IP(침투 보호Ingress Protection 혹은 국제 보호International Protection라고도 하는) 등급은 특정 장치의 보호 정도를 표준화하기 위해 개발된 체계다. 장치의 ‘인클로저’가 물 등의 이물질 침투를 막음으로써 장비 손상 혹은 작업자 부상을 예방한다. 리니어 액추에이터에도 IP 등급을 적용할 수 있다는 사실, 알고 있었는가?
글 | 개리 로젠그렌, Tolomatic 엔지니어링 부서 관리자

어떻게 IP 등급을 막대형(Rod Type) 혹은 비 막대형(Rodless) 리니어 액추에이터에 적용할 수 있을까? 또 어떤 IP등급이 액추에이터 관련 작업에 적합한 등급일까?

먼지가 많은 환경
먼지투성이 환경에서 작동하는 리니어 액추에이터를 쉽게 찾아볼 수 있다. 다행히도 종이 혹은 굴곡진 종이(판지)와 섬유산업에서 사용하는 직물 그리고 일반 공장 등에서 발생하는 먼지는 건조하고 상대적으로 가볍다.

대부분의 막대형 리니어 액추에이터가 이런 환경에서 별다른 문제없이 작동한다. 로드 와이퍼를 추가하면 제품 내부에 먼지가 유입되는 것을 비교적 간단히 차단할 수 있으며, 액추에이터 내부의 윤활제 보호에 도움이 된다.

비 막대형 리니어 액추에이터 역시 원활한 작동을 보장한다. 비 막대형 리니어 액추에이터는 대부분 제품 내부를 먼지로부터 보호하기 위한 커버 스트립을 장착하고 있다.

보다 먼지가 많이 날리는 환경이라면, 비 막대형 액추에이터는 몸체에 정압 포트를 추가함으로써 보다 확실한 보호를 꾀할 수 있다. 정압 포트는 제품 내·외부의 압력을 균일하게 만들어 정압 지점에 먼지가 닿는 것을 막아주는 역할을 한다. 이러한 생산 환경에서는 IP54 등급을 고려하는 것이 바람직하다. 먼지(5)와 튀기는 물(4)로부터 장비를 보호할 수 있기 때문이다(비록 물이 없는 환경이라고 할지라도 이 기능은 유효하다).

목공 작업 등 재료가 깎이고 잘리는 등의 과정으로 인해 극도로 먼지가 많이 일어나는 환경이나 경금속 가공 혹은 연삭 등의 환경에서는 먼지의 양이 상당히 많아진다. 이런 환경에서는 IP65 등급 등을 고려해야 한다. 액추에이터가 방진(6) 및 4.4psi 이하의 물 분사(5)에도 견딜 수 있어야 함을 의미한다. 

방진과 방수는 보통 비슷한 기본 기술을 바탕으로 이루어진다. 따라서 방진을 위한 보호 장치는 저압 물 분사 등의 응용사례에도 뛰어난 효과를 발휘한다. 생산현장에 물이 없더라도 말이다.

로드 씰 혹은 로드 와이퍼를 탑재한 막대형 액추에이터 역시 이러한 환경에서 원활한 작업을 보장한다. 하지만 맞춤형 설계를 통한 보호기능을 적용하지 못하는 막대형 액추에이터는 먼지가 매우 많은 환경에서의 사용을 자제해야 한다.

  수분이 많은 환경
물이 존재하는 응용사례에서는 액추에이터가 맞닥뜨리게 될 수분의 종류와 방향 그리고 양에 대한 정보를 아는 것이 중요하다. 예를 들어 액추에이터가 스프레이를 탑재하고 왕복운동을 하고, 스프레이가 가공 중인 제품을 향할 경우, 필연적으로 액추에이터에 물방울이나 안개처럼 뿌려지는 물 혹은 증기가 내려앉기 마련이다. 따라서 이런 응용사례의 경우 튀는 물(Splashing Water) 혹은 저압 분사(Low-Pressure Jets)에 대한 보호가 필요하다. 

대부분의 막대형 액추에이터를 보호하는 장치는 로드 와이퍼 혹은 로드 씰을 장착하고 있다. 따라서 IP65등급을 통해 요구사항을 충족할 수 있다. 반면 비 막대형 액추에이터는 맞춤 설계 보호 장치가 없는 이상 특정 지점에 수분이 침투하는 것을 막을 수 없다.

응용사례에 따라 액추에이터가 물이 흐르는 경로에 직접적으로 노출될 수도 있다. 이 경우 반드시 IP66 혹은 IP67등급 제품을 사용해야 한다. 일반적으로 이런 IP등급을 위해서는 이중, 삼중의 차단 장치를 장착하는 경우가 많다. 보호 장치(실드), 벨로즈, 가드 등이 그것이다. 이러한 장치를 통해 장기간의 수명을 보장할 수 있다. 

반면, 비 막대형 액추에이터로 이러한 기능을 원활하게 수행하기 위해서는 맞춤 보호 장치가 필요하다.

  세척 환경
액추에이터는 식품 및 음료 제조공정 등에서 자주 사용한다. 이들 공정은 세척 작업이 필수적이다. 이런 응용사례에서는 보호 관련 요구사항이 특히 엄격하다. 강한 세제는 물론, 80℃ 온도와 1500psi 압을 넘는 물 혹은 증기를 뒤집어쓰게 되기 때문이다.

이러한 환경에서 액추에이터를 사용하기 위해서는 세척 작업에 쓰이는 화학제품 성분을 이해하는 것이 중요하다. 예를 들어 pH(수소 이온 농도 지수)가 매우 높거나 낮은 응용사례에서는 이 용액이 어떤 작용을 일으킬지를 완벽히 이해하고 화학제품의 성능에 부합하는 보호 장치를 사용해야 한다.

뿐만 아니라 액추에이터를 구성하는 재질이 특정한 세척작업에 강해야 한다. IP69K 등급을 가지고 있는 액추에이터는 이러한 환경에 가장 적절한 제품이다. 하지만 화학적인 호환성을 보장하기 위해 본격적인 도입 이전에 사용하는 용액에 대한 실험을 거치는 편이 현명하다.

화학 처리를 포함하고 있는 응용사례는 물 침투 응용사례와는 다른 접근이 필요하다. IP 등급이 화학적 호환성을 나타내는 것은 아니다. 응용사례에서 사용하는 화학 성분을 정확히 아는 것은 액추에이터 공급업체가 가장 적합한(즉, 수명이 가장 긴) 재료를 선정하는 데에 도움이 된다. 사용자가 알아야 할 중요한 요인으로는 작업에 쓰이는 용액의 화학적 구조와 농도 그리고 액추에이터가 화학물질에 노출되는 시간과 작업 온도 등이 있다.

  결론

막대형 및 비 막대형 액추에이터는 다양한 제조 관련 응용사례에 사용되고 있다. 먼지와 액체 그리고 여타 화학물질에 노출되는 환경에서의 모션컨트롤 작업을 수행한다는 게 대표적이다. 일반적으로 보았을 때 막대형 액추에이터가 이러한 조건에 보다 적합하다. 비 막대형 액추에이터는 IP54 등급 이하의 응용사례에 적용하기에 적합하다. 비 막대형 액추에이터에 보다 높은 침투 보호 기능이 필요하다면 외부 보호장치 혹은 추가적인 인클로저 등을 마련해두어야 한다.

먼지나 액체 그리고 화학성분에 대한 보호기능을 필요로 한다면 제조업체에 가능한 한 많은 정보를 제공하는 편이 좋다. 다양한 정보는 환경 친화성과 성능 그리고 긴 수명 등을 고려한 가장 적절한 제품으로 돌아온다.