 적층한 효과를 얻고 있습니다.

따라서 무반향 챔버이나 무반향 챔버의 내부 벽은 이러한 입체적인 기하학적 형상을 하고 있습니다. 전파 흡수재의 차폐 특성에 따라 피라미드 산의 높이를 달리함으로써 흡수할 수 있는 전자파의 주파수 등을 조절할 수 있습니다.

무반향 챔버의 기타 정보

1. 무반향 챔버에서 취급하는 주파수 대역

무반향 챔버에서 차폐 가능한 주파수 대역은 일반적으로 많이 취급하는 마이크로파 대역의 Low Band 대역인 700MHz부터 Sub6GHz의 6GHz까지 취급하는 것이 많지만, 밀리파 대역의 30GHz 정도까지 평가 가능한 기종도 있습니다.

높은 주파수는 비교적 대응이 가능하지만, 낮은 주파수는 그 파장이 길기 때문에 소형화와의 양립을 위해서는 높은 기술력이 필요합니다. 내부 전파흡수체의 형태와 소재를 고안하고, 여러 개의 흡수체를 조합하여 각 사마다 차폐 주파수의 광대역화를 꾀하고 있습니다.

2. 무반향 챔버의 성능 지표

무반향 챔버의 성능 지표는 전파를 차폐할 수 있는 주파수와 그 전자파의 차폐(차폐)를 의미하는 반사 감쇠량이 대표적입니다. 기준으로는 반사 감쇠량(절대값) 10dB에서는 거의 효과가 없으며, 20dB에서 최소한의 차폐 효과가 있다고 할 수 있습니다.

평균값은 30~60dB이며, 이 수준은 휴대폰이 그 전파를 인지하지 못하고 권외로 취급되는 수준입니다. 따라서 원하는 전파 주파수에서 60dB의 차폐 효과가 성능 지표의 기준이 됩니다. 또한, 전파 암실 내부에서 차폐 효과의 성능 지표인 반사 감쇠량의 분포 값이 크게 달라지는 것도 바람직하지 않은 상태입니다.

실제로 안테나를 내부에 수납하여 전파의 지향성 분포에서 바람직한 편차가 억제된 반사 감쇠량 분포가 될 수 있도록 각 제조사에서 전파 흡수체 배치에 창의적인 노력을 기울이고 있습니다.

전압계란?

전압계는 측정 대상의 두 지점 사이의 전압을 측정하는 장치입니다. 크게 디지털 전압계와 아날로그 전압계로 구분됩니다. 디지털 전압계는 A/D 컨버터로 입력 전압을 디지털 값으로 변환하여 수치로 표시하는 것으로, 높은 정확도로 측정할 수 있습니다.

반면 아날로그 전압계는 전류계와 분압기를 결합한 것으로, 미터의 지침 위치로 전압값을 대략적으로 파악할 수 있다는 특징이 있습니다. 또한 교류 전압계는 보통 교류를 정류회로에서 직류로 변환하여 그 전압을 측정하여 표시하지만, 왜곡파의 측정은 정현파에 비해 정확도가 떨어집니다.

전압계의 사용 용도

전압계의 사용 용도는 제조 라인의 조정 및 검사, 각종 설비의 가동 상태 모니터링, 센서와 결합하여 온도 및 습도 측정 등 매우 다양합니다.

전압계는 기종별로 측정 전압 범위가 정해져 있으므로 사용 목적에 따라 적절한 기종을 선택해야 합니다. 또한 측정 대상에 따라 전압계의 입력 임피던스가 회로 동작에 영향을 미쳐 측정 오차가 발생할 수 있으므로 충분한 고려가 필요합니다.

특히 정확한 측정을 요구하는 경우에는 한 자리 수 높은 측정 정밀도를 가진 전압계를 선택하는 등, 전압계에 대한 요구 성능을 명확히 하고 그에 맞는 제품을 채택하는 것이 중요합니다.

전압계의 원리

디지털 전압계와 아날로그 전압계의 작동 원리를 설명합니다.

1. 디지털 전압계

디지털 전압계는 입력 변환부, A/D 컨버터, 표시부로 구성됩니다. 입력변환부는 증폭기와 전압분압기로 구성되어 있으며, 두 지점 사이의 피측정 전압이 A/D 컨버터의 입력 전압 범위 내에서 적절한 전압이 되도록 조정해야 합니다.

즉, A/D 컨버터가 고정밀도의 디지털 값으로 변환할 수 있도록 피측정 전압이 작으면 증폭기로 증폭하고, 피측정 전압이 높으면 분압기로 분압합니다. 또한 A/D 컨버터에서 변환된 디지털 값은 앰프와 분압기에 의한 영향을 변환한 후 표시부에 전압값으로 표시합니다.

또한 입력 변환부의 입력 임피던스를 비교적 높게 설정할 수 있기 때문에 전압계가 연결되는 회로에 미치는 영향이 적어 고정밀도의 전압 측정이 가능합니다.

2. 아날로그 전압계

아날로그 전압계는 전류계와 분압기로 구성되어 있습니다. 측정하고자 하는 두 지점에 전압계의 프로브를 연결하면 두 지점 사이의 전압을 전압계의 저항값과 전류계의 내부 저항값의 합으로 나눈 전류가 전류계로 흐릅니다. 그 전류값에 따라 계량기 바늘이 흔들리는데, 계량기 바늘이 나타내는 것은 전류값에 전압분압기의 저항값과 전류계의 내부 저항값의 합을 곱한 전압값이 됩니다.

또한 미터 눈금을 육안으로 판독할 수 있는 것은 전체 눈금의 1% 정도이며, 측정 정확도는 0.1% 이하의 오차로 측정할 수 있는 디지털 전압계에 비해 현저히 떨어집니다. 또한 아날로그 전압계에 사용되는 전류계는 주로 영구자석을 이용한 이동식 코일형이지만, 전자석을 이용한 이동식 철편형도 일부 용도에 사용되고 있습니다. 이동식 철편형은 교류의 실효값을 정류회로를 거치지 않고 측정할 수 있다는 장점이 있습니다.

전압계 사용법

전압계를 피측정 회로에 병렬로 연결하여 전압을 측정할 수 있습니다. 직류 전압을 측정하는 경우, 전위가 높은 쪽에 Hi 단자의 프로브를 대고 전위가 낮은 쪽에 Lo 단자의 프로브를 대면 Lo 단자의 전위를 기준으로 한 Hi 단자의 전압이 표시됩니다. 아날로그 직류 전압계에서는 Hi 단자에 저전위 측을, Lo 단자에 고전위 측을 연결하면 미터가 역방향으로 구동되어 파손될 수 있으므로 주의해야 합니다.

한편 교류 전압 측정에서는 디지털 전압계도 아날로그 전압계도 정류 회로를 통해 직류 전압으로 변환하기 때문에 Hi 단자나 Lo 단자를 의식할 필요가 없습니다. 고전압 측정 시에도 아날로그 전압계는 주의가 필요합니다. 측정 범위를 초과하는 전압이 인가되면 계량기 지침이 흔들릴 뿐만 아니라 큰 전류가 흐르면서 계량기 자체가 소손될 수 있습니다.

측정 대상 회로의 전압 값을 알 수 없는 경우, 일단 최대 전압 범위에서 측정하여 적절한 측정 범위를 확인한 후, 해당 측정 범위로 전환하여 다시 측정하도록 주의하여야 합니다. 디지털 전압계는 입력 변환부가 고전압을 견딜 수 있도록 설계되어 있고, 또한 자동으로 적절한 범위로 설정하는 오토레인지 기능을 갖추고 있기 때문에, 피측정 전압이 전압계의 최대 정격을 초과하지 않는 한 아날로그 전압계와 같은 확인 절차가 필요하지 않습니다.

CNC 이미지 치수 측정 시스템이란?

CNC 이미지 치수 측정 시스템이란 측정 대상물을 CCD 카메라로 확대하여 치수, 형상, 표면 성질을 관찰하기 위한 시스템 중 컴퓨터에 의해 수치 제어되어 자동 측정하는 시스템입니다.

측정 대상물이나 CCD 카메라를 임의의 위치로 고속, 고정밀도로 이동시킬 수 있을 뿐만 아니라 비접촉으로 측정하기 때문에 측정 대상물을 손상시킬 염려가 없습니다. 또한, 레이저와 영상처리를 통한 오토포커스로 고정밀 초점이 가능하며, 영상처리를 통해 육안으로 관찰할 수 없는 흠집이나 결함 등을 찾아낼 수 있습니다.

CNC 이미지 치수 측정 시스템의 사용 용도

CNC 이미지 치수 측정 시스템의 사용 용도는 연속적인 자동 측정을 고속, 고정밀로 수행하는 것입니다. 기판의 패턴 측정, 전자부품 측정 등 극미세하고 동일한 패턴이 연속적으로 나타나는 측정에 적합합니다.

동일한 패턴의 연속은 사람이 측정할 때 어디를 측정했는지 알 수 없는 혼란과 피로를 유발하기 때문에, 항상 동일한 동작을 정밀하게 수행하는 CNC 이미지 치수 측정 시스템은 반도체 제조 라인에서 필수적인 요소입니다. 또한, 사람에 의한 측정에서는 미세한 위치 정렬의 편차가 오차에 큰 영향을 미치기 때문에 수동 측정에 적합하지 않은 제품에도 적합합니다.

CNC 이미지 치수 측정 시스템의 원리

CNC 이미지 치수 측정 시스템은 CCD 카메라로 측정 대상을 확대하여 치수, 형상, 표면 성질을 관찰하는 것으로, CCD 카메라로 얻은 이미지를 표시하는 장치와 이미지에서 치수나 표면 성질을 측정하거나 이미지 자체를 가공하는 시스템이 필수적입니다.

측정 시스템의 제어부터 이미지 처리까지 전용 어플리케이션을 설치한 PC에서 하는 것이 일반적이며, CNC 이미지 치수 측정 시스템의 설치 및 사용은 온도관리가 가능한 전용 측정실을 마련하는 것이 필요합니다. 이는 장비의 높은 정밀도와 측정 대상의 미세함으로 인해 온도 변화가 측정 오차에 미치는 영향이 크기 때문입니다.

CNC 이미지 치수 측정 시스템은 수동으로 조작할 수도 있지만, 대부분 전용 컨트롤러 또는 PC의 애플리케이션 소프트웨어를 통해 조작합니다. 빠른 응답성과 고정밀 위치결정을 위해 스테핑 모터와 볼스크류를 조합한 메커니즘에 디지털 스케일로 좌표를 읽고 피드백 제어를 하고 있습니다.

CNC 이미지 치수 측정 시스템의 기타 정보

1. CNC 제어

CNC 제어란 ‘Computer Numerical Control’의 약자로 컴퓨터를 이용하여 공작기계 등을 제어하는 것을 말합니다. 이동 방향, 이동 속도 등 기계의 움직임을 프로그래밍으로 자동화함으로써 고정밀, 고속의 동작을 실현할 수 있습니다.

CNC 제어에서는 G코드와 M코드라는 두 가지 프로그램 언어를 사용하여 작성하는데, G코드에서는 위치 결정 등의 가공, 동작 조건과 순서를 기술하고, M코드는 G코드를 보조하는 역할을 합니다.

2. CCD 카메라의 구성

CNC 영상판단 시스템에도 사용되는 CCD 카메라는 크게 마이크로 렌즈, 컬러필터, 포토다이오드로 구성되어 있으며, 각 부품은 아래와 같은 역할을 합니다.

마이크로 렌즈

렌즈를 통과한 빛을 효율적으로 포토다이오드에 전달하기 위해 집광하는 역할을 합니다.

컬러 필터

빛의 색을 RGB(적색, 녹색, 청색) 또는 CMY(청록색, 자홍색, 황색)로 분해하여 포토다이오드에 전달합니다.

포토다이오드

빛을 받으면 전하를 발생시키는 광전변환을 하여 전하를 수직 및 수평으로 전달합니다. 전달된 전하가 CCD의 출력부에서 전하량을 전압으로 변환하여 픽셀 단위로 이미지 출력됩니다.

각 포토다이오드에 R, G, B를 할당하기 때문에 해상도는 원래 CCD 화소수의 1/3 정도로 떨어집니다. 영상처리 엔진이 보완하여 원래의 화소수만큼의 이미지로 완성합니다. 합성 처리를 하지 않고 포토다이오드에서 추출한 데이터를 그대로 저장한 것이 RAW 형식입니다.

다이캐스팅 머신이란?

다이캐스팅 머신은 금속이나 합금을 고속으로 녹여 금형에 부어 주조하는 장비를 말합니다.

다이캐스팅 머신은 높은 정밀도로 동일한 형상의 제품을 대량 생산할 수 있어 작업자의 부담을 줄일 수 있습니다. 또한 저융점 금속이 쉽게 녹아 금형에 주입되기 때문에 알루미늄이나 아연과 같은 저융점 금속을 사용할 때 효과적입니다.

그러나 내화 금속에 다이캐스팅 기계를 사용하는 것은 어렵기 때문에 다른 방법으로 주조해야 합니다. 또한, 다이캐스팅 기계로 주조하면 제품 표면이 매우 매끄러워 연마 공정을 생략할 수 있다는 장점이 있습니다.

연마 공정을 생략하면 제품 생산 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.

다이캐스팅 머신의 사용 용도

다이캐스팅 기계는 다양한 산업 분야에서 사용되고 있습니다. 자동차 부품, 전자제품, 건축자재 등의 제조가 대표적입니다. 최근에는 친환경 소재를 사용하여 제품의 폐기물을 줄이고 지속가능성을 높일 수 있는 다이캐스팅 기계도 개발되고 있습니다.

1. 자동차 부품

자동차 부품에서는 엔진 블록, 실린더 헤드 등의 부품부터 엠블럼, 도어 핸들 등 세세한 장식물까지 다양한 부품의 제조에 사용되고 있습니다. 특히 가볍고 강성이 높은 알루미늄 합금을 사용함으로써 차량의 연비 향상과 안전성을 높일 수 있습니다.

2. 전자기기

전자기기에서는 스마트폰, 태블릿PC, 디지털 카메라 등에 사용되는 금속 부품의 제조에 사용됩니다. 예를 들어, 카메라의 렌즈 홀더, 셔터 버튼, 스마트폰의 알루미늄 프레임 등이 있습니다.

3. 건축 자재

건축 자재에서는 문고리, 손잡이, 셔터 경첩, 건물 외관을 장식하는 커튼월, 파사드 패널 등 소형에서 대형의 복잡한 형상을 가진 부품의 제조에 사용됩니다.

다이캐스팅 기계의 원리

다이캐스팅 기계로 제품을 만드는 원리는 형상에 맞는 금형을 만들어 액체 금속을 부어 넣는 것으로 이루어집니다. 다이캐스팅 기계에서는 유압을 이용한 피스톤을 사용하기 때문에 일정 이상의 압력이 필요합니다.

다이캐스팅 기계에 연결된 금형에 알루미늄 합금과 같은 액체 금속, 즉 용탕을 붓습니다. 용탕이 주입된 금형에는 내부 압력이 가해지기 때문에 금형이 밀착되지 않으면 용탕이 금형 틈새로 새어나올 수 있으므로 주의해야 합니다.

예를 들어, 주조 중 다이캐스팅 기계는 고압으로 금형을 누르는 등의 조치를 취합니다. 금형에 주입된 액체 금속이 냉각되면 금형 모양에 맞게 경화된 제품이 완성됩니다.

다이캐스팅 기계의 종류

다이캐스팅 기계는 크게 두 가지 종류로 나뉩니다.

1. 핫 챔버 방식

핫챔버 방식은 용탕을 주입하는 사출부와 용탕 저장로가 일체형으로 되어 있으며, 사출부가 항상 가열되어 있다고 해서 붙여진 이름입니다. 사출부가 상시 가열되어 있기 때문에 안전과 부품 내구성 측면에서 용융 온도가 낮은 재료의 주조에 사용됩니다. 용탕을 효율적으로 주입할 수 있는 것이 큰 장점입니다.

2. 콜드 챔버 방식

콜드 챔버 방식은 용탕을 주입하는 사출부와 용탕의 저장로가 분리되어 있어 사출부가 상시 가열되지 않기 때문에 붙여진 이름입니다. 용탕 저장로가 독립되어 있기 때문에 용융 온도가 높은 재료의 주조에 사용되며, 하나의 제품을 만들 때마다 용탕을 주입해야 하므로 제조 시간이 길어지는 경향이 있습니다.

다이캐스팅 기계에 대한 기타 정보

다이캐스팅 기계의 금형

다이캐스팅 기계의 금형은 주로 형상 결정과 온도 변화의 역할을 합니다.

1. 형상 결정

제품은 금형에 따라 제조되기 때문에 제품의 큰 모양과 미세한 모양, 작은 홈과 구멍까지 모두 금형에 의해 결정됩니다. 금형의 형상 결정의 정확도는 제품의 품질과 직결되기 때문에 중요한 포인트입니다.

제품 형태와 한 번에 몇 개의 제품을 생산할 것인지에 따라 용탕을 주입하는 게이트의 위치와 금형 내 용탕의 흐름을 결정합니다. 금형이 방해하여 제품을 꺼낼 수 없는 경우, 금형을 비스듬히 이동시키는 장치를 추가하거나 유압실린더를 밀어내어 제품을 꺼낼 수 있습니다.

2. 온도 변화

다이캐스팅 제품은 용탕을 식혀서 굳히는 방식으로 제조됩니다. 제품의 품질을 좌우하는 금형은 다이캐스팅 기계에서 매우 중요한 부품입니다. 또한, 금형 제작에는 수개월의 시간이 소요되며, 금형 제작에 소요되는 비용은 제조업에서 큰 비중을 차지합니다.

양산 중 금형에 결함이 발생하거나 손상이 발생하면 생산을 중단해야 합니다. 생산 능력의 현저한 저하와 함께 금형 유지보수 비용도 별도로 발생하므로 주의해야 합니다.