물류 자동화 영역에서 1톤급 이상의 물건을 이송할 수 있는 AGV가 시장의 주류를 이룸에 따라 최근 대용량 저전압 서보모터 및 서보드라이브에 대한 기술 요구가 증가하고 있다. 이 같은 시장의 흐름에 맞춰 (주)모터114는 글로벌 AGV 시장의 기술 이슈에 대응 가능한 양질의 솔루션을 제안하고 있다. 본지에서는 (주)모터114 기술연구소 전용철 상무의 도움을 받아 표준화된 제품이 없어 AC서보모터로 대응해야 했던 국내 AGV 설계자들에게 문제를 해결할 수 있는 대안을 제시한다.
리드샤인의 저전압 일체형 서보모터(왼쪽)와 대용량 저전압 서보모터(오른쪽)(사진. 모터114)
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대용량 저전압 서보모터 니즈 증가
스마트팩토리를 구성하는 여러 요소 중 하나로서 공정 내 물류 자동화에 대한 관심이 높아지고 있다. 제조 공정에서 물류 자동화를 실현하기 위한 핵심인 AGV 플랫폼의 경우 배터리로 구동하기 때문에 전력을 절감하면서도 높은 정밀도를 구현할 수 있는 저전압 서보모터를 사용하는 것이 적합하다.
최근 AGV 동향을 살펴보면 인력의 노후화, 대형 물류창고 등에 대응할 수 있는 가반하중 1톤급의 AGV에 대한 수요가 급격히 증가하고 있다. 1톤 이상 고 가반하중 AGV에 대한 수요가 대세로 부상하면서 750W나 1㎾, 나아가 1.5㎾ 수준의 대용량 모터 및 해당 모터에 대응 가능한 드라이브가 요구되고 있다.
그러나 국내에서는 이전까지 1톤급 AGV에 대한 수요가 크지 않았기 때문에 AGV를 겨냥한 대부분의 국산 저전압 서보모터 제품군들이 200/400W급에 국한돼 있다. 이 같은 이유로 AGV 설계자들은 고가반하중 AGV 니즈에 대응 가능한 새로운 대용량의 저전압 서보모터 및 서보드라이브 제품군 확보에 나서고 있다.
대용량 저전압 서보모터 선정 시 고려사항
대용량 저전압 서보모터 및 서보드라이브 대한 니즈의 증가와 국산 제품의 부재에 따라 AGV 설계 엔지니어들은 해당 솔루션을 제공할 수 있는 여러 해외 브랜드의 제품군들을 모색하기 시작했다. 그러나 국내 엔지니어들에게 익숙한 유명 해외 브랜드들의 경우 대용량 저전압 서보 제품군을 보유하고 있으나 서보모터 또는 서보드라이브를 별개로 공급하는 경우가 많고, 수급이 원활하지 않아 긴 납기를 감수해야 한다는 문제점이 있다.
2022 KOREA PACK에서 모터114가 공개한 리드샤인의 대용량 저전압 서보 신제품들(사진. 로봇기술)
대부분의 서보모터와 서보드라이브는 동일한 메이커의 제품을 사용하는 것이 호환성 측면에서 매우 유리하다. 단순히 용량을 기준으로 각기 다른 브랜드의 서보모터와 서보드라이브를 선택했을 때 경우 튜닝에 소요되는 인력과 시간, 그리고 A/S에 대한 부담이 크고, 실제 AGV 플랫폼을 구축했을 때 퍼포먼스 또한 만족스럽지 못한 경우가 많다. 반면 동일한 브랜드에서 출시된 서보모터와 서보드라이브는 이 같은 문제를 최소화할 수 있다.
가령 (주)모터114(이하 모터114)가 공급하는 리드샤인의 경우 최근 1.5㎾까지의 대용량 저전압 서보모터와 여기에 대응할 수 있는 고정격(30~60A)의 서보드라이브를 함께 공급함으로써 1톤 이상의 고가반하중 AGV에 최적화된 구동 시스템을 제안한다.
대용량 저전압 서보모터에 대응 가능한 트윈 서보드라이브
AGV 구동 모듈에 있어 대용량 저전압 서보모터가 요구됨에 따라 종래에 AGV 플랫폼 설계에 사용돼 오던 트윈(2Channel) 서보드라이브에 대한 대용량화 니즈도 발생하고 있다.
AGV용 구동 모듈의 중요한 기술적 이슈 중 하나는 협소한 공간에서 작업을 진행할 수 있도록 콤팩트하게 설계하면서도 플랫폼의 무게를 최소화해 배터리 효율을 증가시키는 것이다. 트윈 서보드라이브는 하나의 서보드라이브로 2축을 제어함으로써 AGV 휠의 방향이나 스티어링을 제어한다. 두 대를 탑재해야 했던 서보드라이브를 하나만 탑재하면서 부피나 중량을 절감하고, 이 외에도 관련 배선이나 노이즈 개선 등의 다양한 문제를 한 번에 해결할 수 있는 것이 트윈 서보드라이브의 장점이다.
대용량 저전압 서보모터용 트윈 서보드라이버(사진. 로봇기술)
국내의 경우 트윈 서보드라이브 또한 앞서 언급했던 수요 부재의 이유로 400W급의 소형 저전압 서보모터에 대응할 수 있는 제품들이 주류를 이루고 있다. 이에 리드샤인은 2축을 동시에 제어할 수 있는 정격 30A 대용량 저전압 트윈 서보드라이브 제품군을 출시했다. 1㎾의 대용량 저전압 서보모터에 대응할 수 있는 이 트윈 서보드라이브 영역은 이 시장에서 경험과 노하우가 없는 업체에서 쉽게 대응하기 어려운 분야이다.
세계 시장의 니즈 ‘AGV 안전 대책’
국내를 넘어 글로벌 시장에서 영향력을 키우기 위해서는 세계 각국의 고객사들의 요구에 귀를 기울일 필요가 있다.
현재 전 세계 AGV 업계의 핵심 기술 이슈 중 하나는 만에 하나 발생할 수 있는 AGV 사고로부터 작업자의 안전을 보장할 수 있는 AGV 안전 기술을 확보하는 것이다.
AGV 도입이 활발한 미국과 독일에 판매 법인을 둔 리드샤인은 이 같은 글로벌 AGV 업계의 니즈에 민감하게 반응함에 따라 최근 출시된 신제품들에 STO(Safety Torque Off) 기능을 모두 탑재하고 있다.
전원 장치에서 모터로 전달되는 전기 신호를 차단함으로써 모터에 토크가 작동하지 않도록 하는 STO 기능은 제어 데이터를 손상시키거나 시스템의 기계적 오류를 일으키지 않으면서 안전하게 정지된 시스템에 대한 후처리를 진행할 수 있다. 가령 작업자가 AGV로 인한 협착 사고 상황에 놓였을 때, AGV 구동 모듈 시스템의 전원 자체가 오프된다면 작업자가 협착된 상황에서 AGV의 모터와 감속기가 고정된 상태 그대로 멈추게 되는 문제점이 있다. 반면 STO 기능은 휠 모듈의 토크만 오프되기 때문에 직접 밀거나 당겨 AGV를 이동시키는 것이 가능하다.
구동시스템 또한 AC시스템에서 DC시스템으로 전환됨에 따라 고효율화와 세이프티 요구를 충족할 수 있다.
리드샤인은 신규 제품군들은 STO 기능을 모두 탑재하고 있다. (사진. 로봇기술)
통신 기능을 지니는 저전압 서보 솔루션
이전까지는 AGV가 라인트레이싱을 통해 간단한 물류 이송 작업을 수행하는 수준에 머물렀다면, 스마트팩토리 도입이 가속화되는 현재는 점차 AGV와 상위단과의 통신이 중요해지는 시점이 도래하고 있다. 이에 따라 CANopen, RS485와 같은 통신 지원이 가능한 AGV용 서보드라이브가 필요하며, 향후 통신 지원이 가능한 서보드라이브가 AGV 분야에서 주류가 될 것으로 예상된다. 리드샤인 또한 신규 제품 라인업에 해당 통신을 지원하는 기능들을 탑재하고 있다.
필자
(주)모터114 기술연구소 전용철 상무
