PLC 전장·제어 노트 2 — 릴레이·MC·솔레노이드 밸브, 정전되면 어디로 가는가

제1원리 질문. 밸브 형식 선정이 왜 전장 담당이 아니라 기구 설계자의 책무인가. 단동과 복동 솔레노이드는 전원이 끊겼을 때 기구가 멈추는 자세가 다르고, 그 자세가 안전한지는 기구를 설계한 사람만 답할 수 있기 때문이다.

핵심 — 릴레이는 전기로 작동하는 방향제어 밸브

교재 2.1절은 릴레이(relay)를 ‘전기로 작동하는 유공압 방향제어 밸브’로 정의한다.

마그네틱 컨텍터(MC, magnetic contactor)는 릴레이의 대용량 버전으로 모터 동력선(AC 380 V, 수십 A)을 개폐한다. 작은 파일럿 압력으로 큰 메인 스풀을 움직이는 파일럿 작동형 밸브와 같은 구조다.

공학적 근거 — 접점 융착은 스풀 고착과 같다

접점에 정격 이상의 전류가 흐르거나 개폐 수명이 다하면 접점이 녹아붙어(융착, contact welding) 코일 전원을 꺼도 떨어지지 않는다. 교재는 이를 유압 밸브의 스풀 고착(sticking)과 같다고 설명하고, E-Stop을 눌러도 모터가 계속 도는 사고의 전형적 원인으로 든다. 그래서 안전 회로에는 강제 개리 구조(forcibly guided contact)의 안전 릴레이를 써야 한다.

정전 시 거동이 두 형식을 가르는 결정적 차이다. 이 선택이 PLC 출력 맵과 정전 시 거동을 함께 결정한다.

사례 적용 — 프레스 상형과 클램프

교재의 예시는 두 가지다. 프레스 상형을 미는 실린더는 정전 시 반드시 후퇴해야 하므로 단동 스프링 리턴이 원칙이다. 반대로 클램프처럼 정전 중에도 소재를 물고 있어야 하는 기구는 복동에 파일럿 체크 밸브를 조합한다. 즉 기구의 초기화 상태(home position)를 정의할 때 ‘정전되면 이 실린더는 어디로 가야 안전한가’를 먼저 답하고, 그 답에 맞는 밸브 형식을 고르는 순서다.

현장 메모도 하나 붙어 있다. 릴레이 코일 양단에는 서지 흡수용 다이오드(DC) 또는 바리스터(AC)를 병렬로 넣는다. 코일 차단 시 생기는 역기전력 서지는 유압 회로의 워터 해머(water hammer)와 같아서 PLC 출력 소자를 서서히 파괴한다고 교재는 적는다.

용어 메모

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

내 해석 — Rhymbro가 읽은 것

이 절에서 가장 크게 남은 문장은 밸브 형식 선정이 ‘설계자의 책무’라는 표현이다. 전장 담당자는 출력 점수와 결선을 맞출 뿐, 정전 순간에 기구가 어떤 자세여야 사람이 다치지 않는지는 기구 설계 단계에서 정해 넘겨야 한다.

융착을 스풀 고착으로 읽으니 ‘정지 신호를 줬는데 멈추지 않는 고장’이라는 공통 구조가 보인다. 기계든 전기든 정지 경로에 들어가는 부품은 고장이 나도 정지 쪽으로 가는지, 고장 자체를 검출할 수 있는지를 따로 확인해야 한다고 정리해 둔다.

한계로, 단동이면 무조건 안전하다는 뜻은 아니며 스프링 복귀 방향 자체가 위험한 기구도 있으므로 교재 말대로 기구별 정전 시 안전 자세를 먼저 정의하는 것이 출발점이다.

요약

그래서 나는 무엇을 하기로 했나

이번 주는 설계 중인 기구의 실린더마다 ‘정전 시 안전 자세’와 그에 맞는 밸브 형식(단동·복동+파일럿 체크)을 한 줄씩 적은 표를 만들어 I/O 리스트 옆에 붙이기로 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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