공압의 기초에 대해서 알아보자

 

 

 

1.1.1 공압 기술의 개요

공압 기술이라고 하면 흔히 어려운 학문이며 산업 현장에서 사용되는 한정된 기술로 생각되지만 산업 현장의 자동화는물론이고자동화는 물론이고,버스나 전철에서 출입문을 여닫는 것이나 전철이나 각종 차량의 공기 브레이크, 백화점이나 냉장고의 에어 커튼, 차량 정비소에서의 에어 공구 등은 우리 일상생활에서도 흔히 보는 것들이다. 공압 기술이란 응용 범위가 매우 넓기때문에 한마디로 요약할 수는 없으나. 대기의 공기를 밀폐된 공간에 넣고 체적을 변화(축소)시키면 압축 공기가 탄생하는데 이 압축된 공기는 에너지를 가지고 있으며 에너지를 유체 에너지 또는 유체 파워라고 한다. 예컨대 공압 기술은 공기를 압축하여 유체 에너지를 만들고 다시 이것을 유효한 기계적 에너지나 파워로 변환하는 기술을 말한다. 즉, 공압 기술은 전동기(motor)나 내연 기관으로 공기 압축기를 구동하여 압축 공기 에너지를 탄생시키고, 이 압력 에너지를 적절하게 제어(일의 크기, 일의 속도, 일의 방향 등)하여 이것을 액추에이터(actuator)에 공급하여 유효한 기계적인 일로 변환하는 기술이며, 이들 일련의 요소들을 공압 기기라 하고, 그 결합체를 공압장치라고 한다. 공압 장치의 기본 시스템은 공기 입원 발생 장치, 공기 정화 기기, 배관, 제어 밸브, 구동 기기 및 기타 부속 기기로 구성되며, 가장 전형적인 공압 시스템의 일례를 그림 1-2에 나타냈다.

 

 

 

1.1.2 공압 기술의 역사와 현황

공압 기술의 역사는 기원전 1500여년 전부터 그 유래를 찾을 수 있을 정도로 오래되었고 최근에 와서 공압의 용도는 무한 시대를 맞이했다고 해도 과언이 아닐 정도이다. 공기의 이용은 인간이 불을 사용하기 시작하면서 불을 발생시킬 때, 입으로 공기를 불거나 풀무와 비슷한 도구를 이용한 것부터라는 학설도 있다. 또한, 공압 발생기로는 기원전 1500년1500년 John Smealton이 수차 구동에 의한 실린더 방식의 블로워를 발명하였고, 1776년에는 John wilkinson이 100 kPa의의 압력을 발생시키는 압축기를 발명하면서부터 공압 시대의 막을 열었다. 1848년에는 증기 기관차의 공기 브레이크가 발명되고, 1880년에 Westinghouse 사에서 공압 실린더를 이용한 공기 브레이크가 출현하였다. 그 후 1959년 미국에서 발명된 유체 동특성을 이용한 유체 제어 소자(fluidics)는 공압 기술이 단지 조작력의 이용뿐만 아니라 제어 분야에도이용될 수 있다는 것을 입증한 것이다. 공압이 산업 분야에 본격적으로 이용되기 시작한 것은 1950년대부터이고 최근에는 조립 기계, 포장 기계, 식품 기계, 단조 기계, 용접 기계, 철강 설비, 반송 설비, 인쇄 기계를 비롯하여 거의 모든 분야에이용되고 있을 정도로, 단순한 장치에서부터 고도의 산업용 로봇이나 의료 기기에 이르기까지 폭넓게 이용되고 있다. 이처럼 공압이 자동화, 성력화에 폭넓게 사용되고 있는 이유는 다른 구동 방식에 비하여 구조가 간단하고 가격이 싸며 보수가 용이할 뿐만 아니라, 손쉽게 사용할 수 있다는 이점이 있기 때문이다.

일례로 조립 기계에 있어서 워크를 척킹하는 기구에 공압 기기를 이용한다면 공장 내에 있는 공압 배관에 의하여 에너지를 용이하게 얻을 수 있고. 공압 기기를 사용하는 것만으로 간단히 해결할 수 있는데 비해, 유압으로 하려면 에너지원인유압 펌프 등 유압 유닛을 새로 설치해야 하고, 또 기계로 같은 동작을 시킨다면 구조가 복잡해지고 외관이 커지는 등의단점이 있다. 또한 공압은 압축 공기의 이점을 적절히 이용하고 전기와 조합하여 원격 조작을 할 수 있다는 등의 유연성이 우수하고 더욱이 최근에는 공압이 단순한 자동화 기기만으로서 뿐만 아니라 일렉트로닉스와 결합하여 즉, 전자 제어기기의 발달과 가격 저하로 공압과 전기, 전자 제어가 병용되어 프로그래머블 컨트롤러(PLC)와 의 매칭은 물론 메카트로닉스 기기로서 로봇이나 FA를 구성하는 기기로 중요한 역할을 하고 있으며, 액추에이터의 제어 또한 종래의 ON-OFF 제어에서 임의의 위치를 정밀하게 제어할 수 있는 아날로그적 운동이 가능한 것도 개발되어 더욱 주목되고 있는 추세이다.