삼정오토메이션, 극한 환경을 위한 최적의 모션 솔루션, AKMH·EKM·TBM2G·KBM 시리즈
현대 산업 현장에서 모션 시스템은 종종 극한의 환경 조건에 직면한다. 방사선, 고진공, 고압세척, 심해 수압 등 극한 환경에서 신뢰성과 내구성을 확보하기 위해서는 보다 보수적이고 다각적인 접근이 필요하다. 극한의 환경 조건에서 동작하는 모션 시스템을 개발하기 위해서는 일반 산업용 부품을 적용해서는 안되며, 국제 규격에 부합하는 방수·방진, 내방사선, 내충격 성능을 갖춘 인증된 제품을 선택해 야만 한다. 100년 역사를 자랑하는 미국 Kollmorgen의 특수 목적용 모터가 바로 그러한 제품이라 할 수 있다.
AKMH와 EKM: 특수한 환경조건을 위해 설계된 모터
극한 환경이라고 해서 모두 같은 특성을 요구하는 것은 아니다. 특정 산업에서는 보다 특화된 모터가 요구되기도 한다. 대표적인 사례가 식품위생에 특화된 AKMH 시리즈와 국방·항공에 특화된 EKM 시리즈이다.
AKMH 모터는 IP69K 등급을 충족하는 완전 밀폐 스테인리스 구조로 설계 되어 있다. 이러한 특수 설계 덕분에 AKMH는 식품·제약 산업에서 세균 번식 방지를 위한 위생 규격을 만족시킨다. 이는 반복적으로 수행되는 고압 세척 작업 과정이 필수적인 식음료와 제약 분야에서 빛을 발하며, CIP(Clean-in-Place) 방식 세척에도 생산을 멈추지 않고 위생과 가동률을 동시에 확보할 수 있다. AKMH 모터는 표면이 매끄럽고 틈새를 최소화하여 세척액과 이물질이 잔류하지 않도록 설계되었으며, 부식에 강한 스테인리스 재질을 사용하여 장수명을 보장한다.
▲ IP69K 등급 위생용 AKMH 모터 (사진출처: Kollmorgen)
EKM 시리즈는 극한의 온도 변화와 높은 진동·충격, 방사선에 노출되는 국방·항공 환경을 위해 개발된 제품이다. EKM 라인업의 모든 모터는 MIL-STD 규격을 충족하며, 혹한·혹서뿐 아니라 방사선 환경에서도 절연재와 접착제가 안정적으로 기능할 수 있도록 설계 되어 있다. 이와 같은 설계 덕분에 EKM 모터는 가혹한 환경 조건이 요구되는 군수 장비, 항공기, 위성 시스템 등에서 신뢰성 있는 구동을 보장한다.
▲ MIL-STD 규격 충족 국방·항공용 EKM 모터 (사진출처: Kollmorgen)
프레임리스 모터: 특수 목적용 모터의 한계와 대안
다만 이와 같은 특수 목적 모터는 가격이나 납기 측면에서 불리할 가능성이 존재한다. 목적 자체가 특수한 만큼, 규모의 경제를 달성하기 위한 생산수량을 충족 시키기 어렵기 때문이다. 아무리 좋은 솔루션이 있다 해도, 가격과 납기가 충족되지 않는다면 사용자 입장 에서는 고민이 많아질 수밖에 없다.
이러한 상황에서 대안으로 주목받는 것이 바로 프레 임리스 모터다. 프레임리스 모터는 하우징이 없는, 로터와 스테이터 형태로만 제공되는 제품이다. 고객은 직접 설계한 하우징이나 시스템에 프레임리스 모터를 장착하여 사용할 수 있으며, 이는 개발기간의 단축과 컴팩트한 설계, 어플리케이션에 맞춤화 된 개발을 가능케 한다.
이미 다양한 산업 분야에서 검증된 Kollmorgen의 TBM2G 시리즈는 구조적으로 단순하면서도 고토크, 저코깅 특성을 제공하며, 여러 환경에 대응 가능한 기반 기술을 갖추고 있다. 세계 최초로 프레임리스 모터를 제품화한 Kollmorgen 사는 TBM, KBM, RBE 등다양한 사용조건에 특화되어 있는 검증된 제품군을 보유하고 있다.
TBM2G 시리즈: 단순한 구조에서 오는 내구성과 신뢰성
프레임리스 모터는 스테이터와 로터라는 최소한의 요소만으로 구성되어 자체적으로는 방수·방진이 기능을 포함하지 않는다. 그러나 하우징이 없는 구조적 특징 덕분에 도장, 재질, 치수 등을 사용자의 어플리케이션에 최적화하여 설계할 수 있다. 또한 베어링, 샤프트, 실링 등을 요구되는 환경조건에 맞게 선정할 수 있는 것도 특징이다.
사용자가 요구하는 기능을 요구조건과 환경에 맞게 설계할 수 있다는 유연성 덕분에 오늘날 전세계의 수많은 피지컬AI 및 로봇 제조사들은 TBM2G와 같은 프레임리스 모터를 채택하고 있다. Kollmorgen의 대표적인 프레임리스 모터 제품군인 TBM2G 시리즈는 극한 환경에서도 높은 신뢰성과 효율성을 제공하여 저궤도위성·휴머노이드·수술 로봇·군용드론 등 다양한 산업군에서 검증된 해법으로 자리 잡았다.
▲ Kollmorgen 대표 프레임리스 모터 TBM2G (사진출처: Kollmorgen)
KBM 시리즈: 극한 환경 속에서 더욱 빛나는 확장 가능성
Kollmorgen사는 오랜 기간 다양한 특수목적용 모터 제품군을 공급해 왔다. 일반적인 범용 제품군과는 달리, Kollmorgen의 모터는 극한 환경에서 더욱 빛을 발한다. 완전한 맞춤형 설계를 원하는 고객들을 위해 Kollmorgen사는 자사의 군용 솔루션인 EKM 시리즈를 프레임리스 형태로 제공하고 있으며, 이것이 KBM 시리즈이다. KBM 모터의 검증된 적용 사례는 다음과 같다.
• 심해 탐사 및 해양 시추 장비: 모터는 최대 수만 psi의 외부 압력과 염수 환경에서 동작해야 한다. 이때 모터를 압력 보상형 하우징과 결합해 컴팩트한 고효율의 추진 메커니즘을 구현하며, 유지보수 주기를 크게 연장할 수 있다.
• 반도체 장비 및 인공위성·월면차: 고진공 환경이 요구되는 분야에서도 특수 소재 커스터마이징을 통해, 민감한 광학·전자 시스템을 오염으로부터 보호한다. 이러한 커스터마이징은 NASA-STD 6016A 아웃가스 기준을 충족 하며, 실제로 저궤도 위성부터 화성 표면까지, 지금 이 순간에도 우주에서그 신뢰성을 입증하고 있다.
• 원자력 발전소 및 의료 영상 장비: 방사선 노출이 빈번한 환경에서 발생하는 절연재와 접착제 열화 문제는 방사선 강화 소재를 적용하여 장기간 안정적인 성능을 발휘할 수 있게 한다.
자료제공: 삼정오토메이션(www.sjautomation.com)
