삽질 기반의 공학/ELECTRONIC

002. 전기로 물의 흐름을 제어한다? 직통형 솔레노이드 밸브 알아보기

서론

 

오늘은 솔레노이드와 솔레노이드 밸브에 대해 알아보고 실험해보도록 하겠습니다.


솔레노이드?

먼저 솔레노이드의 핵심 기술인 솔레노이드(Solenoid)에 대해 알아보겠습니다.

이것이 솔레노이드입니다. 긴 도선을 속이 비어있는 원통형의 코일 모양으로 휘감은 것이죠.

하는 역할도 코일과 동일합니다.

전류를 흘려주면 자기장이 생성되며 전자석이 되어 주변의 철제 물체를 끌어당깁니다.

솔레노이드의 원리를 잘 이용한 것이 솔레노이드 밸브라고 할 수 있습니다.

솔레노이드 밸브, 그중에서도 직통형(2-Ways) 밸브를 살펴보며 그 원리를 짚어보겠습니다.

우선, 솔레노이드 밸브의 역할을 릴레이에 비유하면 이해하기 쉽습니다.

SPST Relay

위의 있는 릴레이의 경우에는 평소에는 NO(Nomally Open) 상태여서 두 개의 단자가 끊겨 있는 상태죠.

하지만 코일에 전류가 흐르면, 코일은 자연스레 전자석이 되며 릴레이 내부의 Pole을 잡아당기게 됩니다.

당겨진 Pole은 Throw에 닿아 두 개의 단자가 연결(Close) 되어 전기가 통하게 되는 방식이죠.

그래서 릴레이를 전기로 제어하는 스위치라고도 부릅니다.

 

https://blog.jihoonkim.tech/27?category=1183986

 

003. 전기로 제어하는 스위치, 릴레이 알아보기

서론 오늘은 릴레이에 대해 알아보고 시험해보는 시간을 가지도록 하겠습니다. 코일? ​ 먼저, 코일(솔레노이드)에 대한 지식이 필요합니다. 위 사진이 솔레노이드라고 불리는 것입니다. 원통

blog.jihoonkim.tech

 


솔레노이드를 이용한 밸브

 

솔레노이드 밸브도 비슷한 원리를 가지고 흐름을 제어합니다.

단지, 릴레이는 전류가 흐르고 솔레노이드 밸브는 물, 오일, 가스등이 흐르는 차이입니다.

직통 방식의 솔레노이드 밸브 구조

위 사진은 직통 방식의 솔레노이드 밸브 단면 구조를 나타낸 것입니다.

(직통 방식은 단자가 2개여서 내부 파이프가 직선으로 하나만 나있는 것을 말하는 것입니다.)

주목해야 하는 것은 Coil과 Plunger입니다.

Coil은 솔레노이드(Solenoid)와 같으며 릴레이에서 Coil이 가지는 역할과 동일합니다.

Plunger는 릴레이에서 Pole이 가지는 역할과 동일합니다.

말 그대로 릴레이에선 Coil이 Pole을 움직여해 흐름을 제어하는 스위치인 반면, 솔레노이드 밸브는 Coil이 Plunger를 움직여 흐름을 제어하는 밸브입니다.

평상시에는 Coil에 전류가 흐르지 않아 Plunger는 스프링과 중력에 의해 늘어져있어 ORIFICE가 막히게 됩니다.

그래서 관이 막혀있는 상태가 되어 안의 액체가 흐를 수 없게 되죠.

하지만 Coil에 전류를 공급하면 전자석이 되어 Plunger를 위로 잡아당기게 되어 ORIFICE가 열리게 됩니다.

그렇게 되면 액체가 위에서 아래로 좁은 구멍을 통해 나가기 때문에 압력이 생기게 됩니다.

전체적으로 관이 열린 상태가 되고, 내부의 압력에 의해 액체가 흐르게 되는 것이죠.

자, 그럼 실험을 통해 더 자세히 알아보죠!

 


실험 개시!

 

이것이 오늘 실험 때 사용할 솔레노이드 밸브입니다.

 

모델 : Aone 사의 VDM211

정격 전압 : DC 12V

파이프 : PT 1/8 (PT는 관용 테이퍼 나사를 뜻하며, 1/8은 규격 호칭입니다.)

오리피스(내부 구멍) : 1.7mm

사용차압력 : 0-7kgf/cm^2

소비 전력 : 3W

사용 유체 : 공기, 물, 오일, 유체

일단 솔레노이드 밸브를 자세히 살펴봅시다.

 

직통 방식답게 홀이 양쪽에 2개가 있습니다. 숫자로 1, 2 표기되어 있네요.

보통의 방식은 1로 들어가 2로 나갑니다.

실험을 위해 수돗물이 담길 페트병과 이동한 물이 도착할 컵을 준비했습니다.

솔밸브

     컵 ← ← 21 ← ← PET병

위와 같이 실험 환경을 꾸며주어야 합니다.

먼저 페트병에 파이프를 연결하기 위해 안 쓰는 인두기로 구멍을 뚫어줍니다.

최대한 파이프 직경에 맞게 뚫어서 빈 공간이 없게 해줍니다.

그 이유는 공기가 새어나가면 페트병 내부의 압력이 사라지기 때문에 물이 이동하지 않기 때문입니다.

물은 기본적으로 압력을 이용해 파이프를 타고 컵으로 이동하기 때문에 최대한 밀봉해야 합니다.

 

구멍이 뚫리면 파이프를 집어넣고 그 사이를 글루 건이나 테이프로 마감해 줍니다.

점토 같은 것이 있으면 편리한데 아쉽게도 집에 없어서 임시방편으로 처리해 주었습니다.

당연히 물도 채워주어야겠죠!

 

다음으로 솔레노이드 밸브를 제어하기 위해 +쪽 단자에 Slide S/W를 연결해 줍니다.

이제 12V 어댑터와 솔레노이드 밸브의 입력 단자를 악어 클립 케이블로 연결해 줍니다.

마지막으로 파이프를 솔레노이드 밸브에 연결하면 완성입니다!

이제 실험을 진행해보겠습니다.

 

자세한 실험 내용은 제가 직접 촬영한 영상을 보시죠!

일단 실험 결과는 성공이었습니다!

하지만, 페트병과 파이프가 연결되는 그 사이의 빈 공간이 제대로 메꿔지지 않아 압력이 다 새어나가는 덕분에 물도 힘없이 느리게 이동한 게 너무 아쉬웠습니다.

자, 이렇게 오늘은 솔레노이드 밸브를 알아보는 시간을 가졌습니다.

기회가 된다면 점토를 사서 구멍을 잘 메꿔 다시 한번 실험해보고 싶네요!

 

그럼 이제 글을 마쳐보겠습니다.

감사합니다!