시퀀스 제어 중 유접점 제어에 주로 사용되는 릴레이가 뭐지??
이번 포스팅에서는 지난 포스팅에의 시퀀스 제어의 개념과 세부분류에서 조금 더 세부적으로 들어가는 내용을 이야기해 보겠습니다.
시퀀스 제어의 분류를 열거하면서 기계적 제어, 유공압 제어, 유접점 제어, 무접점 제어, PLC 제어로 제어 시스템을 나누어 보았습니다. 그중 유접점 제어는 릴레이를 주요소로 제어 시스템을 구성하기 때문에 릴레이 제어라는 용어로 불린다고 말씀드렸습니다.
보다 자세한 내용은 지난 포스팅을 참조해 주세요
[공장 자동화/제어 이론] - 제어에 대해서 알아보자(2) - 시퀀스 제어
제어에 대해서 알아보자(2) - 시퀀스 제어
적절하게 잘 제어하긴만 하면 되지? 시퀀스 제어와 피드백 제어는 또 뭔데? 지난 포스팅에 이어서 오늘은 시퀀스 제어와 피드백 제어에 대해서 서술하는 포스팅을 진행하도록 하겠습니다. 제어
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처음 현장에서 릴레이(Relay)라는 용어를 처음 접하게 되면 대부분의 신참 기술자 분들은 생소함을 느끼실 것이라 생각됩니다. 저 역시 학업을 마치고 처음 현장에서 근무를 시작할 때, 릴레이, 마그네트 컨택트, 타이머 등으로 구성된 패널을 처음 접했을 때 생소하고 신기했던 경험이 떠오릅니다.
그래서 이번 포스팅에서는, 유접점 제어의 주연 배우 혹은 터줏대감인 릴레이에 대해서 이야기해 보도록 하겠습니다.
제조사마다 그리고 제품군마다 조금씩 다르겠지만, 기본적으로 유접점 릴레이는 위 사진과 같이 생긴 것을 흔히 보셨을 겁니다.
릴레이 구조에 대한 내용은 Wikipedia에 자세한 설명이 되어 있는데 릴레이 내부 구조를 보게 되면,
Relay - Wikipedia
From Wikipedia, the free encyclopedia Electrically-operated switch A relay Electromechanical relay schematic showing a control coil, four pairs of normally open and one pair of normally closed contacts An automotive-style miniature relay with the dust cove
en.wikipedia.org
위 사진과 같이 코일이 감겨 있고, Amarture(전기자)와 Contacts(접점)로 구성되는 것을 보실 수 있습니다. (참고로, 해당 릴레이는 유접점 릴레이 구조이고 무접점 릴레이는 다른 구조입니다.)
릴레이의 작동 방식을 살펴보자면,
- 코일에 전원이 인가되고 자력이 유기됨
- 유기된 자력은 전기자(Amarture)를 끌어당김
- 인력에 의해 접점(contact)이 이동하며 회로에 전류를 흐르게 하거나 끊기게 조작함
글로 설명하자니 조금 난해한 부분이 있다 보니, 해당 동작 기전에 대한 내용을 시각적으로 잘 표현한 동영상을 아래에 첨부합니다. 보시면 쉽게 이해가 되실 것이라 생각됩니다.(3:45 경 참조.)
https://youtu.be/n594CkrP6xE?t=217
근데 릴레이는 왜 쓰는 거지??
위 동영상에 설명과 같이,
릴레이는 기본적으로 전기 회로를 개로(Open) 혹은 폐로(Close) 시키는 역할을 합니다.
저는 이 내용을 처음 들었을 때 근본적으로 의문이 들었습니다.
그럼 릴레이는 일반적으로 사용하는 스위치랑 무슨 차이지?
우리는 집에서나 사무실에서 전등을 켜고 끄기 위해서 스위치를 사용합니다.
앞서 설명한 릴레이 사용 목적이라면, 우리가 일반적으로 알고 있는 스위치와 차이가 없는 거 아닌가?라는 의문이 들 수 있습니다.
어떠한 조작을 통해서, 전등을 켜고 끄는 목적을 달성한다는 점은 동일하다고 볼 수도 있을 테니까요.
하지만, 릴레이는 근본적으로 그 사용하는 이유 자체가 스위치와는 엄연히 다릅니다. 어떠한 경우에 다를게 적용할까요?
릴레이는 다음의 경우 주로 사용하게 됩니다.
- 제어하는 시스템 측과 실제 결과가 나오는(전등이 들어오거나 전원이 인가되는 등) 시스템을 분리하여 제어하기 위함
- 자기 유지, 인터락, 캐스케이드 등 제어 시스템의 로직을 구성하기 위함
2번의 경우는 유접점 제어 시스템을 구성하는 내용이므로 차후에 다시 다루도록 하겠고, 먼저 1번의 내용을 먼저 살펴보겠습니다.
위에 스위치 & 램프 폐회로에서는 사용전압이 같고 시스템상으로 동일한 계에 구성된 것으로 볼 수 있습니다.
예를 들면, 220V 전원을 사용하는 특정 전등회로에 점등을 위해 스위치를 중간에 두었다는 식인거지요.
하지만, 제어에는 꼭 이러한 경우만 생기는 것이 아닙니다.
단편적인 예를 들자면,
제어시스템 계통은 조작전원 DC 24V를 기본으로 회로가 구성되지만, 제어 목표가 되는 전등은 AC 220V가 필요한 경우가 있을 수 있겠습니다. (위 동영상을 함께 보시면 이해하기가 더 수월하실 것입니다.)
이러한 경우 조작전원이 24V 이기 때문에 당연히 220V가 필요한 전등을 직접 결선하여 켜기에는 역부족일 것입니다. 따라서 조작전원 DC24V과 다른 AC 220V 전원을 따로 구성해 주고 그것의 온/오프 시키기 위한 스위치를 릴레이로 구성해 주는 것입니다. (물론, 마그네트 컨택터와 같이 조작전원을 220V로 같이 사용할 수 있습니다만, 설명을 위해 단편적인 예시로 말씀드렸습니다.)
위 설명에 부연하여,
아래 그림에서 A1 A2 단자에는 DC 24V가 연결되고, 3 4 단자에는 AC 220V 회로와 전등이 연결되어 있다고 떠올려 보면 쉽게 상황이 그려지실 것입니다..
- 코일에 전원이 DC24V 전원이 인가됨에 따라 220V 회로는 연결됩니다. (마치 스위치처럼 동작)
- 그리고, DC 24V 제어계가 AC 220V 회로를 열고 닫는 제어를 수행하는데도 물리적으로는 서로 분리된 상태를 유지합니다.
이러한 경우, 릴레이는 이종의 시스템을 연결해 주는 매개체의 역할과 더불어 각각의 시스템이 물리적으로 혼촉 되는 것을 방지하는 역할을 수행하게 됩니다.
유점점 릴레이 상(上) 편을 마치며,
이번 포스팅에서는, 시퀀스 제어 분류 중 하나인 유접점 제어에 주요하게 사용되는 유접점 릴레이의 구조와 원리 그리고 사용 목적 등에 대해서 이야기했습니다.
이미 알고 있는 내용을 글로 설명하려고 하다 보니, 고민하고 수정하는 데에 생각보다 많은 시간이 소요되어 上편으로 급하게 마무리 짓고자 합니다. (한마디로 오늘 포스팅은 분량 조절에 실패한 것 같습니다.)
릴레이에 대한 내용은 워낙 다양한 자료가 웹상에 노출되어 있지만, 제가 지금보다도 저 초보였던 시절에 잘 이해가 안 되던 부분을 보완하여 설명하다 보니 이야기가 조금 길어진 것 같습니다.
다음 포스팅에서는 유접점 릴레이 下편 (혹은 中편이 될 수도 있겠네요)으로, a / b 접점으로 통용되는 Contact state에 대한 내용, SPST와 같은 Relay Contact form 구분 등에 대해서 이어서 설명하겠습니다.
오늘 포스팅도 함께 해주셔서 감사합니다.
문의사항이나 오류는 메일로 연락 주시면 감사하겠습니다.
📧 simo@datawizard.co.kr
* 본 포스팅에서 언급된 모듈이나 제조사와 필자는 무관함을 알립니다.
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