안녕하세요, 센서와 스위치를 다잡는 센서보이 입니다.
이번 글에서는 계전기(Relay)에 대해 알아보겠습니다.
계전기는 전기로 동작하는 스위치로, 5/12/24 Vdc or 24/110/220 Vac 전원으로 주로 동작합니다.
일부 군용 제품은 28 Vdc 전원도 사용합니다.
쉽게 생각하면 기능이 동일하기 때문에, 용량이 큰 트랜지스터로 생각해도 무방하겠네요.
이번 글에서는 릴레이의 구조 및 특징에 대해서 알아보겠습니다.
릴레이의 구조
릴레이는 산업 전반적으로 굉장히 많이 사용됩니다.
Controller 또는 PLC 등의 작은 전압의 출력으로도 큰 회로를 개폐제어 할 수 있기에, 보통 제어패널에 필수적으로 사용되고 있습니다.
릴레이의 동작 개요는 매우 간단합니다.
Coil에 전류를 흘려주면, 자기장이 발생하여 코일이 일종의 전자석이 됩니다.
이를 통해 코일과 연결된 아마츄어가 동작하게 되며, 이로 인해 연결되어 있는 접점이 붙게 됩니다.
앞서 Circuit Breaker에 대한 글을 읽으신 분은 아시겠지만, 이는 자기식 차단기와 동일한 구조입니다.
물론, 위 구조는 1개의 Contact만 제어할 수 있으므로, 보편적으로 사용되는 릴레이는 1개의 코일에 4개 ~ 8개의 회로를 제어할 수 있도록 기구물이 구성되어 있습니다. (동작 원리는 동일합니다.)
릴레이의 특성
릴레이는 적은 전원으로 큰 회로를 개폐할 수 있습니다.
이러한 특성을 가졌기 때문에 전자회로의 트랜지스터와 동일하게 생각하셔도 무방합니다.
릴레이는 과전류가 들어가면 코일이 탈 수 있고, 접점 용량에 맞지 않는 너무 큰 용량의 전압/전류를 흘리게 되면 접점이 눌러 붙어 동작을 하지 않거나, 접점부분에서 불이 날 수도 있습니다.
그리고, 기계식이기 때문에 기구적인 내구성의 한계가 있다는 단점도 있습니다.
추가적으로, 기계식 릴레이가 아닌 전자식 릴레이인 SSR(Solid State Relay)도 있으며, 동작 속도가 매우 빠르고, 기구적인 부분이 없기에 수명이 굉장히 길다는 장점이 있습니다.
릴레이의 종류
릴레이는 그 용도와 용량, 크기에 따라 매우 다양하게 구성되어 있습니다.
아래는 릴레이의 종류이며, 흔히 사용되는 것들만 소개 드리겠습니다.
일반적인 판넬 제어용 릴레이
보통 4개의 회로를 제어하며, 2개, 4개, 8개 등 종류가 다양합니다.
굉장히 저렴한 가격에 구매가 가능하며, Terminal과 Relay를 별매로 판매하여, 유지보수 또한 간편합니다.
상단부 Relay만 뽑아서 교체하면 되기 때문에, 결선을 풀 필요도 없습니다.
PCB 제어용 릴레이
PCB Board에 납땜하여 사용할 수 있는 소형 릴레이로, 매우 저렴합니다.
다만 크기가 작으므로 용량이 다소 작습니다.
타이머 릴레이
릴레이에 타이머가 달려있는 제품으로, 전원 인가 시 동작이 지연되거나(On Delay), 전원 해제 시 OFF가 지연되는 릴레이도 있습니다. (Off Delay)
한글로는 순시동작, 한시동작으로 명기하기도 합니다만, 개인적으로는 On Delay(한시동작/순시복귀), Off Delay(순시동작/한시복귀)가 더욱 이해하기 쉽습니다.
자기유지 릴레이(Latching Relay)
자기유지 릴레이(래칭 릴레이)는 전원을 끊어도 스스로 접점이 계속 붙어있는 릴레이로, 동작을 복귀시키기 위해서는 Reset Coil에 전원을 인가해야 합니다.
즉, On Coil과 Reset Coil이 별도로 존재하여 켜고 끄는 동작을 각각 따로 수행해야 합니다.
순간적인 전원만 인가하면 되므로 동작에 필요한 소모전류가 적고, 정전 시에도 해당 동작을 유지하는 등의 특성을 가지고 있으며, 항공 Application에 많이 사용됩니다.
반도체 릴레이 (SSR, Solid State Relay)
릴레이는 앞서 살펴본 바와 같이 코일과 접점으로 구성되어 있습니다.
하지만, SSR은 접점이 없는 릴레이로, 그냥 거대한 트랜지스터 입니다.
하여, 무접점 릴레이라고도 부릅니다.
기구적인 동작부가 없으므로, 과전류가 흐르지만 않는다면 수명이 거의 무한대라고 봐도 무방할 정도로 긴 수명을 자랑합니다.
다만, 가격이 다소 비싸며, 릴레이의 가장 큰 장점인 간편한 유지보수와는 거리가 조금 있습니다.
방위산업용 릴레이 (Military Relay)
일반적으로 대부분의 군수/항공우주용 제품은 QPL Number를 보유하고 있거나, 또는 Military Standard 규격으로 테스트된 제품입니다.
릴레이에도 이러한 제품들이 있으며, Leach, TE, DRI 등의 회사에서 제조합니다.
단, DRI는 작년 QPL Number 인증 만료 이슈가 있어 현재 국내 방위산업 고객들이 사용하지 않고 있는 상황입니다.
이 문제가 현재 해결 되었는 지는 잘 모르겠네요. 하지만 DRI를 찾지 않고 있는 걸 보니, 아예 시장에서 배제된 듯 합니다.
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