에어유니트 개념과 구조 및 장단점

에어유니트는 제조, 자동화, 건설, 운송 등 다양한 산업 분야에서 사용되며, 특히 작업 과정에서 압축공기의 정확한 제어와 안전한 사용이 필요한 곳에서 중요한 역할을 합니다. 이번 글에서는 에어유니트 개념과 구조 및 장단점 관련해서 자세히 살펴보도록 하겠습니다.


Ⅰ. 에어유니트 개념


에어유니트 개념과 구조 및 장단점
에어유니트 개념과 구조 및 장단점


에어유니트(air unit)는 공압 시스템에서 사용되는 장치로, 압축공기를 컨트롤하고 공급하기 위한 기기를 일컫습니다. 또한, 에어유니트는 다양한 산업 및 응용 분야에서 사용되며, 주로 압축공기의 안전한 저장, 조절, 공급을 담당합니다.

일반적인 에어유니트의 주요 기능은 아래와 같습니다.

  • 압축기: 압축기는 주변 대기를 흡입 후 압축하여 압축공기로 변환하는 장치로 이렇게 생성된 압축공기는 다음 공정을 위해 사용됩니다.
  • 저장 탱크: 압축기로부터 생성된 압축공기는 저장 탱크에 저장되는데 이는 변동적인 수요에 대응하고 안정적인 공급을 위한 것으로 생각하시면 됩니다.
  • 여과 및 건조: 압축기로 생성된 압축공기에는 불순물 및 수분이 포함될 수 있으므로 에어유니트는 이러한 불순물과 수분을 제거하여 공급되는 압축공기의 품질을 향상시킵니다.
  • 압력 조절 및 조절기: 에어유니트는 압축공기의 압력을 조절하고 유지하는 역할을 합니다. 이는 다양한 작업의 상황에 맞추어 압력을 조절하여 최적의 성능을 유지하도록 돕는 역할을 합니다.
  • 배관 및 연결: 압축기에서 생성된 압축공기를 필요한 곳으로 안전하게 공급하기 위한 배관(또는 튜브) 및 연결 장치를 포함합니다.
  • 압력 게이지 및 센서: 압축공기의 압력을 모니터링하기 위한 게이지와 센서를 포함하여 장착되어있는 시스템 상태를 추적하고 관리하는 데 도움을 줍니다.
  • 압력 안전밸브: 시스템 내에서 발생할 수 있는 과도한 압력을 방지하기 위해 안전밸브를 설치할 수 있습니다.


Ⅱ. 에어유니트의 내부구조


에어유니트 구조
에어유니트 구조


에어유니트의 내부구조는 제조사, 모델에 따라 다양할 수 있으나, 일반적으로 아래와 같은 구성 요소를 포함하고 있습니다.

1. 압축기

에어유닛의 핵심 구성 요소 중 하나는 압축기(compressor)입니다. 압축기는 주변 대기를 흡입 후 압축하여 압축된 공기를 생성하는 장치로, 공압 시스템에서 중요한 역할을 합니다.

압축기의 다양한 종류와 동작 메커니즘 및 산업 분야에서 사용되고 있는 압축기의 일반적인 동작 원리와 주요 유형은 아래와 같습니다.

A. 왕복식 압축기 (Reciprocating Compressor)

왕복식 압축기는 피스톤과 실린더의 조합을 사용하여 작동하며 피스톤은 순환 운동을 수행하고, 실린더 안에서 압축기에 흡입되는 공기를 압축합니다.

왕복식 압축기는 작은 사이즈에서 대형 사이즈까지 다양한 압력과 유량을 처리할 수 있기 때문에 주로 공작기계, 자동차 타이어 팽창, 가정용 공기압 주입 등에 사용됩니다.

B. 로타리 압축기 (Rotary Compressor)

로타리 압축기는 회전 운동을 이용해 압축하며 로터, 블레이드 또는 스크류와 같은 회전 부품을 사용하여 공기를 압축합니다.

로타리 압축기는 간단한 구조로 인해 공기압 및 냉동 시스템, 가정용 에어컨 등에서 많이 사용되고 있습니다.

C. 센트리퓨갈 압축기 (Centrifugal Compressor)

센트리퓨갈 압축기는 회전하는 원판 모양의 로터를 사용하여 공기를 가속시키고 이로 인해 공기의 속도와 압력이 증가하게 되며, 이러한 공기가 확장 구조로 흐르면서 압축됩니다.

센트리퓨갈 압축기는 대량의 공기를 고압으로 압축하는 데 사용되기 때문에 고용량 공급 및 화학 공정 등에서 많이 사용되고 있습니다.

D. 스크류 압축기 (Screw Compressor)

스크류 압축기는 두 개의 나사 모양 로터가 서로 맞물려 회전함으로써 공기를 압축하는데 이로 인해 로터 간 공간이 줄어들어 압축이 이루어집니다.

스크류 압축기는 높은 효율성과 안정된 압력을 제공하기 때문에 공장용 에어 공급, 에어를 활용하는 도구, 건설 기계 등에서 사용됩니다.


2. 저장 탱크

에어유닛 내의 저장 탱크(air receiver tank)는 압축기에서 생성된 압축공기를 저장하고 안정적으로 제공하기 위한 중요한 구성 요소입니다.

다양한 목적을 가지고 사용되며, 주로 아래와 같은 기능을 합니다.

  • 압력 안정화: 압축기는 주로 변동하는 압력으로 압축공기를 생성하기 때문에 저장 탱크는 압력 변동을 완화하고 안정된 공급을 제공하여 시스템의 성능을 향상시킵니다.
  • 압력 조절: 저장 탱크는 시스템 내의 압력을 조절하고 유지하는 역할을 하고 압력 조절 밸브나 제어 시스템을 통해 원하는 압력 범위를 유지할 수 있습니다.
  • 시동 및 정지 보조: 압축기에서 자주 발생하는 정지 현상은 공기량의 변동과 압력 변화를 초래할 수 있기 때문에 이러한 변동을 완화하여 에어유닛 및 시스템의 안정성을 향상시킵니다.
  • 불활성화: 비활성화 상태에서도 일부 공기를 저장하고 있어 시스템의 유지 보수 또는 정지 상태에서도 저장된 공기를 사용할 수 있도록 합니다.
  • 습기 및 오일 제거: 저장 탱크 내부에 적정한 여유 공간이 있으면 습기와 오일 드롭아웃의 분리가 쉬워지고 이로 인해 압축공기의 품질이 향상됩니다.
  • 응급 상황 대비: 저장 탱크 내 남아있는 일부 압축공기는 급히 작업해야 하는 응급 상황에서 사용될 수 있으며, 응급 시스템이나 작업 중단 시에도 공급을 유지할 수 있습니다.
  • 진동 흡수: 압축기의 진동 및 충격은 저장 탱크를 통해 흡수되어 에어유니트 및 시스템 부품의 수명을 연장시켜 줍니다.


3. 여과 및 건조 장치

에어유닛 내의 여과 및 건조 장치는 압축기에서 생성된 압축공기의 품질을 향상시키기 위해 사용되는 중요한 구성 요소입니다.

이러한 장치들은 압축된 공기에서 불순물과 수분을 제거하여 시스템의 신뢰성을 높이고 다양한 응용 분야에서 안정적인 작동을 보장합니다.

다음은 여과 및 건조 장치의 주요 역할입니다.

  • 여과 기능: 압축기로 생성된 압축공기에는 미립자, 먼지, 오일 드롭 등의 불순물이 포함될 수 있어 불순물을 필터링하여 시스템 내부로 들어가는 것을 방지합니다.
  • 수분 제거: 압축기 작동 중에는 공기 중에 포함된 수분이 같이 압축될 수 있는데 이 수분은 시스템 내부에서 부식, 오염 및 부품 손상을 초래할 수 있어 압축공기에서 수분을 제거하여 시스템의 안정성을 높여줍니다.
  • 품질 향상: 압축된 공기의 높은 품질은 작업 과정에 필요한 정확한 공기 압력과 효율적인 작동을 할 수 있도록 하며 여과 및 건조 장치가 이를 가능케 하여 제품 품질 향상을 지원합니다.
  • 장비 보호: 기계 및 장비를 보호하는 역할도 하는데 불순물과 수분의 제거로 인해 시스템 내부의 부품 및 기계 부품의 수명이 연장될 수 있습니다.
  • 효율적인 운전: 깨끗하고 건조한 압축공기는 시스템 내의 기계 부품의 마모를 최소화하며, 이로 인해 효율적인 운전이 가능해집니다.



4. 압력 조절 및 조절기

에어유니트 내 압력 조절 및 조절기는 압축된 공기의 압력을 효과적으로 조절하고 유지하기 위해 사용되는 중요한 부품입니다.

특히, 시스템 내의 공급 압력을 조절하여 작업 과정에 맞게 압축공기를 공급하는데 압력 조절 및 조절기의 주요 역할은 다음과 같습니다.

A. 압력 조절

압축기로 생성된 압축공기는 고압으로 생성될 수 있습니다.

압력 조절기는 이를 원하는 압력 범위로 조절하여 시스템 내의 공급 압력을 일정하게 유지하고 작업에 필요한 정확한 압력을 제공하며, 장비와 공정의 안전 및 효율성을 높여줍니다.

B. 과압 방지

압력 조절 및 조절기는 시스템 내의 과도한 압력을 방지하는 역할을 합니다.

설정된 최대 압력을 초과할 경우 압력을 안전 수준으로 조절하여 시스템 및 장비의 손상을 방지합니다.

C. 변동 압력 보상

압축기의 작동 및 사용 과정에서 압력 변동이 발생할 수 있습니다.

압력 조절 및 조절기는 이러한 변동을 감지하여 압력을 일정한 수준으로 유지하도록 조절하여 작업 과정의 안정성을 유지합니다.

D. 작업 공정에 맞는 압력 제공

다양한 작업 과정은 특정한 압력을 요구할 수 있기 때문에 압력 조절기는 이러한 요구에 맞게 압축공기의 압력을 조절하여 최적의 작업 환경을 제공합니다.

E. 압력 설정 및 조절

압력 조절 및 조절기는 설정 가능한 기능을 가지며, 사용자가 원하는 압력 수준을 설정할 수 있고 이를 통해 다양한 작업 상황에 맞게 압력을 조절할 수 있습니다.


5. 밸브 및 연결 부품

밸브와 연결 부품은 압축된 공기의 흐름을 제어하고 전달하는 역할을 합니다.

이러한 부품들은 시스템 내에서 공기의 방향, 압력, 흐름 등을 조절하여 작업 과정을 원활하게 진행하도록 도와줍니다.

이처럼 다양한 밸브와 연결 부품이 사용되며 각각의 부품의 주요 역할은 다음과 같습니다.

A. 밸브 (Valve)

  • 압력 조절 밸브: 압축공기의 압력을 조절하는 데 사용되며, 설정된 압력 수준을 유지하도록 합니다.
  • 솔레노이드 밸브: 전기 신호에 의해 작동하는 밸브로, 특정 시점에서 공기의 흐름을 차단하거나 허용합니다.
  • 쇼크 밸브: 갑작스런 압력 증가를 흡수하고 시스템을 보호하는 밸브입니다.
  • 배기 밸브: 압축기나 시스템에서 발생한 과열된 공기나 불순물을 배출하는 데 사용됩니다.
  • 선택 밸브: 여러 개의 연결 부위 중 하나의 흐름을 선택하여 전환하는 데 사용됩니다.

B. 커플링 및 피팅 (Coupling and Fitting)

  • 커플링: 파이프나 호스를 연결하는 데 사용되며, 흐름의 방향을 유지하면서 연결을 편리하게 할 수 있도록 도와줍니다.
  • 피팅: 파이프나 호스에 부착되어 다양한 연결 방식을 가능하게 하며, 피팅의 종류에 따라 다양한 연결 및 분리 작업이 가능합니다.

C. 호스 (Hose)

  • 압력 호스: 공기의 압력을 내부로 전달하거나 외부로 배출하는 역할을 하며, 다양한 작업 과정에 필요한 공급과 배출을 가능하게 합니다.
  • 유압 호스: 높은 압력을 내부로 전달하거나 유체를 전송하는 데 사용되며, 유체의 흐름을 안전하게 유지합니다.

D. 커넥터 (Connector)

  • 플러그 및 소켓 커넥터: 여러 장치나 부분을 연결하고 분리하는 데 사용되며, 공기의 흐름을 원활하게 전달합니다.
  • 스위벨 커넥터: 연결 부위의 회전을 허용하여 작업 과정에서 발생하는 스트레스를 줄여줍니다.


6. 압력 게이지 및 센서

압축된 공기의 압력을 모니터링하고 제어하는 데 사용되며 시스템의 상태를 파악하고 정확한 작동을 보장하기 위해 필수적인 부품이며 아래와 같은 다양한 종류가 있습니다.

A. 압력 게이지 (Pressure Gauge)

  • 디지털 압력 게이지: 디지털 디스플레이를 통해 현재 압력 값을 표시하는 게이지입니다.
  • 아날로그 압력 게이지: 눈금과 바늘을 이용하여 현재 압력 값을 시각적으로 표시하는 게이지입니다.
  • 압력 범위: 게이지는 특정 압력 범위 내에서 작동하며, 시스템 내의 현재 압력을 파악하는 데 도움을 줍니다.

B. 압력 센서 (Pressure Sensor)

압력 변환: 압력 센서는 압력을 전기 신호로 변환하여 컨트롤러 또는 모니터링 시스템과 통신합니다.

아날로그 또는 디지털 출력: 센서의 출력은 아날로그 또는 디지털 신호로 제공되며, 시스템에 따라 다양한 방식으로 활용될 수 있습니다.

정확한 측정: 압력 센서는 정확한 압력 측정을 제공하여 시스템 상태를 실시간으로 파악할 수 있게 합니다.



7. 안전 장치

안전장치들은 시스템 및 작업자의 안전을 보장하고 잠재적인 위험을 최소화하는 역할을 하는데 다양한 종류의 안전장치 중 몇 가지 예시를 아래에 나열해보겠습니다.

A. 압력 안전 밸브 (Pressure Relief Valve)

시스템 내의 압력이 과도하게 상승할 경우, 압력 안전 밸브는 자동으로 열려 압력을 안전한 수준으로 배출함으로써 시스템 파손을 방지하고 작업자의 안전을 보장합니다.

B. 과열 보호 장치 (Temperature Safety Device)

압축기나 시스템 내의 과열을 감지하면 자동으로 작동하여 시스템을 중지시키거나 냉각 작업을 진행합니다.

C. 비상 정지 스위치 (Emergency Stop Switch)

시스템 내의 비상 상황 발생 시 작업을 즉시 중지하는 스위치로, 작업자가 시스템을 안전하게 종료할 수 있도록 합니다.

D. 과부하 보호 (Overload Protection)

압축기나 모터의 과부하 상태를 감지하면 작동을 중지하거나 경고를 발생시켜 시스템의 손상을 방지합니다.

E. 압력 모니터링 및 알람 시스템 (Pressure Monitoring and Alarm System)

시스템 내의 압력 상태를 모니터링하고, 정해진 범위를 벗어나면 경고나 알람을 발생시켜 조치를 취할 수 있도록 합니다.

F. 기계적 인터락 (Mechanical Interlock)

작업자가 안전장치를 무시하고 작업을 진행하려 할 때 시스템 작동을 막거나 비활성화시키는 장치입니다.

G. 방폭 장치 (Explosion-Proof Device)

공기압 시스템 내에서 발생할 수 있는 화재나 폭발 위험을 방지하기 위한 장치로, 작업환경에 따라 필요할 수 있습니다.


8. 제어 패널

압축공기 시스템을 제어하고 모니터링하는 데 사용되는 중앙 제어 장치로 시스템의 운영 및 관리를 단순화하며, 작업자가 시스템을 효과적으로 제어하고 모니터링할 수 있도록 돕습니다.

아래는 일반적으로 에어유니트 제어패널에 포함될 수 있는 기능과 구성 요소입니다.

  • 압력 조절 및 모니터링: 시스템 내의 압력을 설정하고 모니터링하는 기능을 제공하며 압력을 원하는 수준으로 조절하거나 경고 및 알람 설정을 통해 압력 이상을 감지할 수 있습니다.
  • 작동 모드 제어: 시스템의 작동 모드를 변경하거나 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 자동 모드, 수동 모드, 비상 모드 등을 설정할 수 있습니다.
  • 시간 기반 작동 스케줄: 일부 제어패널은 시간별로 작동을 제어할 수 있는 스케줄링 기능을 제공하여 시스템을 효율적으로 운영할 수 있게 합니다.
  • 알람 및 경고 시스템: 시스템의 상태를 모니터링하고, 압력 이상, 온도 증가, 과부하 등의 이상 상황을 식별하고 알람이나 경고를 발생시킬 수 있습니다.
  • 데이터 로깅 및 기록: 시스템의 작동 기록을 저장하고 추적할 수 있는 기능을 제공하여 유지 보수 및 문제 해결에 도움을 줍니다.
  • 시스템 상태 디스플레이: 디스플레이를 통해 시스템의 현재 상태, 압력, 온도 등을 실시간으로 확인할 수 있습니다.
  • 비상 정지 및 초기화: 비상 상황이나 작업 완료 시에 시스템을 비활성화하거나 초기화할 수 있는 버튼이나 스위치를 제공합니다.
  • 안전 잠금 및 인터락: 시스템 안전성을 높이기 위해 안전 잠금 장치나 인터락 시스템을 제어할 수 있는 기능을 포함할 수 있습니다.
  • 원격 제어 및 모니터링: 일부 고급 제어패널은 원격으로 시스템을 제어하고 모니터링할 수 있는 기능을 제공합니다.



Ⅲ. 에어유니트 장단점

1. 에어유니트 장점

  • 빠른 작동 및 반응: 에어유니트는 공기를 사용하여 작동하기 때문에 전기 신호나 유압 시스템보다 빠른 작동 및 반응 속도를 가지며 일부 빠른 작동이 필요한 응용 분야에서 유용합니다.
  • 안전성: 압축공기는 불연성으로 전기적 위험이 없습니다. 따라서 화재 위험이나 폭발 위험이 있는 환경에서 사용될 때 안전성이 높습니다.
  • 비용 효율성: 에어유니트는 유압 시스템에 비해 상대적으로 저렴한 장비 및 부품을 사용하므로 유지 보수 및 수리 비용도 낮을 수 있습니다.
  • 클린 에너지: 압축공기는 주변 환경에 미치는 영향이 낮아 오염과 불순물을 제거하면 깨끗한 상태로 사용할 수 있습니다.
  • 손쉬운 제어: 압력 및 흐름을 조절하는 컨트롤 시스템을 통해 손쉽게 제어할 수 있습니다.

2. 에어유니트 단점

  • 적합한 응용 분야의 제한성: 에어유니트는 고압 및 높은 작업 부하가 요구되는 응용 분야에는 적합하지 않을 수 있으며 공압 시스템보다는 유압 시스템이 더 적합할 수 있습니다.
  • 작업 속도의 제한: 에어유니트는 유압 시스템보다 빠른 작동 속도를 가지지만, 일부 고속 작업에는 제한이 있을 수 있습니다.
  • 에너지 효율성: 공기 압축기가 에어유니트를 작동시키기 위해 사용되는데, 압축기는 전력을 많이 소비할 수 있습니다. 따라서 대규모 작업에서는 에너지 효율성에 주의해야 합니다.
  • 고음량: 압축기가 작동하면서 소음을 발생되므로 적절한 소음 저감 조치가 필요할 수 있습니다.
  • 정밀한 조절의 어려움: 일부 작업에서는 정밀한 압력 및 흐름 조절이 어려울 수 있으므로 유압 시스템이 더 적합할 수 있습니다.


Ⅳ. 요약

에어유니트는 압축된 공기를 활용하여 작동하는 공압 시스템으로, 다양한 산업 분야에서 사용되는 중요한 장비입니다.

이 시스템은 공기 압축기를 사용하여 공기를 압축한 후 다양한 장치 및 부품을 통해 작업을 수행하며, 제어 패널과 안전장치로 시스템을 관리합니다.


Ⅴ. FAQ

Q1. 에어 유니트는 어떤 원리로 작동하나요?

에어 유니트는 압축된 공기를 활용하여 작동하는 공압 시스템입니다.

공기 압축기를 사용하여 공기를 압축하고, 이 압축된 공기를 다양한 부속품을 통해 작동 장치로 전달하여 작업을 수행합니다.

Q2. 에어 유니트는 어떤 산업 분야에서 주로 활용되나요?

에어 유니트는 자동화, 제조, 자동차, 식품 가공 등 다양한 산업 분야에서 사용됩니다.

생산 라인에서의 작업, 움직이는 부품 제어, 물체 들어올리기, 압력 및 힘을 필요로 하는 작업 등에 활용됩니다.

Q3. 에어 유니트와 유압 시스템의 차이는 무엇인가요?

에어 유니트는 압축된 공기를 사용하여 작동하는 반면, 유압 시스템은 유압 유체를 사용합니다.

에어 유니트는 빠른 작동 및 안전성을 가지고 있지만 작업 부하와 정밀한 작업에는 제한이 있을 수 있습니다.

Q4: 에어 유니트는 어떻게 제어되나요?

에어 유니트는 제어 패널을 통해 제어됩니다. 패널에서는 압력 조절, 작동 모드 선택, 알람 및 경고 설정 등이 가능하며, 작업자가 시스템을 효과적으로 제어하고 모니터링할 수 있습니다.


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