[공압 지식] 공압(PNEUMATIC)의 원리와 공압시스템 PART 1.

[공압 지식] 공압(PNEUMATIC)의 원리와 공압시스템 PART 1.

 

 

 

 

 

안녕하세요 25년 수입 공압부품 전문, YH INTERNATIONAL입니다.

 

증기기관차

위 그림은 증기기관차입니다. 

 

과거 기차를 움직이기 위해 증기라는 동력을 사용한 것인데요, 이처럼 어떠한 기계든 작동시키기 위해서는 동력원이 필요합니다. 

 

공압은 이러한 동력원 중 하나입니다.

 

이번 글을 통해서 공압의 원리와 특징 그리고 공압시스템에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

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1. 공압의 원리

 

<공압이란?>

공압은 영어로 Pneumatic이라고 합니다. Pneumatic은 그리스어인 Pneuma(호흡, 바람)에서 파생된 단어입니다. 호흡 및 바람과 같이 공기의 흐름을 이용하는 동력원이라는 것을 예상할 수 있습니다.

 

공압은 압축성 유체인 공기(가스 및 기타 기체 등)에 가해지는 압력을 이용하여 운동에너지 즉 동력원으로 사용하는 것을 의미합니다.

 

공기에 가해지는 압력? 공기에 압력이 있을 수 있을까?라는 생각을 가지실 수도 있습니다. 

 

공기의 압력이라고 한다면 우리의 일상생활에 어떠한 것이 있을까요?

 

 

공압(PNEUMATIC)의 원리와 공압시스템

 

풍선을 생각하시면 이해하기 쉽습니다.

 

풍선에 공기를 주입하게 되면 풍선이 부풀어오르게 되고 일정한 공간안에 공기가 차오르기 때문에 풍선 내부의 압력은 점점 증가하게 됩니다. 일정 수준 이상 공기를 집어넣으면 풍선이 터지는 것을 생각하시면 내부에 압력이 차오른 다는 것을 이해할 수 있습니다.

 

탱탱해진 풍선 입구를 열면 압축된 공기가 빠져나가면서 운동에너지로 변환되어 풍선이 여러 방향으로 움직이게 됩니다. 

 

 

 

 

위의 그림을 통해 조금 더 자세히 알아보겠습니다.

 

왼쪽 첫번째 사진에는 네모난 공간안에 2Bar의 압력으로 압축된 공기가 채워져 있습니다. 그림에 적혀 있는 Bar라는 것은 압력의 단위입니다. 압력의 단위에 대해서는 아래의 글을 통해 자세히 확인할 수 있습니다. 

 

 

[공압 지식] 압력의 단위(Pa, Bar)

 

네모난 공간의 입구가 열리게 되면 2bar로 압축된 공기가 1bar의 대기압으로 흘러나가게 됩니다.

 

이때 발생하는 운동에너지를 이용하는 것이 공압의 원리입니다. 

 

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2. 공압의 특징

 

이러한 공압의 장단점에 대해 알아볼까요?

 

<공압의 장점>

• 공압은 공기나 N2가스 등을 사용합니다. 기름을 사용하는 유압에 비해서 비교적 저렴하게 구성할 수 있습니다.

• 공압의 흐름이 빠른속도로 이루어지므로 빠른 속도로 제어가 가능합니다.

• 식품 공장, 바이오 실험실 등의 클린룸이 필요한 공간에서 오염이나 냄새가 발생할 수 있는 기름보다는 클린한 공기와 같은 기체를 사용하는 것이 바람직합니다. 

 

<공압의 단점>

• 공압의 흐름은 굉장히 빠른속도로 이루어지기 때문에 정밀한 속도제어가 힘듭니다.

• 속도를 낮추거나 높이는데 한계점이 존재합니다.

• 공압의 경우 장거리 제어는 비효율적입니다.

• 마지막으로 댐의 문을 열고 닫는 등의 무거운 물체를 제어하기에는 부적합합니다.

 

 

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3. 공압 시스템

위에서 간단한 예시로 풍선을 이용했습니다. 

 

풍선에 공기가 주입되고 날라가기까지 아래와 같이 여러가지 단계를 거쳤습니다. 

 

1) 대기의 공기를 코와 입을 이용하여 끌어오고

2) 일정 수준까지만 풍선에 공기를 주입하고

3) 막고 있는 풍선의 입구를 연다

4) 정지해 있던 풍선이 날라간다

 

이처럼 공압이 생성되고 운동에너지로 변환되어 기계(풍선)를 움직이기까지 여러가지 단계를 공압시스템이라고 합니다. 

 

공압 시스템은 아래와 같이 크게 4가지의 단계로 나눌 수 있습니다. 

 

첫번째 공압발생: 공기를 압축하여 공압을 발생시키는 단계

두번째 공압조절: 압축된 공기의 상태를 조절하는 단계

세번째 공압제어: 압축된 공기의 방향과 속도를 제어하는 단계

네번째 구동부: 발생되고 조절되고 제어된 공압을 이용하여 기계를 움직이는 구동단계

 

다음 글에서는 각 단계별 세부설명과 실제사례에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

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YH INTERNATIONAL, 수입 공압부품 전문