최근 탄소 중립과 관련해 기업에 에너지 절약에 대한 요구가 이어지는 가운데, IAI(아이에이아이)에서는 전동 액추에이터를 사용함에 따른 에너지 저감 효과와 방법을 제공하고 있다. 기본적으로 전기 에너지를 사용하고 있는 전동 액추에이터는 구동 시에 소비하는 에너지 외 위치결정 후 즉, 정지 상태에서도 사용 모터나 환경에 따라 그 정도는 다르지만 에너지의 소비가 발생하게 된다. 다음은 IAI에서 제공하고 있는 정지 시의 에너지 절약 기능에 대해서 소개한다.

 

사진. 아이에이코리아

 

1. 정지 시 전류 억제 기능 
본 기능은 위치결정 완료 후 정지(대기)시에 발생하는 전류를 억제하는 설정으로, 통상의 정지 시 발생하는 전류에 비해 약 50% 정도의 소비 전력량을 줄일 수 있다. 해당 기능은 파라미터 설정에서 ‘정지 시 전류 억제 설정’을 유효로 설정하는 것만으로도 가능하며 정지 상태에서는 현재 위치를 유지할 수 있을 정도로 전류를 최소한으로 억제한다. 이때 돌발적으로 외력이 가해졌을 경우, 자동으로 전류치를 올려 원위치로 되돌리는 움직임을 하게 된다. 

 

‘정지 시 전류 억제 설정 기능’에 따른 에너지 절약 정도 예시 / 사진. 아이에이코리아

 

2. 자동 서보 OFF 기능
본 기능은 앞서 소개한 ‘정지 시 전류 억제 기능’ 보다 더 적극적인 에너지 저감 방식으로, 서보 모터를 사용하는 액추에이터의 정지 중 전력 소비량을 줄이기 위한 방식이다.

일반적으로 서보 모터는 정지 시에 많은 소비 전력을 소비하지 않지만 정지 시간이 길어지는 경우에서의 에너지 소비는 불가피하다. 이 기능을 설정하면 정지 후에는 자동으로 서보를 OFF한다. 이후 다음 위치 결정이 내려지면 자동으로 서보를 ON하고 위치 결정을 실행하기 때문에 별도 ON/OFF 관리가 요구되지 않는다. 아울러 정지 시 유지 전류가 흐르지 않아 에너지 소비를 줄일 수 있고 대기시간이 긴 애플리케이션의 경우에는 그 효과가 더 크다. 설정 방법은 파라미터에서 본 기능을 활성화를 하는 것으로 간단하게 설정이 가능하며 서버 OFF 타이밍도 설정할 수 있다. 

 

3. Full Servo 제어 
일반적으로 펄스 모터는 정지 시 부하 조건에 관계없이 일정한 전류를 흘려보내는 제어를 한다. 이 전류는 통상 정격의 30~50% 정도로 서보 모터에 비해 많은 유지 전류를 소비하는 특성이 있다. 풀 서보(Full Servo) 제어는 펄스 모터 정지 시에 서보 제어를 함으로써 전력 소비량을 줄일 수 있는 기능이다. 본 기능을 사용하며 서보 모터와 같이 부하에 따른 전류 제어를 실시하는 만큼 외력이 없는 상태(수평 설치 등)라면 거의 전류를 흘리지 않는다. 

 

풀 서보 제어 시에는 수 ㎃의 유지 전류가 흐르고 있는 반면 통상 모드에서 약 450㎃의 전류치가 흐르는 것을 확인할 수 있다. / 사진. 아이에이코리아

 

4. AUTO Current Down
본 기능은 앞서 소개한 ‘정지 시 전류 억제 설정’을 좀 더 스마트하게 정지 시 전류를 억제하는 방식이 적용돼 있다. 해당 기능을 설정하면 위치 결정 정지 후, 같은 정지 위치에 계속 머물러 있을 때의 정지 상태를 자동으로 감지해 외력이 없는 상태가 되면 정지 시 전류 값을 조금씩 저감한다. 만약 정지 중 유지 전류가 저감이 된 상태에서 외력이 가해져 움직임 발생한 경우에는 전류를 조금씩 증가시켜 정지 상태를 유지시킨다. 이러한 방식으로 에너지 절약을 실현한다.

 

운영 및 정지 상태에서 전류 흐름 상태 / 사진. 아이에이코리아

 

위 그래프를 보면 본 기능을 무효로 했을 경우에는 정지 시에 높은 전류가 흐르는 것을 확인할 수 있다. 유효인 경우에는 외력에 따라 전류가 높아졌다가 다시 낮아지는 그래프를 볼 수 있다. 본 기능도 파라미터 항목 중 ‘AUTO Current Down’ 설정을 유효로 하는 것만으로 사용이 가능하다. 

 

5. 저전력 설정(고출력 무효 설정)
IAI 제품군 중 고출력을 지원하는 펄스 모터의 경우 저전력 설정(고출력 무효 설정)이 가능하다. 이 설정은 기본으로 고출력을 지원하는 모터의 출력을 무효화해 일반 출력으로 조정해서 전원 용량을 감소시키는 설정이다. 이 기능을 사용하면 정격 대비 전원용량을 최대 40%정도 감소시키는 것이 가능하다. 이때, 최고 속도와 최고 가감속도는 무효 대비 다소 줄어들지만 사용환경에 따라 본 설정을 사용하면 전원 용량을 줄일 수 있다.