2014년, 가장 핫한 모션컨트롤 관련 제품에는 어떤 것이 있을까? 새로운 기술이 시장을 휘어잡을까? 기존의 문제점을 개선한 제품이 빛을 발할까? 전 세계의 종사자들이 주목하는 제품에 순위를 매겨 101개의 제품을 나열해보았다.  2014년을 뜨겁게 달굴 제품들을 만나보자.
정리｜모션시스템디자인 편집부

미국에서 흥미로운 조사결과가 발표되었다. 미국 머신디자인에서 ‘Top 101 Components’라는 콘테스트를 연 것. 미국 현지의 OEM 설계 기술자들이 주목하고 있는 있는 장치 및 기기들을 총망라한 이 콘테스트는 전기·전자·고정 및 연결·유체동력·기계·모션컨트롤 등 다양한 분야에서 제품을 선정해 현지의 기술자들이 직접 점수를 매길 수 있도록 만들었다. 즉, 이 설문조사에서 상위에 자리한 제품은 현재 기술자들이 가장 주목하고 있는 제품임을 뜻한다. 

많은 사람들이 체감하고 있듯, 오늘날에는 호화롭고 현란한 전자장치 및 첨단 소프트웨어들이 우리 생활 깊숙이까지 침범해있다. 투표결과에 놀랄 만한 사람이 많을 것으로 짐작되는 이유이다. 투표에서 승리를 거둔 제품이 다름아닌 잠금장치(Fastener) 및 접착제(Adhesives)이기 때문이다.

오늘날 모바일 장비 및 산업장비는 장치 혹은 기계의 종류에 상관없이 튼튼한 내구성과 높은 신뢰성을 동시에 달성해야 한다. 극단적인 부하나 충격, 진동, 거친 작업환경에도 적응할 수 있어야 하는 것. 

이를 달성하는 첫 단추가 바로 장치를 구성하는 구성요소의 강성 및 개별 장치들 간의 원활한 조합이다.

볼트, 정상에 오르다

Asymmetric Fasteners에서 만든 풀림 방지 V볼트는 추가적인 잠금장치가 필요 없으며, 자체적으로 높은 조임력(체결력)을 제공한다. 제작자 측 설명에 의하면, 이 V볼트는 내진동성 잠금(Vibration-resistant fastening)을 제공한다. V볼트는 표준 60° 암나사와 함께 사용할 수 있으며 클램프 부하가 가해질 때까지 자유롭게 회전한다. 나사 결합 시에는 클램프 부하가 증가함에 따라 나사의 모든 부분에 잠김 동작이 발생한다. 사용 가능한 크기는 6-32부터  ½-13까지다.

내열성을 지닌 Supreme 45HTQ는 강도가 높은 2성분계 석영(Quartz)을 첨가한 에폭시를 적용했다. 내마모성 및 내화학성이 뛰어나다. 

Master Bond에서 만든 이 제품은 금속·합성 재질·세라믹·고무·플라스틱 등에 적합하며, 석유화학제품·산·염기·용제 및 용액 등에 대한 내구성도 좋다. 인장 강도는 1만 psi를 상회하며 압축 강도는 상온에서 2만 psi가 넘는다. 에폭시는 100:30 무게 비율로 혼합되었으며 실온에서 12시간 이상의 수명을 제공한다. 흐름 특성이 좋아 결합과 밀봉이 손쉽고 수 in. 깊이의 단면도 주조할 수 있다. 형태 혹은 크기 측면에서 안정을 유지하기 위해 250℉~350℉에서 경화시켜 수축을 최소화한다.

강화 화합물(Toughened Compound)인 Supreme 45HTQ는 엄격하고 정확한 열 사이클에도 저항이 뛰어나며 최대 450℉의 온도에서도 작업을 수행할 수 있다.

3위 자리는 Hardlock 너트가 차지했다. 이 자동 잠금 및 진동방지 너트는 Hardlock Industry에서 만든 제품이다. 너트가 느슨해지는 것을 막기 위해 중앙의 오목한 상단 너트와 중앙에서 벗어난 볼록한 하단 너트를 결합했다. 이로 인해 결합을 체결할 때 쐐기 모양을 생성하며, 이 때 힘은 볼트에 수직으로 작용한다. 상단 및 하단에 있는 너트가 결합하면서 쐐기 부분에서 자동 잠금 힘(Selflocking Force)이 발생해 결합이 풀리는 것을 방지한다. 진동 및 충격에 반복적으로 노출되는 경우에도 결합을 유지한다. 1in. 및 M64 규격에서 사용할 수 있다.

더 많은 잠금장치를

집계 결과, 두 개의 기계적 잠금장치(Mechanical Fasteners)가 탑 10 안에 들었다. 그 중 하나는 Alcoa Fastening Systems이 만든 ‘Huck BobTail’ 직접 인장형 잠금장치다. 회사 설명에 따르면, 이 장치는 높은 강도와 안정성 그리고 내식성을 결합했다. 분리되지 않는 핀테일 설계 덕분이다. 이 잠금장치는 내진동성이 있으며 피로강도가 기존 볼트와 너트 대비 다섯 배 높다. 

HUCK BobTail의 구부러짐이 적은(Low-Swage) 기술은 빠른 설치(잠금장치 당 2초 이하)를 보장하며 가볍고 인체공학적인 도구를 자랑한다. 이 장치는 철·알루미늄·스테인리스강 등의 재질로 만들어지며, 트러스형, 90°형, 수평형, 플랜지형, 98T형 등 다양한 헤드 형태를 자랑한다.

PennEngineering의 패널 고정 나사 역시 기술자들의 높은 관심을 사고 있다. PEM 형식을 갖춘 PF50 및 PF60 자가 클린치 패널 고정 나사는 얇은(0.3in./0.8㎜) 금속 조립장치 위에 영구적으로 고정시킬 수 있다. 스프링 장치와 고정 나사를 통합함으로써 간단하고 효율적인 설치 및 처리를 실현함은 물론 장치가 유실되는 등의 문제도 방지했다. 또한 전면 패널에 돌출되어있는 부분을 최소화하는 편평한 설계를 도입했다. 이 장치의 돌출부는 0.34in에 불과하다.

두 제품 모두 십자드라이버를 사용해 조이거나 풀 수 있다. 나사 크기에 따라 다양한 크기의 드라이버를 사용할 수 있다. 두 제품 모두 MAThread 교차방지(안티 크로스) 나사산 설계를 도입했으며, 필요에 따라 흠집에 강한 DuraBlack 마감처리를 할 수 있다.

케이블타이 브래킷

때로는 단순한 설계가 최선의 결과를 만들기도 한다. 압축 공기를 통해 못을 박은(Nailed) TrackMounts는 케이블·배관·하니스 배선 등 여러 응용사례에 안전하다. 브래킷은 접착 결합 방식보다 수명이 긺은 물론, 드릴로 구멍을 내는 방식보다 더 빠르고 안전하며 깔끔하다.

TrackMounts는 높은 강도와 내충격성을 자랑하는 폴리아미드(나일론) 재질로 만들어졌다. 또한 경화강 MetalTack을 내장해 실질적으로 거의 모든 금속 표면에 안전하게 박을 수 있다. 브래킷은 최종 정렬작업을 할 때 회전함으로써 하네싱이 재빨리 움직이도록 만든다. 이 장치는 Gripnail에서 만들었다.

리니어 드라이브 너트

Amacoil에서 출시한 Model RS 롤링 링 리니어 드라이브 제품군에 RS8 드라이브 너트가 합류했다. 이 드라이브 너트는 8㎜ 직경 및 단단한 표면을 자랑한다. 나사산 없는 부드러운 축은 작업 시 파편이나 잔해물이 발생하지 않아 막힘이나 고장이 없다. 과부하 보호 기능 역시 탑재했다. 여타 리니어 드라이브에서 발생할 수 있는 뒤틀림이나 휘저어짐 그리고 연마 등으로 인한 손상에 강하다. 제품 청소 및 교체의 필요가 없어 다운타임 역시 줄어든다.

RS8은 압출 성형된 알루미늄 하우징을 탑재했다. 또한 롤링 링 베어링의 내륜과 축이 점접촉을 지속적으로 실현하므로 백래시 없는 직선운동을 자랑한다. 

센서, 탑 클래스로 자리매김

많은 응용사례에서, 여러 기계 및 장치로부터 컨트롤러로 자료를 전송하는 빈도가 크게 높아졌다. 위치제어에서 상태관찰 및 감시에 이르기까지 다양한 분야에 활용할 수 있기 때문이다. 101개의 제품 중 센서·변환기·발신기·인코더 등의 제품이 30여 개의 자리를 차지한 이유이기도 하다.

그 중에서도 탑 10 자리에는 Gems Sensors&Controls의 액위 센서(capacitive liquid-level sensor)인 CAP-100 시리즈가 이름을 올렸다. 이 제품은 플라스틱·유리·유리섬유 병 및 각종 저장소 등 약 10㎜ 두께의 벽 너머에서도 사물을 정밀하고 정확하게 감지한다. 이 제품은 의료 분야에 특히 적합하다. 폐기물, 시약, 희석액뿐 아니라 어둡거나 끈적하거나 점성이 있는 액체도 측정할 수 있다. 수성 및 비수성 액체를 모두 감지할 수 있으며, 동시에 고체로 만들어진 검체를 검출하는 근접 센서로도 활용할 수 있다. 

이 제품은 Wet sink 혹은 Dry sink 중 한가지 방식으로 사용할 수 있다. IP67 보호등급을 달성하였으며, LED신호와 역률계(Power Indicators) 그리고 감도 조절을 위한 전위차계를 통합했다.

접착제도 이름 올려

탑 10 제품군에 이름을 올린 마지막 제품군은 바로 접착제다. 헨켈이 만든 시각적으로 명료한 액체 접착제(Liquid Optically Clear Adhesives, LOCAs)가 주인공이다. 렌즈의 커버와 디스플레이 부분을 결합하기 위해 사용하는 제품이다. Loctite 3191·3198·3199는 편광판 필름·폴리메틸 메타크릴레이트(PMAA)·아크릴·유리·ITO 코팅 유리 등 경도와 탄성계수 그리고 수축률이 낮은 물질에 사용해 300㎛가량 되는 틈을 메우고 높은 장력과 접합 강도를 달성케 한다.

유리 대 유리 혹은 플라스틱 대 유리 접합의 경우, Loctite 3193HS 및 3194는 열팽창 계수가 서로 다르다는 기질로 인한 압박을 견딜 수 있다. 낮은 점도를 가진 재료에는 수 초간 빛을 쬐어 최대 7MPa의 십자인장강도(Cross-Tensile Strength)를 달성하게끔 만든다.

DELO Industrial Adhesives는 건조가 빠른 접착제를 개발했다. 빛과 열에 의해 건조되는 Delo-Katiobond OB 및 Delo-Dualbond OB는 광전자 산업 분야의 요구사항에 적합한 제품이다. 가스 배출이 적고 광학적으로 안정적이며 접착 속도 역시 빠르다. 뿐만 아니라 열적 노화가 일어나는 동안에도 시각적인 안정성을 유지한다. 여타 자외선 혹은 열경화 재료보다 황색이 적은 영상을 얻을 수 있다.