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높이 기술

자유로운
이송을 위해

X-Trak

전기 에너지를 운동 에너지로 바꿔주는 장치인 전동기. 보통은 회전력을 발생시키는 회전형 전동기를 떠올리시겠지만, 물류 센터의 컨베이어 벨트처럼 직선 운동이 필요한 곳에는 직선으로 움직이는 직선형 전동기가 사용되는데요. 요즘 직선형 전동기 시장에서 ‘무빙 마그넷’이란 방식이 주목받고 있어요. 우리 회사의 직선형 전동기 솔루션인 X-Trak 역시 이 무빙 마그넷 방식이 적용됐죠. 자동화CIC)기술팀 김재환 매니저가 무빙 마그넷의 개념과 X-Trak의 특장점을 소개해드릴게요.

X-Trak어란?
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X-Trak은 직선형 전동기의
이송 자유도를 높이기 위해
개발된 솔루션이에요.

직선 운동이 필요한 곳에도 회전형 모터가 쓰일 수는 있어요. 그러나 회전형 모터에서 직선형 구동을 얻기 위해선 스크류, 기어 등의 추가적인 장치가 필요하죠. 이러한 번거로움 없이 직선 운동 에너지를 바로 얻어낼 수 있게끔 개발된 것이 바로 직선형 전동기예요. 직선형 전동기는 원통형의 회전형 전동기를 일자형으로 잘라 펼쳐 놓은 구조를 지니고 있어요.

직선 구동이 필요한 산업 영역 어디에든 적용이 가능한 직선형 전동기는 최근 자동화 솔루션과 만나며, 이송 장치의 자유도를 높이는 방향으로 진화하고 있어요. 예를 들어 물류 시스템에서는 시작에서 도착 지점까지 제품이 하나의

경로로 이동하는 게 아니라 여러 갈래의 경로로 이동하는데, 이러한 이송 과정에는 높은 자유도가 요구돼요. 최근 기업들이 직선형 전동기 구동 방식으로 기존의 무빙 코일 대신 무빙 마그넷 방식을 선호하게 된 이유도 바로 이송 자유도를 확보할 수 있기 때문이에요.

2018년 자회사인 LS메카피온에서 무빙 마그넷 방식의 직선형 전동기를 개발하기 시작해, 2020년 국내 대기업 자동화 설비를 위한 무빙 마그넷 솔루션인 X-Trak을 출시한 우리 회사는 현재 디스플레이, 2차전지, 자동차 등 여러 자동화 설비 프로젝트에 X-Trak 적용을 제안하고 있어요.

회전형 전동기와 직선형 전동기의 차이
회전형 전동기의 원리직선형 전동기 구조

회전력을 발생시키는 전동기 내부는 어떻게 생겼을까요? 가장 안쪽에 전기가 흐르는 코일이 있고, 그 코일을 N극과 S극의 영구 자석이 둘러싸고 있는 구조를 띠고 있는데요. 이 구조를 보면 전동기의 작동 원리를 알 수 있어요. 플레밍의 왼손법칙에 따르면, N극과 S극 사이에 형성된 자기장 안에 전기가 흐르는 도체를 놓으면, 자기장의 방향과 전류가 서로 영향을 주고받으며 도체가 위나 아래로 밀리는 힘이 발생해요. 회전형 전동기는 이 법칙을 응용한 기계로, 직선형 전동기 역시 외형만 다를 뿐 자석과 전기에 의해 움직이는 원리는 같아요.

이송 장치의 자유도를 높이기 위해선 무엇이 필요할까요?
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X-Trak은 케이블을 제거한
무빙 마그넷 방식으로
이송 자유도를 높였어요.

우리 회사가 개발한 X-Trak의 가장 큰 특징은 무빙 코일이 아닌 무빙 마그넷 방식으로 작동한다는 점인데요. 두 방식의 차이는 무엇일까요? 직선형 전동기는 회전형 전동기를 펼친 구조이기에 회전형과 마찬가지로 코일과 영구 자석으로 구성되어 있어요. 회전형 전동기에서 자석에 둘러싸인 코일이 회전하였던 것처럼 직선형 전동기에서도 코일이 직선 구동을 하는 이동자의 역할을 하죠. 이렇게 자석은 고정된 채 코일이 직선 운동하는 방식을 ‘무빙 코일’이라 부르는데, 직선형 전동기의 주를 이루는 방식이에요.

무빙 코일은 코일이 실린 이동자와 이를 제어하는 역할을 하는 서보 드라이버를 1:1로 연결시켜 정밀한 제어가 가능하다는 장점이 있지만, 한 가지 큰 단점이 존재해요. 바로 코일을 실은 이동자에 전기 공급을 위한 케이블이 연결된다는 점이죠. 이동자에 케이블이 달려 있으면 아무래도 이송 자유도가 떨어질 수밖에 없어요. 진공 상태를 필요로 하는 디스플레이 산업이나 장거리 이송이 필요한 물류 산업에서 이러한 케이블은 큰 장애물로 작용해요.

무빙 코일과 무빙 마그넷의 작동 방식 비교

무빙 마그넷은 바로 이 케이블을 제거하여 이송 자유도를 높인 방식이에요. 직선형 전동기가 자기장과 전류의 상호 작용으로 발생하는 힘으로 작동한다고 말씀드렸죠? 이러한 힘은 자석과 코일의 상하 위치를 바꾸어도 똑같이 발생해요. 그래서 코일을 하단에 고정시키고, 대신 자석을 위로 올려 이동자로 역할하게끔 만든 게 바로 무빙 마그넷이에요. 전기를 받는 코일이 하단에 위치하면 케이블 역시 하단에 고정되기 때문에 이동자인 자석은 케이블 없이 자유롭게 움직일 수 있는 거죠.

핵심정리

케이블을 제거한 무빙 마그넷은 다양한 환경에 적용 가능하고 자유롭게 트랙을 확장하거나 분기할 수 있어 산업 전반에서 필요성이 높아지고 있어요. 그러나 그 구조상 제어 방식이 다소 복잡해 제공 기업의 기술력과 신뢰도가 중요하죠. 예를 들어 무빙 코일에서는 코일과 서보 드라이버가 1:1로 단순하게 연결되었던 반면, 무빙 마그넷에서는 트랙 역할을 하는 다수의 코일에 다수의 서보 드라이버를 연결하는 방식으로 자석의 움직임을 제어해요. 길게 연결된 코일을 단위별로 제어할 수 있어야 이송이 가능하기 때문에 상위 제어 시스템의 역할이 중요하죠.

우리 회사는 고객사가 전동기와 상위 제어기를 포함한 시스템 전반을 보다 안정적으로 관리할 수 있도록 솔루션 형태로 X-Trak을 제공하고 있어요. 제품만 판매하는 것이 아니라 솔루션을 공급함으로써 고객의 다양한 요청 사항에 즉각적으로 대응할 수 있죠.

이외에도 X-Trak은 다양한 장점을 보유하고 있어요. 이동자에 바코드를 설치해 이송 장치별로 독립적인 Mover ID를 부여하기 때문에 제품 위치를 파악하기가 쉬워요. 기존에는 제품의 위치를 파악하기 위해 RFID라는 별도의 시스템을 사용했는데, X-Trak은 고정된 코일 측에서 ID를 읽어 상위 관제 시스템으로 ID 정보를 전달하기 때문에 RFID 적용 비용을 절감할 수 있죠. X-Trak의 특장점을 정리해볼까요?

X-Trak의 특장점
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더 많은 고객사가 고민 없이
무빙 마그넷을 도입할 수 있도록 안정적인 솔루션을 제공할게요~

X-Trak의 강점 살리기
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무빙 마그넷은 자동화 설비를 필요로 하는 산업 영역에서 수요가 높아지고 있어요. 그러나 앞서 설명했듯 무빙 마그넷의 제어 방식 때문에 기술 도입을 망설이는 기업들도 많죠. 우리 회사의 목표는 고객사가 X-Trak이라는 솔루션을 통해 무빙 마그넷의 장점을 누리고, 자동화 설비를 완성할 수 있도록 돕는 거예요. 우리 회사는 PLC, 인버터, 서보 드라이브 등 자동화 설비에 요구되는 제품 전반을 개발 및 생산하는 국내 유일의 기업인 만큼 기술 대응력과 공급 관리, 제품 가격 면에서 뚜렷한 강점을 지니고 있어요. 이러한 강점을 기반으로 무빙 마그넷이 보다 범용화될 수 있도록 X-Trak의 기능을 지속적으로 개선해나갈게요!

이번 시간엔 우리 회사의 X-Trak에 관해 알아보았는데요.
한번 배운 내용 잊어버리면 너무 아깝겠죠?

아래 문제를 풀어보고 오늘 배운 내용 잊지 마세요~

5. 다지기
오늘 배운 내용을 퀴즈로 복습해 보아요

1 X-Trak이란 무엇일까요? 아래 빈칸에 들어갈 말로 적절한 것을 골라주세요.

2 이송 자유도를 높이기 위해 X-Trak에 적용된 방식은 무엇일까요?

3 제품 추적을 위해 이송 장치별로 독립적인 ID를 부여하는 X-Trak 기능의 이름은?

모든 문항을 맞힌 분 중 추첨을 통해 5분께 스타벅스 아이스 아메리카노 를 드립니다.

중복 참여도 1회만 인정

참여 기한8월 31일까지

당첨 발표다음 호 웹진 눈높이 기술 하단에 게시

지난호 퀴즈 정답

1. TCO

2. 엘라스틱 서치

3. 정보 검색

당첨자

김양영 010-2645-****

김예진 010-4787-****

김지수 010-5012-****

옥준호 010-6765-****

홍용선 010-2812-****

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