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높이 기술

G100을 소개합니다

모터 구동용 인버터

전기 에너지를 이용해 회전 동력을 만들어내는 장치인 모터. 전 세계 전력 생산량의 약 45%를 산업용 모터가 소비하고 있다고 해요. 에너지 절감을 위해선 모터의 전력 효율을 높이는 일이 중요한데요. 모터의 속도를 제어하는 인버터가 전력 효율 향상에 도움을 줄 수 있다고 합니다. LS ELECTRIC 자동화연)개발팀의 이재문 매니저가 최근 상용화한 모터 구동용 인버터 G100을 소개해드립니다.

G100이란?
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G100은 모터의 회전 속도를
제어해주는 모터 구동용 인버터예요.

안녕하세요. 눈높이 기술 일일 선생님을 맡은 자동화연)개발팀의 이재문 매니저입니다. 모터는 산업 분야를 비롯해 일상생활 속에서도 쉽게 발견할 수 있는 장치예요. 공장의 컨베이어 벨트부터 화장실에 설치된 환기용 팬까지, 회전 동력을 필요로 하는 모든 기계에 모터가 쓰이죠. G100은 바로 이 모터의 회전 속도를 제어해주는 모터 구동용 인버터입니다.

인버터의 역할
인버터의 역할
인버터의 역할
인버터의 역할

인버터는 AC 드라이브, VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 컨버터라는 이름으로도 통용되는데요. G100은 기본적으로 DC 전력을 AC 전력으로 변환시켜주는 전력 변환 장치입니다. 전력을 변환해 모터에 공급한 후에는 전압과 주파수를 조절해 모터의 속도를 제어하기 때문에 VVVF 컨버터라 부르기도 하죠. 인버터는 모터의 용량 및 입출력 전원 사양에 따라 구분되는데요. LS ELECTRIC은 1985년부터 다양한 사양의 인버터를 ‘LS 드라이브’라는 시리즈로 개발해 오고 있어요.

G100

그중에서도 가장 최근에 개발된 G100은 범용성이 가장 높은 인버터에요. ‘G’는 바로 ‘General’을 의미하죠. 모터는 화물 운반용 호이스트(Hoist)나 컨베이어 등에 쓰이는 헤비 듀티(Heavy Duty)와 펌프, 팬 등에 쓰이는 노말 듀티(Normal Duty) 모터로 구분되는데요. 보통 인버터는 둘 중 하나에 특화되어 있어요. 그런데 G100은 높은 용량의 모터에도 쓰일 수 있도록 지원 가능한 입출력 전압의 범위를 확대했답니다. 0.4kW에서 22kW까지 넓은 범위를 지원하기 때문에 다양한 산업군을 위한 차세대 범용 드라이브라 할 수 있죠.

G100의 범용성이 높은 이유는?

G100이 높은 범용성을 실현할 수 있었던 데에는 몇 가지 비결이 더 있는데요. 각 산업이 필요로 하는 운전 조건에 맞게 모터를 제어할 수 있도록 실시간 제어 기능을 강화한 것이 그 중 하나랍니다. G100은 특히 ‘센서리스 벡터 제어’라는 기능을 강화했어요. 인버터가 전압과 주파수로 모터의 회전력을 제어한다고 말씀드렸죠? 이 회전력을 토크(Torque)라 부르는데요. 정지된 물체를 움직이는 데 더 큰 힘이 필요한 것처럼 저속 운전 구간의 인버터를 제어하려면 토크 출력량이 높아져야 해요. 그런데 기존의 제어 방식은 저속 구간에서 충분한 양의 토크를 출력하지 못하는 한계가 있었죠. G100은 센서리스 벡터 제어를 통해 낮은 전압으로도 저속 구간에서 충분한 토크를 출력할 수 있어 모터의 전 운전 영역에서 실시간 제어가 가능합니다.

센서리스 벡터 제어는
낮은 전압으로도 저속 구간에서
충분한 토크를 출력해요.

그런데 왜 ‘센서리스’일까요? 모터의 속도를 실시간으로 제어하려면 인버터가 모터의 속도를 지속적으로 감지해야겠죠? 보통 이를 위해 모터의 회전축에 엔코더라는 속도 검출 센서를 부착하는데요. 센서리스 벡터 제어는 바로 이 센서를 없앴기 때문에 ‘센서리스’라는 이름이 붙었어요. 엔코더가 모터보다 내구성이 취약해 소손 위험이 있거든요. 대신 실제 속도의 근사값을 계산해내는 알고리즘을 적용해 속도를 감지하고 있답니다.

센서리스 벡터제어 G100 gif
3. 핵심정리

성능 강화로 범용성을 높인 G100. 이외에도 LS 드라이브의 최신 시리즈답게 다양한 방식으로 품질을 강화했습니다. G100은 과거 제품 고장 지식을 포함한 드라이브 신뢰성 기술을 적용해 설계했어요. 제품의 외관을 구성하는 기구부 소재에 내열성 및 휨 강도가 강한 PPE 소재를 적용해 안정성도 높였고요.

제품의 불량률도 최소화했는데요. 제품 제작 시 동일한 수치로 부품을 제작해도 부품 조립 과정에서 공작물의 편차가 발생해요. 이를 최소화하기 위해 이 편차를 분석하는 ‘누적공차해석’ 기법을 적용해 오차율을 줄였죠. 뿐만 아니라 제품 기획 단계부터 천안스마트공장 자동 생산라인에서 조립이 가능하도록 설계해 자동화 업계 최초로 100% 자동 생산을 실현했답니다. 이를 통해 기존 라인 대비 시간당 생산성을 240% 높였고, 불량률도 크게 개선했어요. 그럼 G100의 특장점을 다시 한번 정리해볼까요?

3. 핵심정리
G100의 적용 분야는?
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대부분의 산업 분야로 자동화 설비가 확대됨에 따라 인버터의 적용 범위도 넓어지고 있는데요. G100은 주로 어떤 영역에 적용될 수 있을까요? 금속 가공 및 성형 기계에서 리프트와 컨베이어 등의 물류 시스템, 세탁기나 탈수기의 가전제품까지 거의 모든 산업에 활용할 수 있어요. 탄소 배출 저감 정책 등으로 에너지 절감이 이슈화되고 있는 만큼 LS ELECTRIC은 국내 인버터 시장 점유율을 5년 내 50%로 확대해나갈 예정입니다.

G100의 적용 분야

LS ELECTRIC이 개발한 G100의 개념과 장점 이제 이해되셨나요?
한번 배운 내용 잊어버리면 너무 아깝겠죠?

아래 문제를 풀어보고 오늘 배운 내용 잊지 마세요~

5. 다지기
오늘 배운 내용을 퀴즈로 복습해 보아요

1 G100은 무엇일까요? G100에 관한 규정으로 틀린 것을 고르세요.

2 G100의 가장 큰 특징은 무엇일까요? 아래 빈칸을 채워보세요.

3 아래 뉴스 내용을 참고해 G100의 효과로 적절한 것을 골라 적으세요.

모든 문항을 맞힌 분 중 추첨을 통해 5분께 스타벅스 망고 패션 후르츠 블렌디드 를 드립니다.

중복 참여도 1회만 인정

참여 기한8월 31일까지

당첨 발표다음 호 웹진 눈높이 기술 하단에 게시

지난호 퀴즈 정답

1. 전력 변환 시스템

2. 모듈

3. 연료전지

당첨자

김강수 010-8586-****

김석민 010-6615-****

김성수 010-8720-****

김태균 010-3629-****

오상진 010-8965-****

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