PLC 전장·제어 노트 1 — 전압·전류·저항을 유압으로 읽기

제1원리 질문. 기계 설계자는 전기를 어디서부터 이해해야 하는가. 전기 회로와 유압 회로는 ‘흐르게 만드는 힘, 실제로 흐르는 양, 흐름을 방해하는 정도’라는 같은 구조를 가지므로, 이미 아는 유압 시스템에 전기를 겹쳐 보는 것이 가장 빠른 입구이기 때문이다.

핵심 — 네 개념의 1:1 매칭

교재 제1장 1.1절은 전장(electrical)을 모르는 기계 설계자는 자신이 설계한 장비의 절반만 아는 것이라고 시작한다. 그리고 전기 개념을 유압 개념에 그대로 겹친다.

전기 개념	기호·단위	유압 대응 개념	직관적 의미
전압(Voltage)	V [V]	펌프 토출 압력 [bar]	흐르게 만드는 힘
전류(Current)	I [A]	배관 내 오일 유량 [L/min]	실제로 흐르는 양
저항(Resistance)	R [Ω]	밸브 개도량·배관 마찰	흐름을 방해하는 정도
전력(Power)	P [W]	유압 동력 = 압력 × 유량	일을 하는 능력

옴의 법칙(Ohm’s law) V = I × R은 유압의 ‘압력 강하 = 유량 × 관로 저항’과 같은 구조다. 배관이 가늘면 같은 유량에 더 높은 펌프 압력이 필요하듯, 전선이 가늘면 같은 전류에서 전압 강하와 발열이 커진다. 전력 P = V × I도 유압 동력식과 동형이다.

교재가 ‘반드시 기억할 한 문장’으로 꼽은 것은 ‘전압은 걸어 주는 것이고, 전류는 부하가 끌어가는 것’이다. 밸브가 닫혀 있으면 펌프가 압력을 걸어도 유량이 0인 것과 같다.

공학적 근거 — 제어 전원과 동력 전원의 분리

1.2절은 산업 장비의 전원을 두 세계로 나눈다.

구분	전압	용도	유압 비유
제어 전원	DC 24 V	PLC 입출력, 센서, 릴레이 코일, 솔레노이드 밸브	파일럿(pilot) 라인
동력 전원	AC 220 V / 380 V (3상)	모터, 히터, 인버터, 서보 드라이브	메인 유압 라인

파일럿 라인과 메인 라인을 한 배관에 섞지 않듯, DC 24 V 제어선과 AC 380 V 동력선은 덕트(duct)를 물리적으로 분리해 배선한다. 섞으면 동력선의 노이즈가 제어 신호를 오염시켜 센서 오검출·통신 에러의 원인이 된다. 차단기 배선의 기본 원칙은 세 가지다. 메인 차단기(MCCB) 1차측에서 동력 계통과 제어 계통을 분기하고, 제어 계통은 전용 파워서플라이(SMPS, AC → DC 24 V)를 거쳐 공급하며, 모터·히터 부하마다 개별 차단기(또는 EOCR·퓨즈)를 둔다. 교재는 마지막 원칙을 배관마다 체크 밸브와 릴리프 밸브를 두는 고장 격리(fault isolation) 설계에 비유한다.

사례 적용 — 전기 도면을 기계 도면처럼 읽기

기계 도면	전기 도면	대응 의미
부품 리스트(BOM)	부품표·심볼 리스트	무엇이 쓰였는가
조립도 배치	판넬 레이아웃(panel layout)	어디에 있는가
기구 계통도	단선 결선도(single line diagram)	동력이 어떻게 흐르는가
동작 설명서	시퀀스 회로도(sequence diagram)	언제 어떤 순서로 움직이는가
인터페이스 도면	I/O 리스트	기구와 제어가 만나는 접점

교재는 기계 설계자가 전장 도면에서 가장 먼저 확인할 것으로 I/O 리스트를 꼽는다. 자신이 배치한 센서·실린더·모터가 PLC의 몇 번 입출력에 연결되는지 파악하면 PLC 프로그램이 기구 동작 설명서로 읽히기 시작한다. 현장 메모로는 선 번호(wire number)가 기계 도면의 풍선 번호와 같다는 점, 도면과 실물이 다르면 반드시 도면을 개정해야 한다는 점을 든다.

용어 메모

이번 편에 나온 용어를 교재 표기 그대로 영문과 함께 한 줄씩 정리했다.

용어	영문	한 줄 정의
전장	electrical	장비의 전기 배선·제어 부품 영역
옴의 법칙	Ohm’s law	V = I × R
고장 격리	fault isolation	한 부하의 단락이 전체 라인을 죽이지 않게 나누는 설계
I/O 리스트	I/O list	기구와 PLC 입출력의 연결표

내 해석 — Rhymbro가 읽은 것

유압 비유가 좋은 이유는 새 개념을 외우는 대신 이미 몸에 익은 판단 기준을 그대로 쓸 수 있게 해 주기 때문이라고 읽었다. 관로가 가늘면 압력 손실이 커진다는 감각이 그대로 전선 굵기 판단으로 넘어간다. 다음 편들의 전선 선정, 노이즈 대책도 같은 방식으로 풀린다.

DC 24 V와 AC 380 V의 덕트 분리를 ‘파일럿 라인과 메인 라인을 섞지 않는다’로 기억하면, 판넬 레이아웃을 검토할 때 무엇을 먼저 봐야 하는지가 분명해진다. 기구 설계자가 판넬 배치 도면을 받았을 때 확인할 첫 항목으로 삼는다.

한계로, 유압 비유는 직류 저항 회로까지는 잘 맞지만 교류의 역률, 인덕턴스, 고주파 노이즈처럼 유압에 딱 맞는 짝이 없는 현상은 비유만으로 설명되지 않는다.

요약

항목	정리
매칭	전압=압력, 전류=유량, 저항=개도·마찰, 전력=동력
핵심 문장	전압은 걸어 주고, 전류는 부하가 끌어간다
전원 분리	DC 24 V 제어 / AC 380 V 동력, 덕트 분리
도면 읽기	I/O 리스트부터 확인

그래서 나는 무엇을 하기로 했나

이번 주는 교재의 도면 대응표를 출력해 두고, 전장 도면을 받으면 I/O 리스트에서 내가 배치한 센서·실린더의 번호를 먼저 찾아 표시하는 순서를 체크리스트로 만들기로 했다.

개념과 표의 값은 개인 학습용으로 정리한 이차전지 R2R 전장·PLC 제어 통합교재의 해당 절(본문·현장에서는·확인 문제)을 바탕으로 다시 썼다. 교재의 비유와 용어는 그대로 옮겼고, ‘가정’으로 표시한 수치는 설명용이다.

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