모터 마력은 무엇인가?

 

지난시간 모터 선정방법에 대해 논하여 보았습니다. 이번 시간에 모터 선정에 필요한 요소인 마력과 기어모터에 대해 확인해 보겠습니다.

 

목차

1. 마력

2. 기어모터

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1. 마력은 무엇이며, 어떻게 계산하는가?

“어떻게 마력을 계산하나요?” 
기술자들이 고객에게서 자주 받는 질문 중 하나다. 이러한 질문에 답변하는 것은 의외로 쉬운 일이 아니다. 
 

* 마력이란 무엇인가?

마력(馬力)은 다른 힘의 단위들과 마찬가지로 ‘일이 수행되는 속도’를 의미한다. 마력이라는 말은, 한 필의 말이 낼 수 있는 힘을 측정하기 위한 실험으로부터 유래됐다. 실험을 통해 한 필의 말은 분당 33,000ft-lbf 의 일을 수행할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 문서에서도 이공식을 그대로 적용하고 있다.

마력을 계산하는데 도움을 줄 식은 다음과 같다.

위 식을 변경하면

 이 된다. 전기 모터의 경우 토크 값과 속도를 통해 전력 혹은 마력을 계산할 수 있다.

 

예를 들어, 3,000rpm 및 6 in-lbf짜리 모터를 가지고 있다면, 해당 제품의 마력은 아래와 같이 계산할 수 있다.

 

63,025는 rpm을 속도 단위로, in-lbf을 토크 단위로 사용할 때의 상수다. 5,252 또한 속도 단위가 rpm이며 토크 단위가 in-lbf일 경우의 공통 상수다. 단위가 다른 경우엔 단위 변환을 하면 된다.

상수는 분당 33,000ft-lbf = 1마력이라는 식을 통해서 산출된다. 

마력 단위는 33,000 ft-lbf/min의 함수이지만, 모터의 속도 및 토크 마력을 산출하는 방법을 이해하는 데 있어 크게 중요하지는 않은 요소다.

 

2. 기어모터

완벽한 모터와 기어박스의 조합을 위해 응용사례 및 솔루션을 개발하는 전기 및 기계 설계 기술자들에게는 기어모터를 선택하는 과정이 퍽 까다롭다. 
모터와 기어박스를 필요로 할 때, 각 부품을 별도로 구입한 후 응용사례에 맞게 조립하는 것이 좋을까? 아니면 조립식 기어모터를 선택하는 것이 나을까? 두 가지의 차이점은 무엇일까?

 

기본적인 모터 및 기어모터의 종류와 각각의 장점은 필요한 요구사항에 가장 적합한 기어모터를 간단히 선택할 수 있도록 도움을 준다. 

모터의 힘 수치를 측정할 때 사용되는 또 다른 단위론 와츠(Watts, W)가 있다.

와츠에서 마력으로의 변환은, 745.7W = 1hp이다.

모터와 기어박스를 선택할 경우 다음과 같은 지침을 기억하라.
  1) 여러 종류의 기어박스가 가진 등급 및 특성들을 ‘전체적인 그림’ 측면에서 해석한다.
  2) 기어박스 등급을 기준으로 적절한 모터를 선택한다.
  3) 속도·토크·수명은 물론, 항복 강도(Yield Strength)·작동 속도·설치 위치·부하용량 등 주요 응용사례 및 성능 특성을

      파악한다.
  4) 크기가 맞지 않는 모터를 선택하거나 과열 문제 혹은 토크 산출에서의 계산 착오 등 흔히 일어날 수 있는 실수들을

      미연에 방지한다.
  5) 열적 요소 및 기계적 요소들이 어떻게 기어박스의 효율성과 성능을 제한하는지에 대해 학습한다.
  6) 토크 밀도가 모터의 온도 및 수명에 미치는 영향을 분석한다.
  7) 적합한 기어박스 비율을 선택하는 방법에 대해 배운다.

기어박스를 선택할 때에는 고려해야 할 사항들이 많다. 모터와 기어박스를 개별적으로 선택하든 조립식 기어모터를 선택하든, 응용사례에 대한 이해는 필수적이다. 

기어박스 선택 시의 고려사항으로는 기계적·열적인 제한요소 외에도 속도 및 토크에 대한 조건 등이 포함된다.
부품을 구매하여 조립하든 조립식 기어모터를 구매하든, 적절한 제품을 선정하고 활용하면 성공적으로 작업에 투입할 수 있다.

통합 기어모터가 요구사항을 충족할 수 있는 경우 비교적 덜 복잡하고 단가가 저렴한 솔루션이 된다. 
하지만 응용사례가 가지고 있는 특성은 다양하다. 각 작업의 특수한 요구사항을 충족하고 기어박스 및 모터의 호환성을 보장하기 위해서는 기어박스 및 모터 사양의 광범위한 검토가 필요하다. 이 경우 각 부품을 개별적으로 선택하는 것이 바람직하다.