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공압시스템(Pneumatic System)의 개요

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공압시스템(Pneumatic System)의 개요

 

공기압 공학 또는 기술을 영어로는 Pneumaics이라고 부르고 있다, 우리가 사용하고 있는 공기를 압축 또는 감압한 상태로 목적에 맞게 사용하는 공학ㆍ기술이 공기압 공학ㆍ기술(Pneeumatics)이다.

 

공기압의 역사

 

공기압의 역사는 대단히 길다. 기원전부터 이집트에서 불을 일으키는 부싯돌에 공기압을 이용하였으며 기원전 100년경에는 압축공기를 이용한 투석기 등에 공기압 기기를 사용하였다. 그 후 18세기의 산업혁명에서부터 공기압 기술은 서서히 산업에 이용되었고 열차용 공기 브레이크의 개발, 프레스용 클러치의 브레이크 장치 , 차량의 자동문 개폐장치, 토목 기계 등에 주로 사용되고 일반산업의 자동화, 인력절감 등에 주로 사용되고 있었지만 일반산업의 자동화, 인력절감 등에 폭넓게 사용된 것은 불과 수십년 전 부터이다.

 

공기압 장치는 간단한 조작으로 사용이 가능하므로, 그 용도로서는 차량의 문개폐에서 부터 치과용 그라인더, 가정용 공기주입기 및 나아가 산업용 로보트 및 미사일 유도탄에 이르기까지 그 적용범위는 광범위 하게 되어가고 있다.

특히 Low Cost Automation, Simple Automation으로서 널리 보급되었고 지금은 FㆍA로서(Factory Automation) 시스템 구성에 절대적인 요소로서 공장자동화의 수준향상에 따라 그 수요는 한층 더 증가하고 있다.

 

공압시스템은 압축된 공기를 이용하여 동력을 전달하고 제어하는 장치로서 원리와 회로구성은 유압시스템과 비교하여 크게 다르지 않다. 유압시스템에서는 유압펌프가 유압유에 압력에너지를 공급하지만 공압시스템에서는 압축기가 공기에 압력에너지를 공급한다. 또한 유압시스템에서는 유압유를 저장하고 재사용하기 위한 기름탱크가 필요하지만 공압시스템에서는 공기를 재사용할 필요가 없으므로 공압시스템의 구성은 유압시스템보다 간단하다.

 

그러나 공기는 압축성이 기름에 비하여 매우 크므로 높은 압력의 전달은 곤란하다. 일반적인 공압시스템에서 공기의 최고 작동압력은 4~10kgf/㎠(0.4~1Mpa)정도이며, 엑추에이터의 최고 추력은 3ton 정도이다. 그러므로 공압시스템은 유압과 같은 큰 동력을 필요로 하지 않는 생산설비의 자동화에 많이 사용되어진다.

 

공기의 성질 

 

우리가 살고 있는 지구에는 대기라고 부르는 기체에 의해 둘러쌓여 있다. 이 대기는 지구의 표면에서 고도가 높아짐에 따라서 점점 희박하게 되어, 마침내는 진공이 되어 버리지만 지상 11km 부근의 대류권까지는 아래 그림처럼 거의 일정한 성분으로 구성되어 있다. 일반적으로 이 대류권 내의 대기를 공기라 부른다.

 

실제로는 이밖에 수증기나 가스 등의 불순물이 포함되어 있다. 공기는 1㎥당 약 1.2kgf의 무게로 대기층의 중력이 작용하는데 해면 부근에서의 작용하는 힘은 높이가 760mmHg인 수은주의 밑바닥에 작용하는 힘과 동등한 힘이 작용하고 있다. 이것을 대기압이라고 부르고 해면상에서 고도가 높아질수록 중력은 감소하여 5km의 높이에서는 약 1/2이 된다. 공기에서 「표준상태」라는 것은 온도 20℃, 절대압력 760mmHg(해면상태어세의 대기압), 상대습도 65%로 정해져 있으며 공기압 기기에서 공기의 유량도 이 상태로 환산한 값으로 표현되는 것이 일반적이다.[N(Normal) 을 붙여 나타낸다. 예:200N㎥]

 

                                             

                                               <공기의 조성비>

 

그런데 공기는 대기압 상태로는 에너지용으로서 공업용에 사용될 수 없으므로 압축기(Compressor)로 공기를 압축함으로서, 압력을 높게하여 용도에 적합하게 사용한다. 이와 같이 압력이 대기압 보다 높은 경우에 이것을 공기압이라 부른다. 즉 "공기압 = 압축공기" 이므로, 예를 들어 공기압 실린더라고 하는 것은 "압축공기를 사용하여 작동시키는 실린더" 라는 것을 의미한다

 

명    칭

기  호

상   수

단     위

비     고

표준대기압

P0

1.0332

kgf/㎠ abs

㎩(N/㎡)

밀 도

 

0.1319

kgfㆍs²/m⁴

N/m

비 중 량

r

1.293

kgf/m³

N/㎥

정 압 비 열

Cp

0.24

Kcal/kgfㆍ℃

 

정 적 비 열

Cv

0.171

Kcal/kgfㆍ℃

 

비 열 비

k

1.402

 

 

가 스 정 수

R

29.27

kgf m/kgf

 

음 속

 

331.68

m/s

 

                                                       <공기의 물리학적 성질>

 

 

공압시스템 관련 다른 자료 링크

 

 

 

공기압 시스템 (Pneumatic system) 구조

 

공기압 제어-압력 제어 밸브 (Regulator)

 

공기압 시스템(Pneumatic System) - 방향제어밸브

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