우리 회사의 새로운 드라이브 제품인 S300이 ‘2022년 우수디자인어워드(Good Design Award)’에서 산업통상자원부 장관상을 받았습니다. S300의 디자인은 제품의 아이덴티티를 효과적으로 재해석했다는 평가를 받았는데요. 전략/디지털)마케팅팀 김홍태 매니저가 S300의 특별한 기능을 소개해드릴게요.
전동기와 드라이브를 함께 사용하면
10~40%의 전력량을
절감할 수 있어요.
우수디자인어워드는 산업통상자원부가 매년 주최하는 대회로, 성능과 디자인이 우수한 제품에 정부가 인증하는 GD(Good Design) 마크를 부여하는 행사예요. ‘전력 제품에 있어 디자인이 중요할까?’라는 생각이 드실 수 있지만, 제품의 디자인은 기능과 성능에 따라 달라지기에 디자인에 곧 제품의 아이덴티티가 담긴다고 할 수 있죠.
그렇다면 디자인으로 훌륭하게 재해석한 S300의 아이덴티티는 무엇일까요? 키워드는 ‘고성능, 신뢰성 기반의 에너지 절감’이에요. 국가 전체 전력의 40%, 특히 제조업 현장 전력의 80%를 소비하는 장치가 무엇인지 아시나요? 바로 전동기예요. 에너지 전환이 화두인 요즘, 현장에서는 이 전동기의 소비 전력을 줄일 방안이 큰 관심사인데요. 전동기 자체를 고효율 제품으로 교체하는 방법도 있지만 시장에서는 고효율 드라이브를 활용하는 방식이 각광받고 있어요. 전동기에 드라이브를 함께 사용하면 사용 현장에 따라 10~40%의 전력량이 절감되거든요. 이 때문에 일반 빌딩은 물론 철강, 화학, 정유 그리고 소각 및 상·하수 시설과 같은 공공 부문에까지 드라이브의 적용이 확대되고 있어요. S300은 바로 이러한 추세에 대응하기 위해 개발된 드라이브랍니다.
드라이브는 어떻게 전동기 사용 전력을 절감해줄까요? 따뜻한 공기로 실내 온도를 유지해주는 장치인 공조기를 예로 들어볼게요. 왼쪽 그림과 같이 드라이브가 설치되지 않은 공조기는 댐퍼 조절기로 공기의 양을 제어하는데, 이때는 에너지 절감량이 아주 적어요. 그런데 오른쪽 그림과 같이 드라이브를 설치하면 댐퍼 대신 드라이브가 전동기의 회전 수를 제어해줌으로써 공기의 양을 제어합니다. 이때 전력은 모터 회전수의 3제곱에 비례하기 때문에 55Hz 운전 시 평균 20%, 50Hz 운전 시 평균 37%의 절감 효과를 얻을 수 있답니다.
V/F 제어 성능과
센서리스 벡터 제어 성능을
모두 강화했어요.
앞서 살펴봤듯이 중요한 설비의 에너지 절감과 정밀한 제어를 위해선 드라이브의 전동기 제어 성능이 중요한데요. S300은 여러 분야로의 적용을 위해 개발된 만큼, 다양한 전동기 종류와 운전 방식을 지원할 수 있도록 제어 성능을 폭넓게 강화했어요. 전동기 제어에 있어 가장 기본적인 방식이라 할 수 있는 V/F (Voltage/Frequency) 제어와 유도 전동기를 위한 센서리스 벡터 제어 운전(이하 센서리스) 성능을 강화했고, 영구자석 동기 전동기(PMSM)의 V/F 및 센서리스 제어도 가능하도록 개발했죠.
이 중에서도 특히 센서리스 성능을 강조하고 싶은데요. 전동기를 구동하기 위해서는 전류, 전압, 위치, 속도, 온도 센서 등 많은 센서가 필요해요. 센서리스란 그중에서도 위치, 속도 센서를 없앤 운전 방식이에요. 벡터 제어 운전이 전동기 회전자의 속도를 직접 검출해 제어한다면 센서리스는 회전자의 위치 및 속도를 추정하는 방식으로 제어하죠. 위치 및 속도를 정확하게 추정하려면 드라이브의 성능이 매우 중요해요. S300은 정확한 추정을 위해 회전자 속도 알고리즘과 전동기 제정수 추정 알고리즘(오토 튜닝)을 고도화했어요.
드라이브의 제어 성능을 결정짓는 또 다른 핵심 요소는 바로 저속에서의 제어 기능이에요. 전동기의 속도가 0에 수렴할수록 추정 수치의 오차 범위가 커지는데요. 이 때문에 센서리스 운전은 전동기가 일정 속도를 초과하여 운전하는 경우에만 가능해요. S300은 이러한 한계를 극복하기 위해 기존 제품 대비 성능이 뛰어난 CPU를 사용해 저속에서도 운전이 가능하도록 했어요.
유도 전동기의 기본 제어 방식이라 할 수 있는 V/F 제어에 있어선 기본 성능을 강화했는데요. 여러 방법으로 쪼개져 있던 자동 토크 부스트 기능을 통합했고, 부하가 인가된 상태에서도 기동할 수 있는 성능을 확보했어요. 또한 과전류 억제 시 기존 제품보다도 부드러운 운전이 가능하도록 알고리즘을 개선했답니다.
기본 제어 및 센서리스 성능 강화로 전동기 제어의 완결성을 이루고자 한 S300. 이 밖에도 다양한 기능을 추가해 사용자의 편의를 배려했는데요. 사용자 및 엔지니어를 위해 별도의 장비 없이 PC와 USB 포트를 통해 펌웨어(Firmware) 다운로드가 가능하도록 했어요. 또한 드라이브 소프트웨어의 수정 없이도 다양한 함수 블록 조합을 활용하여 간단하게 시퀀스를 제작할 수 있는 기능인 DriveView9을 개발했답니다. 기존 키패드 대비 터치감을 향상시켰고, 고해상도 LCD 화면을 지원하여 다양한 정보(주파수, 전류, 전압, 상태 등)를 그래픽으로 전달한다는 점도 장점이죠. 뿐만 아니라 기존 드라이브 iS7과 비교하였을 때 용량별 크기가 10~40%까지 감소되어 공간 효율성도 증대되었답니다.
반도체, 정유·화학, 철강, 제지, 반도체·디스플레이,
자동차, 조선·항만, 제약 등 주요 산업을 비롯해
고성능을 요구하는 단위 기계에도 적용될 예정이에요.
우수한 제어로 설비의 운전을 최적화하고, 부드러운 기동으로 설비를 보호하며, 특히 에너지 절감 효과가 커 그 중요성이 점차 커지고 있는 드라이브. 우리 회사는 이미 다양한 라인의 드라이브를 보유하고 있지만 경제형 드라이브와는 달리 S300은 신뢰성이 요구되는 정유, 철강, 화학, 제지, 자동차, 반도체, 제약 공장 등의 주요 설비에 설치될 것으로 예상하고 있어요. 고성능을 요구하는 크레인, 프레스 및 금속 가공기, 교반기, 압출기 등의 단위 기계에도 폭넓게 적용될 것으로 보이고요. 분야를 막론하고 에너지 절약에 대한 요구가 커지고 있는 만큼 우리 회사의 S300에 대한 관심도 높아지지 않을까요? 2023년 하반기 이후 출시를 앞두고 있는 S300에 많은 기대 부탁드릴게요.
이번 시간엔 우리 회사의 S300에 관해 알아보았는데요.
한번 배운 내용 잊어버리면 너무 아깝겠죠?
아래 문제를 풀어보고 오늘 배운 내용 잊지 마세요~
