접촉식 엔코더의 한계, 비접촉 레이저 도플러 센서로 넘는 법

속도·길이 측정, 지금 어떻게 하고 계세요?

철강, 케이블, 연신 공정. 많은 라인에서 여전히 접촉식 엔코더를 씁니다. 롤러나 휠이 제품에 직접 닿아 회전수를 세는 방식입니다. 오래됐고, 익숙하고, 그래서 아직도 씁니다. 그런데 문제는 꽤 오래전부터 알고 있었을 겁니다.

접촉식 엔코더의 고질적인 문제 두 가지

첫 번째는 정확도입니다. 접촉식 엔코더는 아무리 좋은 제품을 써도 평균 정확도가 1% 수준입니다. 매우 우수한 경우에도 0.25%를 넘기기 어렵습니다.

철강이나 케이블 산업에서 이 0.25%가 얼마나 큰지 생각해보면 — 강판 원가가 높기 때문에 측정 정확도가 0.1%만 더 올라가도 원가절감 효과가 상당합니다. 케이블은 한 보빈에 수십 킬로미터가 감기기 때문에 오차가 누적될수록 손실이 커집니다.

두 번째는 슬립과 마모입니다. 접촉식은 구조상 제품 표면에 닿아야 합니다. 그 과정에서 슬립이 생기면 측정값이 틀어집니다. 롤러가 마모되면 교체해야 하고, 고무 재질이 열화되면 또 오차가 발생합니다. 유지보수가 끊이지 않는 이유입니다.

비접촉 레이저 도플러 센서가 다른 이유

비접촉 레이저 도플러 속도·길이 센서는 레이저 도플러 효과를 이용합니다. 레이저를 움직이는 표면에 조사하면 반사광의 주파수가 변하는데, 이 주파수 변화량으로 속도를 계산하고 속도를 적분해서 길이를 구합니다. 표면을 건드리지 않습니다.

그 결과가 **정확도 0.05%**입니다. 접촉식 엔코더 대비 5배 이상 정밀합니다. 슬립이 없으니 슬립에 의한 오차도 없고, 기계적 마모가 없으니 마모에 의한 오차도 없습니다. 소모품 교체 주기도 대폭 줄어듭니다.

어디에 쓰이나요?

크게 두 가지 분야입니다.

길이 측정 분야에서는 철강, 케이블, 금속 가공 라인에서 제품 길이를 정확히 재는 데 씁니다. 정확도가 올라갈수록 원자재 낭비가 줄고, 절단 오차가 줄어듭니다.

속도 제어 분야에서는 주로 연신 공정에서 롤과 제품의 속도 차이를 정밀하게 제어해 연신율을 맞추는 데 씁니다. 차량에 장착해 속도 측정에 쓰거나, 철도 차량에 탑재하는 경우도 있습니다.

이미 검증된 현장에서 쓰고 있습니다

이 센서는 현재 국내 배터리 셀 생산량 기준 상위 제조사들의 전극 공정 라인에 실제로 납품되어 운영 중입니다. 정확도가 수율을 직접 결정하는 환경에서 선택받았다는 게, 어떤 스펙 설명보다 신뢰할 수 있는 근거라고 생각합니다.

단방향 vs 양방향, 무엇을 선택할까

비접촉 레이저 도플러 속도·길이 센서는 단방향과 양방향 두 타입으로 나뉩니다.

단방향은 방향 구분 없이 움직임을 (+)로만 누적합니다. 라인이 항상 한쪽으로만 흐른다면 단방향으로 충분합니다.

양방향은 역방향 흐름도 감지해서 (-)로 처리합니다. 라인이 역으로 흐를 수 있는 공정 — 예를 들어 되감기나 왕복 이송이 있는 라인 — 이라면 양방향을 써야 측정값이 맞습니다.

설치 공간이 좁다면

기존 비접촉 레이저 도플러 센서는 본체 크기 때문에 Roll-to-Roll 장비처럼 공간이 협소한 환경에서 설치가 어려운 경우가 있었습니다. 이를 해결한 미니타입 제품도 있습니다. 스마트폰보다 조금 큰 크기 수준으로 외관이 작아졌지만 측정 출력 성능은 기존 대비 2배 향상된 제품입니다. 설치 공간 문제로 도입을 망설였다면 검토해볼 만한 옵션입니다.

정리하면

접촉식 엔코더를 아직 쓰고 있다면, 한 번쯤 비교해볼 타이밍이 됐을 수 있습니다.

도입 검토나 기술 상담이 필요하시면 프로센으로 연락 주세요.

032-811-3457 · sales@prosen.co.kr