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로드셀-인디케이터

[CAS]로드셀의 모든 것 – 기초부터 종류와 용어까지 알아보기

CAS 스마트사업팀 이진형 2024. 11. 7. 13:32

안녕하세요! CAS 스마트사업팀 이진형 입니다!

오늘은 다양한 산업 현장에서 사용하는 중요한 측정 장비인 로드셀에 대해 알아보겠습니다. 로드셀은 기계적인 힘을 전기 신호로 변환하여 무게나 하중을 정확하게 측정하는 장비로, 여러 종류와 특성이 있어 각기 다른 용도에 맞춰 사용됩니다. 로드셀의 기초, 종류, 사용 사례, 그리고 용어에 대해 정리해 보았습니다.

로드셀의 정의와 구성 요소

로드셀은 물체에 가해진 하중(변형량)을 Strain Gauge의 저항 변화로 측정하여, 이를 힘에 비례하는 전압으로 출력하는 변환기입니다. 일반적으로 **Spring Element(탄성체)**와 Strain Gauge로 구성되며, 다양한 산업 환경에서 활용됩니다.

로드셀의 종류와 특징

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1) 굽힘형 로드셀 (밴딩 타입)

굽힘형 로드셀은 한쪽이 고정되고, 다른 한쪽에 하중이 가해지는 구조를 가지고 있습니다. **Strain Gauge(변형 게이지)**가 장착된 탄성체에 하중이 가해지면, 변형에 따라 전압 변화가 발생해 하중을 측정할 수 있습니다. 이 로드셀은 단순하면서도 안정적인 구조로 설계되어 소형 저울이나 상업용 저울에서 많이 사용됩니다.

  • 용량: 주로 500kg 이하의 저용량에 사용되어, 소형 저울에 적합합니다.
  • 특징: 직선성이 우수하여 정확한 측정이 가능하며, 경제적인 가격으로 설치와 사용이 용이합니다.
  • 장점: 비용 효율이 높고, 측정 정확도가 뛰어나 상업용 저울에서 자주 활용됩니다. 직선성이 뛰어나 정확한 측정 결과를 제공합니다.
  • 단점: 측 하중에 취약하며, 과부하가 걸리면 손상될 가능성이 있습니다. 그러나 개별 보정을 통해 환경에 맞게 조정이 가능하다는 점이 장점입니다.

굽힘형 로드셀은 다양한 소형 저울 및 일반적인 상업용 계량기에서 사용하기 좋은 선택입니다.

2) 전단형 로드셀

전단형 로드셀은 중간 부분에 하중이 가해졌을 때 발생하는 전단 응력을 이용해 하중을 감지하는 구조입니다. 탄성체 내부에서 발생하는 응력을 Strain Gauge가 감지하여, 높은 중량을 측정하는 데 적합한 로드셀입니다. 다양한 산업 현장에서 중간 용량 이상의 하중을 측정할 때 사용됩니다.

  • 용량: 중/고용량의 하중을 견딜 수 있어, 산업용 계량기나 중간 이상의 무게를 다루는 시스템에 적합합니다.
  • 특징: 전단 응력을 이용해 정확한 하중 측정이 가능하며, 내구성이 뛰어나 안정적인 성능을 제공합니다.
  • 장점: 하중이 균일하게 분산되어 큰 용량의 하중에도 견딜 수 있어 산업용 계량기나 다양한 중량 계측 시스템에 적합합니다.
  • 단점: 개별 보정을 통한 미세한 오차 조정이 불가능하다는 한계가 있습니다. 일반적으로 표준 설정 상태로 사용되며, 세부적인 보정이 필요할 경우에는 추가적인 설정이 필요할 수 있습니다.

전단형 로드셀은 산업용 계량기나 중간에서 고하중의 계량이 필요한 환경에서 많이 사용됩니다.

3) 기둥형 로드셀 (기둥형/압축형)

기둥형 로드셀은 기둥 모양의 탄성체를 통해 고하중을 측정하는 타입입니다. 압축 시 발생하는 변형을 Strain Gauge가 감지하여 하중을 계산합니다. 매우 높은 하중을 견딜 수 있는 구조로 설계되어 대형 장비나 산업용 계량에서 주로 사용됩니다.

  • 용량: 5 Ton 이상의 고하중을 견딜 수 있으며, 트럭 계량기, 대형 저울, 산업 장비에 활용됩니다.
  • 특징: 탄성체가 기둥 형태로 설계되어 큰 하중을 균일하게 견딜 수 있는 구조입니다. 높은 내구성을 자랑하며, 장시간의 하중을 견딜 수 있습니다.
  • 장점: 대형 하중에도 안전하게 사용할 수 있으며, 하중 변형이 균일하게 분포되어 대규모 산업 계량에 적합합니다. 특히 설치 공간에 제약이 없는 대형 계량 장비에서 많이 사용됩니다.
  • 단점: 개별 보정이 불가능해, 환경 변화에 민감할 수 있습니다. 고하중의 정확한 측정을 위해 주기적인 점검과 유지 관리가 필요합니다.

기둥형 로드셀은 대형 장비나 트럭 계량기에서 무거운 하중을 안전하고 정확하게 측정할 때 유용합니다.

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  1. 그 외 유형
  • 표준형: 일반 산업 환경에서 사용
  • 방폭형: 폭발 위험 지역에서 사용
  • 고분해능형: 높은 정밀도가 필요한 환경에서 사용
  • 주문형: 맞춤 설계로 소비자 요구에 맞춘 구조
  • 고온/특수용: 특수 환경에서 사용
  • Miniature Force Sensor: 소형 자동화 장비에 사용

로드셀의 사용 사례

로드셀은 물체의 무게나 하중을 정밀하게 측정할 수 있어, 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 각 현장에서 로드셀은 생산 효율을 높이고 품질을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

1) 물류 센터 및 창고 관리

  • 물류 센터에서는 상품의 정확한 무게와 체적을 측정하는 것이 중요합니다. 로드셀은 물류 창고에서 무게 측정 시스템에 적용되어, 상품의 입출고 시 무게를 정확히 기록해 효율적인 재고 관리가 가능합니다. 또한, 자동화된 로드셀 시스템은 반복적인 계량 작업을 자동으로 처리해 시간과 비용을 절감합니다.

2) 제조업체의 생산 공정 관리

  • 제조업체에서는 원재료나 부품의 정확한 무게 측정이 제품의 품질을 결정짓는 중요한 요소입니다. 로드셀은 생산 공정에서 원재료의 정확한 양을 계량하거나, 조립 공정에서 제품의 균형을 맞추는 데 활용됩니다. 예를 들어, 식품 제조업에서는 레시피의 정확성을 유지하기 위해 원재료의 무게를 로드셀로 측정하여 투입하는 시스템이 필요합니다.

3) 상업용 저울과 소매업

  • 상업용 저울, 특히 소매점의 저울에서는 정밀하고 신뢰할 수 있는 무게 측정이 필수입니다. 로드셀을 적용한 상업용 저울은 신선식품, 농산물, 고기 등의 정확한 무게를 측정하여 소비자에게 신뢰를 제공합니다. 이러한 저울은 무게에 따라 자동으로 가격을 계산할 수 있어, 소매업체에서 계산과 판매 프로세스를 간소화하는 데 도움을 줍니다.

4) 건설 현장 및 토목 공사

  • 건설 현장에서는 중장비의 하중을 측정하거나 건축 자재의 무게를 확인하는 데 로드셀이 사용됩니다. 예를 들어, 크레인이나 리프팅 장비에 장착된 로드셀은 들어 올리는 무게를 실시간으로 모니터링하여 과부하를 방지하고, 안전한 작업 환경을 유지하는 데 도움을 줍니다. 또한 토목 공사에서는 지반의 압력이나 구조물의 하중을 측정하여 구조 안정성을 평가하는 데 사용되기도 합니다.

5) 차량 무게 측정 및 도로 과적 단속

  • 로드셀은 차량의 축 중량을 측정하여 과적을 단속하는 도로 안전 시스템에도 사용됩니다. 고속도로에 설치된 로드셀 기반 계량 시스템은 차량이 주행 중일 때도 정확한 중량을 측정할 수 있어, 과적 차량의 안전을 확보하고 도로의 손상을 예방하는 데 기여합니다. 이러한 시스템은 물류 차량의 적재 무게를 모니터링하여 교통사고를 줄이는 데도 효과적입니다.

6) 연구실 및 실험실 환경

  • 연구 및 실험 환경에서는 미세한 힘이나 하중을 정밀하게 측정해야 하는 경우가 많습니다. 로드셀은 실험 장비에 부착되어 각종 재료의 강도 실험, 미세한 하중 변화 측정, 진동 분석 등 다양한 실험에 활용됩니다. 예를 들어, 바이오 메디컬 연구에서는 체세포와 같은 작은 샘플의 미세한 하중을 측정하기 위해 소형 로드셀이 사용됩니다.

7) 항공 및 우주 산업

  • 항공 및 우주 산업에서는 비행기의 무게 분포를 측정하거나 로켓 추진력 테스트에 로드셀이 사용됩니다. 고도의 정밀성과 내구성이 요구되는 이 분야에서는 고분해능 로드셀을 사용하여 미세한 무게 변화나 큰 하중을 정확히 측정합니다. 이러한 로드셀은 비행 안전을 위한 엔지니어링 데이터 수집에 중요한 역할을 합니다.

로드셀 용어 이해하기

로드셀에 관련된 주요 용어와 그 의미를 정리해 보았습니다. 초보자도 쉽게 이해할 수 있도록 설명하였습니다.

  • Capacity (용량): 로드셀이 견딜 수 있는 최대 하중으로, 초과 시 손상될 수 있습니다.
  • Accuracy (정확도): 측정의 정확성을 나타내며, 오차가 발생할 수 있는 최대 백분율로 표시됩니다.
  • Sensitivity (감도): 주어진 전압에서 로드셀이 출력하는 전압 신호로, 예를 들어 감도가 3mV/V라면 10V 전압 사용 시 최대 하중에서 30mV 출력.
  • Rated Load (정격 하중): 설계 하중에 도달했을 때의 출력 전압.
  • Excitation Voltage (인가 전압): 로드셀의 권장 전압.
  • Zero Balance (영점 균형): 무게가 걸리지 않은 상태에서 출력 값.
  • Input/Output Resistance (입출력 저항): 로드셀 내부의 저항값.
  • Insulation Resistance (절연 저항): 로드셀 회로와 외부 간의 절연 특성.
  • Maximum Safe Load (최대 안전 하중): 고장 없이 로드셀이 견딜 수 있는 최대 하중.
  • Compensated Temperature Range (보상 온도 범위): 로드셀이 정확히 작동하는 온도 범위.
  • Operating Temperature Range (작동 온도 범위): 로드셀이 작동 가능한 온도.
  • Combined Error, Non-linearity Error, Hysteresis, Repeatability: 측정 정확성에 영향을 미치는 다양한 오차 요소.이외에도, 로드셀은 온도 변화나 장시간 하중 유지에 따른 Creep (크리프), 온도 변화에 따른 Temperature Effect 등의 다양한 영향을 고려하여 사용해야 합니다.

로드셀은 하중 측정의 정밀성과 효율성을 높여주는 필수 장비로, 다양한 유형과 용어를 이해하면 로드셀의 활용 가치를 더욱 높일 수 있습니다. 저희는 다양한 산업 환경에 맞춰 최적의 로드셀 솔루션을 제공해 드리고 있으니, 관련 상담이 필요하시면 언제든지 문의해 주세요. 여러분의 작업 효율을 한 단계 업그레이드해드릴 수 있는 로드셀 솔루션을 제안드립니다!

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