공압/유압 시스템 기초

압축공기는 공짜가 아닙니다

공장 천장을 올려다보면 파란색이나 회색 배관이 온 라인을 따라 뻗어 있어요. 그 안에 흐르는 게 압축공기입니다. 임팩트렌치, 클램프 지그, 에어건, 도장 부스, 이송 실린더 — 부울경 조선기자재·자동차부품 공장에서 손에 잡히는 자동화의 절반 이상이 여기서 힘을 얻습니다. 그래서 압축공기를 전기·용수·가스에 이은 "네 번째 유틸리티" 라고 부르기도 해요.

문제는 압축공기가 전기를 써서 만드는 2차 에너지라는 점입니다. 전기 → 압축공기로 바꾸는 과정에서 대부분의 에너지가 열로 버려져요. 그래서 같은 일을 시킬 때 전기 모터보다 훨씬 비쌉니다.

> 압축공기는 새도 소리만 날 뿐 바닥에 고이지 않아요. 그래서 아무도 급하지 않습니다. 그런데 그 소리는 매달 전기요금 고지서로 청구되고 있어요.

압축공기가 실린더까지 오는 길

[압축기] → [애프터쿨러] → [에어탱크] → [에어드라이어] → [라인필터]
  압축      1차 냉각·      맥동 흡수      수분 제거      먼지·오일 제거
            응축수 분리     압력 저장
                                                            ↓
[실린더] ← [스피드컨트롤러] ← [솔레노이드밸브] ← [FRL 3점 세트]
 일을 함      속도 조절         방향 전환        필터·레귤레이터·루브리케이터

압축기는 크게 두 종류

토출은 보통 0.7~0.8 MPa로 만들고, 사용점에서 레귤레이터로 0.4~0.6 MPa 정도로 낮춰 씁니다. 필요 이상으로 압력을 높여 쓰면 힘이 세지는 대신 충격·소음·누설·전기요금이 전부 같이 올라가요.

부울경은 특히 "물"이 문제입니다

바다에 접한 공단은 습도가 높아요. 압축기가 빨아들이는 공기에 든 수분은 압축되면서 대부분 물로 떨어집니다. 얼마나 나오는지 계산해 볼게요.

30 kW급 스크류 압축기 (흡입 5 m³/min = 300 m³/h)
여름철 흡입공기 30℃, 상대습도 80%

① 빨아들이는 수분
   30℃ 포화수증기량 약 30.4 g/m³ × 0.8 = 24.3 g/m³
   300 m³/h × 24.3 g = 7,290 g/h ≈ 7.3 kg/h

② 압축·냉각 후 공기가 품고 나가는 수분
   0.7 MPa(절대 약 8기압)로 압축되면 부피는 대략 1/8
   300 ÷ 8 = 37.5 m³/h
   냉각기 출구 40℃ 포화 기준 51.1 g/m³ × 37.5 = 1,916 g/h ≈ 1.9 kg/h

③ 물로 떨어지는 양 = 7.3 − 1.9 = 5.4 kg/h
   8시간 가동이면  →  하루 약 43리터

하루 40리터가 넘는 물이 배관 어딘가에서 나온다는 뜻이에요. 드레인으로 빼지 않으면 이 물은 밸브와 실린더로 갑니다.

자동 드레인 트랩이 달려 있어도 이물로 막힙니다. 수동 드레인 밸브를 매일 아침 한 번 열어보는 것이 가장 확실해요. 나온 물의 색을 보세요. 우유빛이거나 기름기가 뜨면 압축기 오일이 섞여 나온다는 신호입니다.

FRL 3점 세트 — 순서가 F → R → L 인 이유

사용점 바로 앞에 붙는 세 개짜리 뭉치예요.

> 필터가 앞, 레귤레이터가 뒤인 이유는 먼지와 물이 레귤레이터 정밀부에 들어가면 압력이 흔들리기 때문이에요. 루브리케이터가 맨 뒤인 이유는 감압되어 안정된 흐름에 기름을 실어야 균일하게 퍼지기 때문입니다.

루브리케이터 주의 — 요즘은 안 쓰는 경우가 더 많습니다

최근 밸브·실린더는 대부분 무급유(non-lube) 사양이에요. 제조사가 조립 시 특수 그리스를 봉입해서 나옵니다.

• 무급유 부품에 기름을 넣으면 봉입 그리스가 씻겨나가 오히려 수명이 짧아집니다.
• 반대로 급유 사양에 한 번 급유를 시작했다면 중단하면 안 됩니다. 중단하는 순간 급격히 마모돼요.
• 우리 설비가 어느 쪽인지는 실린더·밸브 카탈로그나 제조사 표기로 확인하세요. 모르면 임의로 넣지 마세요.

실린더 힘 계산 — F = P × A

"이 실린더로 몇 kg을 밀 수 있나?"는 현장에서 가장 자주 나오는 질문이에요. 계산은 단순합니다.

복동 실린더 φ50, 로드 지름 φ20, 사용압력 0.5 MPa
※ 1 MPa = 1 N/mm² 이므로  0.5 MPa = 0.5 N/mm²

[전진] 피스톤 전면적이 다 받습니다
  A = π × (50 ÷ 2)² = π × 625 = 1,963 mm²
  F = 0.5 × 1,963 = 982 N ≈ 100 kgf

[후진] 로드가 차지한 면적만큼 빠집니다
  A = π × (25² − 10²) = π × 525 = 1,649 mm²
  F = 0.5 × 1,649 = 825 N ≈ 84 kgf

→ 같은 실린더인데 후진 힘이 약 16% 작습니다

여기서 끝이 아닙니다 — 부하율

계산으로 나온 힘을 100% 다 쓰면 안 돼요. 마찰, 배압, 압력 변동 때문입니다.

> 힘이 부족할 때 레귤레이터부터 올리는 대응이 흔한데, 정석은 실린더 지름을 키우는 것이에요. 면적은 지름의 제곱에 비례하므로 지름을 2배로 하면 힘은 4배가 됩니다. 압력을 올리면 힘은 조금 늘고 충격·누설·소음은 크게 늘어요.

잔압 — 에어를 껐는데 실린더가 튀어나옵니다

공압 사고 중 가장 흔한 유형입니다. 밸브를 잠갔으니 안전하다고 생각하고 튜브를 뽑거나 실린더를 분해하는데, 하류 배관과 실린더 안에는 압력이 그대로 남아 있어요.

• 튜브가 채찍처럼 휘둘려 얼굴·눈을 침
• 실린더가 갑자기 전진해 손가락이 끼임
• 지그가 열리면서 물려 있던 중량물이 떨어짐

밸브 잠금은 "공급 차단"일 뿐, "압력 제거"가 아닙니다.

정비 전 순서

1. 원 밸브(3점 세트 앞단) 차단
2. 잠금장치(LOTO)와 표지판 부착 — 다른 사람이 열지 못하게
3. 잔압 배기 — 배기 기능이 있는 밸브를 배기 위치로 두거나, 잔압배기 밸브·드레인 개방
4. 압력계 바늘이 0인 것을 눈으로 확인
5. 그 다음에 분해

> 산업안전보건기준에 관한 규칙은 기계의 정비·청소·수리 작업 시 운전을 정지하고 기동장치에 잠금장치와 표지판을 설치하도록 정하고 있어요. 형식적인 절차가 아니라, 실제로 사람이 다치는 순서를 막기 위한 것입니다.

에어건으로 몸을 털지 마세요

작업복 먼지를 에어건으로 터는 습관이 흔한데 금지 사항입니다. 압축공기가 상처나 피부로 들어가면 공기색전증 위험이 있고, 튄 이물이 눈으로 들어갑니다. 옷을 털 때는 집진기나 브러시를 쓰세요.

매일 아침 3분 점검

• 압축기 토출압력이 정상 범위인가
• 에어탱크·필터 드레인을 배출했는가 (물 색이 우유빛/기름기면 보고)
• 필터 전후 차압 표시가 교체 범위에 들어왔는가
• 레귤레이터 세팅 압력이 어제와 같은가
• 루브리케이터 오일 잔량 (급유 사양인 경우만)
• "쉬~" 소리가 나는 곳에 표시(테이프)를 붙이고 보고했는가

회로도를 못 읽으면 고장 앞에서 아무것도 못 합니다

라인이 서면 제일 먼저 나오는 말이 "왜 안 움직이지?"예요. 이때 회로도를 읽을 수 있으면 공기가 어디서 와서 어디서 막혔는지를 순서대로 따라갈 수 있습니다. 못 읽으면 그냥 서서 정비반을 기다리는 수밖에 없어요.

다행히 공압 기호는 국제 표준(KS B ISO 1219)이라 회사가 달라도 똑같습니다. 한 번 익히면 이직해도 그대로 쓸 수 있어요.

실린더는 두 종류입니다

단동은 스프링을 이기는 만큼 출력이 깎입니다. 그래서 큰 힘이 필요한 곳에는 안 써요. 대신 밸브가 배기 위치로 가서 포트가 대기로 열리면 스프링이 원위치로 되돌린다는 점이 안전 설계에서 유용합니다. 다만 원 밸브만 잠그고 배기가 안 되면 잔압이 실린더를 그대로 붙잡고 있으니, 정비 전에는 반드시 잔압을 빼고 압력계 0을 눈으로 확인하세요.

밸브 호칭 — 5/2 는 무슨 뜻인가

5 / 2  밸브
│   └─ 위치(제어 상태) 수 : 2
└───── 포트(구멍) 수 : 5

배기 포트가 2개(R1, R2)인 이유가 핵심이에요. A쪽 배기와 B쪽 배기를 따로 조일 수 있어야 전진 속도와 후진 속도를 따로 조절할 수 있기 때문입니다.

5/2 밸브가 하는 일

        A       B          ← 실린더 양쪽으로
        │       │
    ┌───┴───────┴───┐
    │  위치 1        │   P → A  (전진),  B → R2 (배기)
    │  ─────────────│
    │  위치 2        │   P → B  (후진),  A → R1 (배기)
    └───┬───┬───┬───┘
       R1   P   R2
       배기 공급 배기

밸브는 결국 "공급을 어느 쪽에 붙이고, 반대쪽을 대기로 열어줄 것인가" 를 정하는 스위치입니다. 이 한 문장이면 대부분의 방향제어밸브가 설명돼요.

조작 방식 — 정전되면 어떻게 되는가

> 이 차이가 안전을 가릅니다. 정전 시 실린더가 빠져나와야 안전한 공정(가열 프레스 안에 물려 있는 경우)은 싱글 솔레노이드를 씁니다. 반대로 복귀하면 위험한 공정(중량물을 들고 있는 리프트)은 더블 솔레노이드나 파일럿 체크밸브로 위치를 잡아둬요. > > 밸브가 고장 났다고 아무거나 꽂아 넣으면 안 되는 이유가 여기 있습니다. 형번이 같아 보여도 싱글/더블이 다르면 정전 때 정반대로 움직여요.

스피드 컨트롤러 — 들어오는 공기가 아니라 나가는 공기를 조입니다

스피드 컨트롤러는 교축(조임) 밸브 + 체크밸브가 한 몸으로 된 부품이에요. 한쪽 방향으로는 조여서 천천히, 반대 방향으로는 체크밸브로 그냥 통과시킵니다.

공압에서 속도조절의 원칙은 배기 쪽을 조이는 것(미터아웃) 입니다.

[공급 쪽을 조이면]
  반대쪽 공기가 먼저 다 빠져나감
  → 조금씩 들어온 공기가 압축된 채 쌓임
  → 부하를 이기는 순간 한꺼번에 팽창 → 튀어나감

[배기 쪽을 조이면]
  반대쪽에 공기가 남아 쿠션 역할을 함
  → 부하가 변해도 속도가 유지됨  ← 이게 정답

공기는 압축되는 유체라서 스프링처럼 행동해요. 반대쪽에 눌린 공기를 남겨두는 것이 부드러운 동작의 비결입니다.

방향 구별법

방향 구별법

미터인이냐 미터아웃이냐는 부착 위치가 아니라 부품 내부 체크밸브의 방향이 정합니다. 미터아웃형 컨트롤러를 밸브 쪽에 달아도 여전히 미터아웃이에요(응답만 늦어집니다). 먼저 몸통의 화살표·IN/OUT 표기와 형번(미터아웃형 / 미터인형)으로 확인하세요.

표기를 못 찾으면 이렇게 봅니다. 미터아웃이면 그 포트에서 공기가 빠져나가는 동작이 느려집니다. 즉 헤드측(뒤쪽) 포트의 컨트롤러를 조이면 후진이, 로드측(앞쪽) 포트의 컨트롤러를 조이면 전진이 느려지는 것이 정상이에요. 조였는데 반대로 공기가 들어가는 쪽 동작이 느려진다면 미터인으로 달린 것이니 부품을 바꾸거나 방향을 뒤집어야 합니다.

컨트롤러는 실린더 포트에 최대한 가깝게 붙이세요. 멀어질수록 사이 튜브의 잔여 체적 때문에 응답이 늦고 조절 감이 안 잡힙니다.

> 속도를 아무리 조절해도 실린더가 느리기만 하다면 밸브 배기 포트의 소음기(사일런서)가 막힌 것을 의심하세요. 배기가 못 나가면 공급을 아무리 늘려도 실린더는 안 움직입니다. 분진·도장 공정에서는 소모품으로 봐야 해요.

회로도 읽는 순서 6단계

1. 공급원 찾기 — 에어 소스 기호와 3점 세트가 도면 아래쪽에 있습니다
2. 액추에이터 세기 — 실린더·에어척·로터리가 몇 개이고 각각 이름(A, B, C)이 뭔지
3. 각 액추에이터에 붙은 방향제어밸브 종류 확인 (3/2인지 5/2인지)
4. 밸브를 누가 조작하나 — 버튼? 리밋스위치? 솔레노이드(PLC 출력)?
5. 부속 확인 — 스피드컨트롤러, 급속배기밸브, 압력조절, 파일럿 체크
6. 에어가 끊기면 어떻게 되는지 확인 — 안전 판단의 핵심

배관·튜브에서 신입이 자주 하는 실수

> 튜브는 전용 커터로 직각 절단하고, 피팅에 끝까지 밀어 넣은 뒤 가볍게 당겨서 빠지지 않는지 확인하세요. 이 2초가 사고를 막습니다.

실습 체크리스트

• 우리 라인 회로도에서 실린더 개수와 이름을 세어봤다
• 각 실린더의 밸브가 3/2인지 5/2인지 확인했다
• 싱글 솔레노이드인지 더블 솔레노이드인지 확인했다
• 스피드컨트롤러를 조여서 속도가 변하는 것을 직접 봤다
• 에어를 차단했을 때 각 실린더가 어떻게 되는지 눈으로 확인했다
• 원터치 피팅에서 튜브를 뺐다가 끝까지 다시 삽입해봤다

공압으로 안 되는 일이 유압의 영역입니다

조선소의 블록 굽힘 프레스, 선박용 엔진 조립 지그, 자동차부품 프레스와 사출기의 형체 장치, 항만 크레인과 굴착기 — 부울경에서 유압이 들어가는 설비의 공통점은 두 가지예요. 아주 큰 힘, 그리고 정확한 위치와 속도.

공기는 압축되기 때문에 중간에 정확히 세우기 어렵습니다. 기름은 거의 압축되지 않아요. 이 차이 하나가 두 기술의 용도를 갈라놓습니다.

공압 vs 유압

같은 크기 실린더, 얼마나 차이 나나

φ50 실린더 전진 추력  (피스톤 면적 1,963 mm²)

공압 0.5 MPa :  0.5 × 1,963 =     982 N ≈   100 kgf
유압  21 MPa :   21 × 1,963 =  41,234 N ≈ 4,200 kgf (약 4.2톤)

→ 같은 지름으로 약 42배

  뒤집어 말하면, 이 라인의 이음매 하나가 터질 때
  4톤을 밀던 힘이 순식간에 풀린다는 뜻입니다

유압 회로의 기본 구성

[탱크] → [스트레이너] → [펌프] → [릴리프밸브] → [방향제어밸브] → [실린더·모터]
 저유·    흡입측 여과    유량 공급   최고압 설정      방향 전환         일을 함
 방열·                              (안전밸브)                            │
 기포분리                                                                 ↓
    ↑                                                    [카운터밸런스·체크밸브]
    │                                                                     │
    └──────────────────── [리턴필터] ←────────────────────────────────────┘

원리를 두 줄로 압축하면 이렇습니다.

> 펌프는 압력을 만들지 않습니다. 유량을 만들 뿐이에요. 압력은 부하가 만듭니다. > 유량이 속도를 정하고, 압력이 힘을 정합니다.

이 두 줄을 알면 "압력이 안 오른다"는 신고의 절반이 정리돼요. 부하가 안 걸린 상태에서 잰 압력은 낮은 게 정상입니다. 실린더를 스토퍼에 대고(부하를 걸고) 다시 재야 진짜 값이 나와요.

펌프 3종과 청정도 요구 수준

피스톤펌프·비례밸브·서보밸브가 들어간 설비일수록 작동유 관리가 곧 설비 수명입니다. 정밀할수록 내부 틈새가 좁고, 좁은 틈새는 작은 입자에 죽어요.

릴리프 밸브 — 절대 임의로 올리지 않습니다

릴리프 밸브의 설정압이 그 시스템의 최고 압력이에요. 이 값을 넘으면 기름을 탱크로 흘려보내 압력을 제한합니다. 안전밸브이자 압력 설정기입니다.

현장에서 "힘이 부족하다"며 릴리프를 올리는 일이 벌어지는데, 결과는 이렇게 나옵니다.

> 릴리프에서 계속 기름이 넘어가고 있다면 그 자체가 에너지를 열로 태우고 있다는 뜻이에요. 유온이 갑자기 오르면 릴리프 상시 릴리빙, 내부 누설, 냉각기 막힘을 순서대로 의심하세요.

작동유 관리 — 유압 고장의 출발점

정비 현장에서 오래 통용되는 이야기가 있어요. 유압 트러블의 상당수는 부품이 나빠서가 아니라 기름이 더러워서 시작된다는 겁니다. 스풀 고착, 펌프 마모, 밸브 응답 지연 대부분이 오염과 연결돼요.

ISO 4406 오염도 코드 읽기

18 / 16 / 13
│    │    └─ 14 µm 이상 입자 수 코드
│    └────── 6 µm 이상 입자 수 코드
└─────────── 4 µm 이상 입자 수 코드
              (모두 작동유 1 mL 기준)

코드가 1 올라가면 입자 수는 2배입니다. 그래서 20/18/15와 18/16/13은 "조금 차이"가 아니라 4배 차이예요. 보고서에서 숫자 하나 차이를 가볍게 넘기면 안 되는 이유입니다.

일반적으로 통용되는 권장 청정도는 아래 정도인데, 설비 제작사 매뉴얼의 지정값이 항상 우선합니다.

> 가장 위험한 입자는 눈에 보이는 큰 조각이 아니라 밸브 스풀 틈새와 크기가 비슷한 2~10 µm 입자예요. 딱 그 크기가 틈새에 끼어 스풀을 고착시킵니다. 육안으로 깨끗해 보인다는 말은 아무 근거가 못 됩니다.

수분

물이 들어오면 산화가 빨라지고, 첨가제가 분해되고, 캐비테이션으로 금속 표면이 침식되고, 저온에서 얼어 유로를 막습니다. 해안 공단은 밤낮 온도차로 탱크 내부 벽면에 결로가 생겨요. 탱크 통기구(에어브리더)에 흡습 필터를 다는 게 그래서입니다.

> 작동유가 뿌옇게 보이면 즉시 보고하세요. 그 상태로 계속 돌리면 며칠 만에 펌프가 갑니다.

점도와 유온

ISO VG 46  →  40℃에서 동점도 46 mm²/s (cSt), 허용 ±10%
              즉 41.4 ~ 50.6 mm²/s

• 적정 유온은 대체로 40~55℃, 60℃를 넘으면 산화가 급격히 빨라집니다. 유온이 10℃ 오를 때마다 오일 수명이 대략 절반이 된다는 경험칙이 널리 쓰여요.
• 겨울 아침에는 무부하 워밍업 후 작업 시작. 찬 기름으로 바로 고압을 걸면 펌프 흡입 쪽에서 캐비테이션이 납니다. 부울경도 새벽 기온이 영하로 내려가는 날이 있어요.
• VG 규격이 다른 오일을 섞지 마세요. 광유와 난연유(수계·인산에스터)는 혼합 절대 금지 — 씰 재질까지 다릅니다. 잘못 보충하면 전 계통 씰을 다 갈아야 해요.

분석 전에 할 수 있는 현장 감각 점검

유압 안전 — 핀홀 분사는 응급 수술 대상입니다

> 누유 지점을 절대 맨손으로 더듬지 마세요. 21 MPa로 새어 나오는 바늘구멍(핀홀) 분사는 눈에 거의 보이지 않습니다. 그런데 그 가는 줄기는 피부를 뚫고 조직 안으로 기름을 주입해요. > > 무서운 점은 처음엔 바늘에 찔린 정도의 작은 상처와 통증뿐이라 그냥 참고 일한다는 겁니다. 몇 시간 안에 조직이 괴사하고, 늦으면 절단까지 갑니다.

• 누유 탐색은 두꺼운 종이나 판지를 대고 흔적을 보는 방식으로. 손과 얼굴을 접근시키지 않습니다.
• 사고가 나면 상처가 아무리 작아도 즉시 병원, 그리고 "고압 유체 주입 손상" 이라고 명확히 알리세요. 일반 열상으로 처치하면 놓칩니다.
• 어큐뮬레이터는 전원을 꺼도 압력이 남습니다. 정비 전 반드시 방출 밸브로 압력을 0으로 만들고 압력계로 확인하세요.
• 고압 호스는 겉이 멀쩡해도 내부 보강층이 삭습니다. 표면 크랙, 눌린 자국, 이음매 부근 부풀음이 보이면 교체 대상이에요. 사용 이력 기준의 교체 주기를 정해두세요.
• 작동유는 인화점이 있는 가연물입니다. 고온 표면(용접 부위, 배기 매니폴드)에 분사되면 화재로 이어져요. 조선소 화재 사례에서 반복되는 시나리오입니다.

정비 착수 전 체크리스트

• 펌프 정지 + 전원 차단 + LOTO(잠금·표지)
• 어큐뮬레이터 압력 방출, 압력계 0 확인
• 수직 실린더는 기계적 스토퍼·받침 설치 — 밸브만 믿지 않기
• 유온이 내려간 뒤 개방 (고온 오일 화상)
• 개방 부위 주변 청소 — 분해 중 이물 유입이 가장 큰 오염원
• 보충 시 전용 여과 급유기 사용 — 새 오일이 반드시 깨끗한 건 아닙니다
• 재기동 전 에어 빼기(블리딩)와 유면 확인

속도제어 — 결국 "어디를 조이느냐"의 문제입니다

공압에서 미터아웃이 원칙인 이유

[미터인]
  공급 → (교축) → 헤드측,   로드측은 자유 배기

  로드측 공기가 먼저 다 빠져 저항이 사라짐
  → 헤드측에 공기가 조금씩 들어와 압력만 서서히 상승
  → 부하를 이기는 순간, 그동안 쌓인 압축공기가 한꺼번에 팽창
  → 튀어나감(jerk) · 저속에서 스틱슬립

[미터아웃]
  배기 쪽을 교축

  로드측에 배압이 남아 공기 쿠션이 형성됨
  → 부하가 변해도 속도가 유지됨

다만 미터아웃은 배압이 형성되어야 작동합니다. 로드측 유효면적이 작거나 아주 저속 구간에서는 여전히 떨려요. 그럴 땐 저마찰 씰의 저속용 실린더, 쇼크업소버, 유압식 속도제어기(하이드로 체커)를 병용합니다.

유압에서 미터아웃이 필수인 경우

수직 하강이나 하중을 내리는 동작처럼 부하가 실린더를 끌어당기는(오버러닝) 상황이에요. 미터인만 적용하면 실린더가 공급 유량보다 빨리 내려가 상부 챔버에 진공이 생기고, 결국 자유낙하합니다. 카운터밸런스 밸브나 파일럿 조작 체크밸브를 함께 써야 해요.

> 수직축에서 "천천히 내려오다가 툭 떨어진다"는 증상은 대부분 카운터밸런스 설정 부족이나 미적용입니다. 사람이 아래에 있으면 사고로 직결돼요.

시퀀스 회로 — A+ B+ B− A−

표기법
  A+ : 실린더 A 전진     A− : 실린더 A 후진

예) 클램프 → 가압 → 가압 해제 → 언클램프
  A+   →   B+   →   B−   →   A−
 클램프    프레스   프레스   클램프
           하강     상승     해제

설계의 핵심은 화살표가 아니라 "다음 동작으로 넘어가는 조건을 무엇으로 확인하는가" 입니다.

> 타이머 시퀀스는 조건이 나빠지면 반드시 사고가 납니다. "3초면 다 들어가겠지"가 겨울 아침 저온이나 압력 저하 때 무너져요. 클램프가 덜 물린 상태에서 프레스가 내려오면 물건이 튑니다. 위치는 위치로 확인하세요.

더블 솔레노이드 밸브에 양쪽 신호가 동시에 들어가는 상태(동시 신호)는 밸브를 고장 내고 동작을 불안정하게 만듭니다. PLC에서 인터록으로 상호 배제 처리하는 것이 기본이에요.

트러블슈팅 — 증상별 원인 계통도

증상 1: 압력이 안 오른다

압력이 안 오른다
├ 공압
│  ├ 압축기 쪽
│  │   ├ 언로드 상태 / 압력스위치 설정 이탈
│  │   ├ 흡입필터 막힘
│  │   └ 벨트 슬립, 토출밸브 불량
│  ├ 라인 쪽
│  │   ├ 에어드라이어·라인필터 차압 과다 (엘리먼트 막힘)
│  │   ├ 배관 지름 부족 / 동시 사용량 급증
│  │   └ 누설 (야간 시험으로 정량화)
│  └ 사용점 쪽
│      ├ 레귤레이터 설정 낮음 / 다이어프램 손상
│      └ 필터 드레인 만수
└ 유압
   ├ 릴리프 밸브 설정 낮음 / 스풀 고착(이물)
   ├ 펌프 마모 → 내부 누설 (유량은 나오는데 압력이 안 섬)
   ├ 흡입 스트레이너 막힘 → 캐비테이션 (소리로 먼저 알 수 있음)
   ├ 방향제어밸브 스풀 고착 / 파일럿압 부족
   ├ 실린더 피스톤 씰 파손 → 좌우 챔버가 내부에서 통함
   └ 언로드 밸브가 언로드 위치로 고착

압력계 3점 비교로 구간을 좁히는 게 가장 빠릅니다.

[압축기 토출]        0.75 MPa
[공장 헤더]          0.70 MPa   → 여기까지는 정상
[사용점 3점세트 입구] 0.42 MPa   ← 이 구간에서 0.28 MPa 강하

→ 헤더 ~ 사용점 구간의 문제
   라인필터 전후 차압을 재면 즉시 판별됨
   (필터 차압 0.1 MPa 초과 → 엘리먼트 교체)

증상 2: 느리다

느리다
├ 스피드컨트롤러가 과하게 조여짐 / 방향이 반대(미터인으로 설치됨)
├ 소음기(사일런서) 막힘        ← 공압에서 매우 흔함
├ 밸브 유효단면적 부족 (실린더 용량에 비해 밸브가 작음)
├ 튜브 지름 부족 / 길이 과다 / 꺾임
├ 실린더 씰 마모 → 내부 누설
├ 유압: 유온이 낮아 점도 과다 / 펌프 토출량 감소(마모)
└ 부하 증가 (가이드 편심, 리니어가이드 마모, 이물 걸림)

> 소음기 막힘부터 확인하세요. 배기가 못 나가면 공급을 아무리 늘려도 실린더는 느립니다. 분진·도장 공정에서는 몇 달이면 막혀요. 소모품으로 등록해 두는 게 맞습니다.

증상 3: 실린더가 떨린다 / 미끄러진다

떨림(스틱슬립·저크)
├ 공압
│  ├ 저속 + 공기의 압축성 (근본 원인)
│  │   → 미터아웃 적용, 저속용 실린더, 유압식 속도제어기 병용
│  ├ 로드 편심·가이드 마모로 마찰이 불균일
│  ├ 급유 사양인데 루브리케이터 오일이 끊김
│  └ 무급유 실린더에 기름을 넣어 봉입 그리스가 씻겨나감
└ 유압
   ├ 공기 혼입 (가장 흔함)
   │   → 흡입측 누기, 유면 부족, 리턴 배관이 유면 위로 노출
   ├ 캐비테이션 (스트레이너 막힘, 저온 점도 과다)
   ├ 배압 부족 (수직 하강에 카운터밸런스 미적용)
   └ 씰 마모로 내부 누설 + 부하 변동이 겹침

유압에서 떨림이 나면 먼저 에어 빼기(블리딩)와 유면·리턴 배관 위치 확인입니다. 부품을 뜯는 건 그 다음이에요. 공기 혼입은 부품을 아무리 갈아도 안 없어집니다.

누설은 "금액"으로 보고해야 결재가 납니다

"에어가 좀 샙니다"는 결재가 안 나고, "연 150만원이 새고 있습니다"는 결재가 납니다. 숫자로 만드는 방법이 있어요.

무부하 압력강하 시험 (야간·휴일)

모든 설비 정지, 압축기 정지, 원 밸브는 개방한 채 방치

계 체적 V = 에어탱크 2 m³ + 배관 추정 1 m³ = 3 m³
초기 압력 0.70 MPa(게이지) → 10분 후 0.55 MPa

누설량 (표준상태 환산)
  = V × ΔP ÷ 대기압
  = 3 m³ × 0.15 MPa ÷ 0.1013 MPa
  = 4.44 Nm³ / 10분
  = 0.44 Nm³/min

전기요금으로 환산

0.7 MPa급 스크류 압축기 비출력을 6.5 kW / (m³/min) 로 가정

낭비 전력 = 0.44 × 6.5 = 2.9 kW
연간 가동 4,000시간(2교대) 기준
  2.9 kW × 4,000 h = 11,600 kWh
산업용 전력 단가를 130원/kWh 로 가정
  11,600 × 130 = 약 151만원 / 년

참고로 0.7 MPa에서 φ1 mm 구멍 하나가 대략 0.05~0.06 Nm³/min 정도를 흘려보냅니다. 위 예시의 0.44는 그런 구멍이 여덟 개쯤 있는 셈이에요. 원터치 피팅 몇 개면 금방 채워집니다.

> 비출력과 전기 단가는 설비와 계약 종별에 따라 다릅니다. 우리 공장 압축기 명판(kW)과 실제 전기요금 고지서로 다시 계산하세요. 숫자가 우리 것일 때만 설득력이 생깁니다.

누설을 찾는 방법

누설이 잘 나는 순서는 대체로 이렇습니다. 원터치 피팅 → 스피드컨트롤러 → 퀵커플러 → 밸브 배기 포트 → 드레인 밸브 → 실린더 로드 패킹

개선 우선순위 — 돈이 되는 순서

1. 누설 잡기 — 투자 대비 회수가 압도적으로 빠릅니다. 여기부터.
2. 사용 압력 낮추기 — 실제로 0.5 MPa면 되는데 0.7로 쓰는 사용점이 많아요. 토출압을 0.1 MPa(1 bar) 낮추면 압축기 소비전력이 대략 6~7% 줄어든다고 알려져 있습니다.
3. 비가동 구역 상시 공급 차단 — 야간·휴일에 잠기는 차단 밸브 또는 전동 밸브 + 타이머.
4. 에어 블로우 노즐 교체 — 배관을 그냥 잘라 쓰는 경우가 흔합니다. 저소음·저유량 전용 노즐로 바꾸면 소비량이 크게 줄어요.
5. 압축기 대수 제어·인버터화 — 투자 규모가 크므로 1~4를 정리한 뒤에 검토합니다.

> 순서를 거꾸로 해서 압축기부터 바꾸는 사례가 많은데, 새 압축기로 새는 공기를 더 효율적으로 만들어 버리는 것뿐이에요. 누설을 먼저 잡고 나면 필요한 압축기 용량 자체가 줄어듭니다.

월 1회 점검 체크리스트

• 무부하 압력강하 시험으로 누설량 측정, 전월 대비 추이 기록
• 필터·드라이어 전후 차압 기록 (0.1 MPa 초과 시 교체)
• 소음기 상태 확인·교체
• 각 사용점 레귤레이터 설정압 실측 — 임의 상향 여부 확인
• 유압: 유온·유면·리턴필터 인디케이터·오일 색과 냄새
• 유압: 오염도 분석 주기 도래 여부 (설비 중요도에 따라 3~12개월)
• 고압 호스 외관(크랙·부풀음·눌림)과 교체 이력 대장
• 어큐뮬레이터 질소 봉입압 확인 주기 도래 여부
• 정비 이력에서 같은 부위가 반복 고장 나는지 확인 — 부품이 아니라 원인이 남아 있다는 신호