공압 밸브와 솔레노이드 밸브의 차이점은 무엇일까요?

유체 제어에 있어서는 공압 밸브와 솔레노이드 밸브라는 두 가지 유형의 제어 밸브를 접하게 됩니다. 두 밸브 모두 유체의 흐름을 제어하고 닫는다는 점에서 기능은 비슷하지만, 작동 방식과 최적 환경 조건에 따라 상당한 차이가 있습니다. 설치 환경에 적합한 밸브를 선택해야 할 때, 엔지니어와 구매 담당자는 혼란을 느낄 수 있습니다. 따라서 저희는 공압 밸브와 솔레노이드 밸브의 기술적 차이점을 자세히 설명하는 가이드를 제작하여, 여러분의 산업 분야에 맞는 최적의 밸브를 선택하는 데 도움을 드리고자 합니다.

1. 공압 밸브란 무엇입니까?

다른 밸브와 마찬가지로 공압 밸브도 유체의 흐름을 제어합니다. 수동 밸브와 공압 밸브의 주요 차이점은 토크를 가하는 방식에 있습니다. 수동 밸브는 모터와 기어를 사용하거나, 경우에 따라 수동으로 토크를 가하여 밸브를 열거나 흐름 방향을 조절하는 반면, 공압 밸브는 압축 공기 또는 가스를 사용하여 압력 차이를 이용해 밸브를 열거나 닫는 힘을 발생시킵니다.

공압 밸브는 액추에이터, 피스톤, 스풀의 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 밸브를 작동시키거나 유체 흐름 방향을 바꾸려면 파일럿 공기를 통해 밸브의 액추에이터(일반적으로 피스톤 또는 다이어프램)로 신호가 전달됩니다. 이 신호로 인해 공기가 피스톤 또는 다이어프램으로 이루어진 챔버로 유입되어 피스톤을 움직이게 합니다. 이때 피스톤은 내부 스프링 또는 마찰력을 이겨내고 스풀 또는 포펫에 연결된 로드를 회전시킵니다. 이러한 움직임을 통해 밸브를 열거나 닫고 유체의 흐름 방향을 바꿀 수 있습니다.

이러한 밸브는 유체 압력이 매우 높아 수동이나 모터로 닫기가 사실상 불가능한 산업 분야에서 사용됩니다. 공압 밸브는 공기압을 이용하여 작동하기 때문에 엄청난 힘을 발생시킬 수 있어 밸브를 닫거나 열기 위해 높은 유체 압력이 필요한 산업에 매우 적합합니다.

2. 공압 밸브의 종류

시중에는 특수 기능과 구조에 따라 사용 사례가 결정되는 다양한 유형의 공압 밸브가 있습니다. 아래에는 각 유형의 특징을 이해하는 데 도움이 되는 몇 가지 공압 밸브 유형을 나열했습니다.

• 방향 제어 밸브: 이는 가장 일반적인 유형의 공압 밸브입니다. 주요 목적은 공기의 흐름을 여러 경로로 유도하는 것입니다. 적용 분야에 따라 포트 수와 스위치 위치 수에 따라 분류되는 경우가 많으며, 예를 들어 5/2방향 밸브, 3/2방향 밸브 등이 있습니다.

• 역류 방지 밸브(체크 밸브): 이 밸브는 압축 공기가 한 방향으로만 흐르도록 하여 역류를 방지합니다. 역류가 발생하면 압축기 또는 기타 부품이 손상될 수 있습니다.

• 유량 조절 밸브: 이 밸브는 통과하는 공기의 양을 조절하여 공압 액추에이터 또는 실린더의 속도를 효과적으로 제어합니다.

• 압력 방출 밸브: 안전에 필수적인 이 밸브는 시스템 압력이 설정된 안전 한계를 초과할 경우 공기를 배출합니다.

• 셔틀 밸브: 이 밸브는 두 개의 공급원 중 하나에서 배출구로 흐름을 허용하며, 본질적으로 공압 회로에서 "OR" 논리 기능을 수행합니다.

3. 솔레노이드 밸브란 무엇입니까?

솔레노이드 밸브는 순전히 전자기학의 법칙에 의존하는 밸브입니다. 기본적인 작동 원리는 플런저 주위에 감겨 있는 솔레노이드에 전류가 흐르는 데 있습니다.

작동 원리는 전자석을 생성하는 것입니다. 강자성 코어 또는 플런저에 전류가 흐르면 그 주위에 자기장이 생성됩니다. 이 자기장으로 인해 전자석이 플런저를 위로 당겨 스프링의 저항을 극복하고 밸브를 즉시 엽니다. 전류가 차단되면 자기장이 사라지고 내부 스프링이 플런저를 아래로 강하게 눌러 밸브를 닫습니다.

솔레노이드 밸브는 산업 자동화의 핵심 역할을 하는 경우가 많습니다. PLC 또는 컴퓨터에서 탱크의 빈 상태 또는 가득 찬 상태와 같은 신호를 받아, 솔레노이드 밸브는 이러한 전기 신호를 물리적 신호로 변환하여 밸브를 열거나 닫습니다. 속도와 정밀도가 매우 중요한 분야에서 탁월한 성능을 발휘합니다.

4. 솔레노이드 밸브의 종류

일반적으로 솔레노이드 밸브는 압력 처리 방식에 따라 크게 두 가지 범주로 분류됩니다.

• 직접 작동식 솔레노이드 밸브: 이 유형은 자석이 모든 작동을 담당합니다. 솔레노이드에서 발생하는 자기력이 플런저를 당겨 밸브를 엽니다. 이러한 특징 덕분에 솔레노이드 밸브는 유체 압력과 관계없이 작동할 수 있으므로 유량이 적거나 압력이 낮은 환경 또는 진공 상태에 적합합니다. 그러나 수압이 매우 높은 경우에는 자석의 힘이 플런저를 들어 올리기에 충분하지 않을 수 있습니다.

• 파일럿 작동식(간접식) 솔레노이드 밸브: 이 유형의 솔레노이드 밸브는 자석의 자력이 약할 때 밸브를 열어야 하는 경우에 적합합니다. 솔레노이드가 작은 파일럿 포트 또는 누출구를 생성하여 수압을 이용해 밸브를 여는 방식입니다. 이러한 파일럿 작동식 솔레노이드 밸브는 유체 압력이 높은 환경에 적합합니다. 하지만 압력이 낮은 환경에서는 제대로 작동하지 않을 수 있습니다.

• 2방향 vs. 3방향 vs. 4방향: 공압 밸브처럼 솔레노이드 밸브도 포트 수에 따라 분류할 수 있습니다. 단순한 2방향 솔레노이드 밸브는 밸브를 열고 닫는 두 가지 기능을 수행합니다. 3방향 및 4방향 밸브는 실린더 또는 액추에이터를 제어하는 ​​데 사용될 수 있습니다.

5. 솔레노이드 밸브 vs. 공압 밸브: 어느 것이 더 나은가?

공압 밸브와 솔레노이드 밸브, 두 가지 유형의 밸브 중 어느 것을 선택할지는 안전, 전력 공급, 필요한 힘 등 산업 현장의 특정 요구 사항과 적용 분야에 따라 크게 달라집니다.

공압 밸브의 장점

• 위험 환경에서의 안전성: 이 밸브는 공기를 동력으로 사용하기 때문에 밸브 부위에서 전기 스파크가 발생할 위험이 없습니다. 따라서 석유 및 가스, 광업, 화학 산업(ATEX 구역)에서 표준으로 사용됩니다.

• 강력한 힘 발휘 능력: 공압 액추에이터는 표준 솔레노이드보다 훨씬 더 큰 토크/힘을 생성할 수 있어 매우 큰 파이프와 고압 라인을 제어할 수 있습니다.

• 내구성: 공압 부품은 견고합니다. 섬세한 전자 코일보다 높은 온도와 오염된 환경을 견딜 수 있습니다.

• 대규모 적용 시 비용 효율성: 시설에 이미 중앙 압축 공기 시스템이 있는 경우, 공압 밸브를 추가하는 것이 전기 액추에이터용 개별 전력선을 연결하는 것보다 비용이 저렴한 경우가 많습니다.

솔레노이드 밸브의 장점

• 속도와 정밀도: 솔레노이드 밸브는 응답 속도가 매우 빠르며, 종종 밀리초 단위로 측정됩니다. 이는 분류 기계나 투입 시스템과 같은 응용 분야에 매우 중요합니다.

• 제어 용이성: PLC 및 IoT 장치와 같은 전자 제어기와 직접 연결됩니다. 전기 신호를 먼저 공기 신호로 변환할 필요가 없습니다.

• 콤팩트한 설계: 솔레노이드는 일반적으로 밸브와 액추에이터가 모두 필요한 공압 액추에이터 시스템보다 크기가 작고 가볍습니다.

• 에너지 효율(사용 시점 기준): 솔레노이드 밸브를 계속 열어두는 데에는 전력이 소모되지만, 에너지 변환 효율이 매우 낮은 것으로 악명 높은 공기 압축기를 지속적으로 가동할 필요는 없습니다.

6. 솔레노이드 파일럿 공압 시스템에 두 밸브를 통합하기

발전소, 정유 공장, 폐수 처리 시설과 같이 유량이 많은 복잡한 산업 공정에는 솔레노이드 파일럿 공압 시스템이 필요합니다. 이러한 응용 분야에서 중요한 것은 어떤 밸브가 더 나은가가 아니라 밸브들이 어떻게 함께 작동할 수 있는가입니다.

대부분의 산업용 솔레노이드는 고속으로 작동하여 온/오프 제어를 합니다. 그러나 무거운 산업용 밸브를 움직일 만큼의 힘이 부족합니다. 따라서 미세한 공기 흐름을 이용하여 공압 밸브를 작동시킵니다. 일반적인 솔레노이드는 완전히 열리거나 완전히 닫히는 두 가지 상태만 있지만, 포지셔너와 결합된 공압 밸브는 25%, 50%, 또는 75%와 같이 부드럽고 정밀한 단계로 개방 상태를 유지할 수 있습니다.

엔지니어들은 두 밸브를 결합하여 솔레노이드의 즉각적인 전자적 반응을 구현함으로써 공압 액추에이터에 강력한 조절 기계적 힘을 제공합니다.

8. 결론

공압 밸브와 솔레노이드 밸브 중 하나를 선택할 때는 어떤 기술이 더 우수한지보다 어떤 밸브가 해당 산업의 요구 사항에 가장 적합한지가 더 중요합니다.

• 속도, 정밀도, 직접적인 전기적 통합, 컴팩트한 크기를 원하고, 적용 분야가 소형 배관 및 표준 조건인 경우 솔레노이드 밸브를 선택하십시오.

• 공압 밸브는 높은 힘이 요구되는 용도, 위험하거나 폭발 가능성이 있는 환경에서의 작업, 그리고 대형 산업 파이프라인에서 유체의 흐름을 제어해야 하는 용도에 가장 적합합니다.

두 가지 유형의 밸브 차이점을 명확히 이해하는 것은 산업 현장에 가장 적합한 밸브를 선택하는 데 매우 중요합니다. 이를 통해 자동화 시스템을 안전하고 효율적이며 비용 효율적으로 운영할 수 있습니다.

공압 밸브와 솔레노이드 밸브 중 하나를 선택하셨다면, 마지막 단계는 귀사의 산업 현장에 적합한 파트너 또는 공급업체를 선정하는 것입니다. 저희는 타이탄 오토메이션(Titan Automation) 을 추천합니다. 타이탄 오토메이션은 귀사의 특정 산업 요구에 가장 적합한 프리미엄급 방향 제어 및 자동화 밸브 제품군을 보유하고 있어, 모든 난관에 맞는 최적의 밸브를 제공해 드립니다.

9. 자주 묻는 질문

Q1. 솔레노이드 밸브가 공압 밸브보다 더 비싼가요?

일반적으로 산업 분야의 규모와 적용 분야에 따라 다릅니다. 일반적으로 1인치 미만의 소형 밸브의 경우, 솔레노이드 밸브는 공기 압축기 시스템이 필요하지 않아 설치가 간편하고 가격이 저렴한 것으로 알려져 있습니다. 그러나 4인치 이상의 대형 산업용 밸브의 경우, 솔레노이드 밸브는 상대적으로 가격이 비싸고 무겁습니다. 이러한 경우에는 공압 밸브 시스템이 더 경제적인 선택으로 여겨집니다.

Q2. 솔레노이드 밸브는 공압 밸브에 비해 반응 속도가 얼마나 빠른가요?

솔레노이드 밸브의 개폐는 거의 즉각적으로 이루어지며, 일반적으로 5~50밀리초 정도 소요됩니다. 공압 밸브 또한 빠른 작동 속도를 보이며, 개폐 시간은 공기 튜브의 길이와 액추에이터의 용량에 따라 100밀리초에서 수초까지 걸립니다.

Q3. 솔레노이드 밸브는 모든 종류의 유체에 사용할 수 있습니까?

반드시 그런 것은 아닙니다. 유체는 솔레노이드 밸브의 재질(일반적으로 황동 또는 스테인리스강)과 씰 재질(일반적으로 NBR, Viton, PTFE)과 호환되어야 합니다. 또한, 일반적인 솔레노이드 밸브는 입자가 자석 플런저 영역에 끼일 수 있으므로 오염된 유체나 슬러리를 처리하는 데 적합하지 않습니다. 위험하거나 폭발 위험이 있는 환경에서는 솔레노이드 밸브 사용을 권장하지 않습니다. 이러한 용도에서는 일반적으로 공압 밸브가 더 적합하며 까다로운 유체의 흐름에 더 잘 견딜 수 있습니다.

질문 4. 공압 밸브의 수명은 얼마나 됩니까?

수명은 일반적으로 작동 횟수(사이클)로 측정됩니다. 일반적으로 고품질 공압 밸브는 사용 환경과 유체 종류에 따라 1천만에서 5천만 사이클까지 사용할 수 있습니다. 공압 밸브의 수명은 솔레노이드 밸브보다 긴데, 이는 솔레노이드 밸브의 코일이 시간이 지남에 따라 소손되기 때문입니다.