단동 vs 복동 공압 실린더: 자동화에 적합한 액추에이터 선택

작성: 기술 커뮤니케이션 팀 · 2024년 8월 27일

버튼 조작 없이 연속 동작을 수행하는 장치를 찾고 계십니까? 공장 자동화, 포장, 운송, 자동차 제조 등 다양한 산업에서 공압 부품을 기계 설계에 적용합니다. 공압 시스템은 신뢰성, 경제성, 청결성으로 정평이 나 있습니다.

공압 실린더(에어 실린더 또는 액추에이터)는 압축 공기를 이용해 하중을 직선 경로로 이동시키는 기계 장치입니다. 가장 일반적인 공압 액추에이터는 피스톤과 로드가 밀폐된 실린더 내부에 있으며, 피스톤이 원하는 운동을 수행합니다. 공압 시스템에서 공기는 주어진 과제(여기서는 실린더 내 피스톤의 신출·퇴축)를 수행하는 에너지원으로 사용됩니다.

공압 부품에 대한 자세한 내용은 TecTalk 블로그 "공압 부품: 산업 가이드"를 참조하십시오.

공압 실린더는 일반적으로 단동(single acting)과 복동(double acting) 두 유형으로 적용됩니다. 두 실린더의 주요 설계 차이는 포트 수입니다. 단동 실린더는 가압 공기가 유입되는 포트가 한 개인 반면, 복동 실린더는 두 개의 포트를 사용합니다. 이 단순한 설계 차이가 운동 방식과 속도에서 두 실린더를 구분합니다. 설계를 선택할 때 각 장치의 용도, 차이점, 장단점을 아는 것이 중요합니다.

단동 실린더

선형 운동으로 클램핑, 포지셔닝, 펀칭 등의 동작이 필요하다면 단동 실린더가 해답일 수 있습니다. 작동 원리는? 단동 실린더는 한 방향에서 가압 공기가 유입되는 단일 포트를 가집니다. 피스톤에 보통 스프링이나 하중이 장착됩니다. 공기가 정제·압축돼 단일 포트로 유입되면 피스톤이 한 방향으로 신출하며 스프링을 압축합니다. 스프링(또는 다른 외부 힘)은 공기가 원래 유입된 포트로 배출된 후 피스톤을 원위치로 복귀시킵니다. 간단히 말해, 압축 공기가 실린더 내 전진 스트로크를 만들고 스프링이 복귀 스트로크를 만듭니다.

단동 실린더에는 푸시 타입과 풀 타입 두 가지가 있습니다.

• 푸시 타입 실린더: 공기 유입으로 피스톤을 실린더 밖으로 밀어냄
• 풀 타입 실린더: 공기 유입으로 피스톤을 실린더 안으로 당김

단동 실린더 장점:

• 단순한 설계; 설치 용이
• 초기 구매 비용 저렴
• 단일 포트와 소형 하우징
• 복동 실린더 대비 밸브 및 배관 비용 절감

단동 실린더 단점:

• 압축 공기의 적절한 전처리 필요
• 스프링이 공간을 많이 차지해 작업 영역 제한
• 스프링 반력에 의한 추력 감소
• 장기 스프링 사용 시 피스톤 스트로크가 불안정해질 수 있음

복동 실린더

양방향으로 하중을 이동해야 할 때, 단동 에어 실린더와 달리 복동 실린더는 스프링 없이 신출·퇴축이 가능합니다. 한 포트에 가압 공기를 공급하는 대신, 복동 실린더는 공기가 드나드는 두 개의 포트를 가집니다.

한 포트로 공기가 유입돼 피스톤을 전진시키고, 다른 포트로 가압 공기를 공급해 피스톤을 실린더 내부로 후퇴시킵니다. 복동 실린더는 단동 실린더보다 더 짧은 시간에 신출·퇴축이 가능해 더 효율적이고 정밀하므로, 가장 널리 사용되는 공압 액추에이터입니다.

복동 공압 실린더는 주로 산업용과 로봇 산업에서 쓰입니다. 문 개폐, 컨베이어 벨트에서 상품 적재·이송 등을 수행합니다. 의료 장비, 토목 장비, 우주 프로그램 등에도 활용됩니다.

복동 실린더 장점:

• 가압 공기가 양방향으로 움직여 운동 제어가 더 용이
• 더 빠르고 강력하며 에너지 소모 적음
• 스트로크와 보어 크기 등 설계 변형 다양
• 다수 복동 공압 실린더가 ISO 준수(단동은 상대적으로 적음)

복동 실린더 단점:

• 단동 공압 실린더보다 고가
• 더 큰 하우징 필요 - 피드 실린더로 쓸 경우 다른 기계 시스템과 결합 필요
• 상황에 따라 공기 소모율이 다르게 계산될 수 있음

단동 vs 복동 실린더: 무엇을 선택해야 할까?

두 시스템 모두 압축 공기를 주 에너지원으로 사용하지만, 포트 설계로 인해 작동 방식이 상당히 다릅니다. 단동 실린더는 한 방향으로 힘이 필요한 산업 용도(예: 컨베이어 벨트에서 부품 배출)에 주로 쓰입니다. 복동 실린더는 단동보다 빠르고 강력하며 효율적이어서 많은 산업에서 폭넓게 인정받습니다. 속도와 힘이 필요한 용도엔 복동 실린더, 가벼운 조립 작업엔 단동 실린더가 적합합니다.

시스템에 적합한 공압 액추에이터를 선택할 땐 예산 고려가 필수입니다. 유지보수 주기는? 시스템이 종일 가동되는가? 이런 질문들을 염두에 두십시오. 단동 실린더는 복동보다 유지보수 빈도가 높지만 초기 구매가는 훨씬 낮습니다. 또한 단동 실린더는 스프링이 늘어나 정밀도가 떨어지면 교체해야 합니다. 출력 면에선 복동 실린더가 단동보다 더 빠르고 강력합니다. 비용이 들더라도 복동 공압 실린더는 우수한 설계로 널리 쓰이고 인정받습니다.

추가 참고사항: 공압 실린더는 공기가 정제·여과돼야 하며, 제대로 준비되지 않으면 시스템과 제품이 오염과 오작동 위험에 노출됩니다. 공압 액추에이터 선택 시 ISO 표준 고려도 중요합니다. 단동 실린더가 사용·유지보수면에서 쉽지만, 다수 복동 실린더가 ISO 표준을 충족합니다.

어떤 실린더가 귀사 애플리케이션에 최적인지 여전히 궁금하십니까? 기술 영업 담당자에게 문의해 주십시오.