제진대의 선정 1

사람들이 거의 느끼지 못하는 미세진동을 다루는 기기들 중 하나가 제진대입니다.

그래서 처음 제진대를 접하시는 분들이,  제진대를 선정해야 할 때 어떻게 선정하는 것이 좋을지를 잘 몰라서 고민할 때가 있습니다.

일반적으로 광학기기용, 정밀계측/계량용, 나노기기용 등으로, 분야와 하중에 맞게 미리 구분되어져 있는 제품들이 있으므로, 이러한 제품 중에서 보유하고 있는 정밀장비의 용도에 맞는 제진대 제품을 선정하시면 됩니다.

물론 프레임+제진장치+정밀장비를 일체화 하여 최적화된 제품으로 생산자와 협의하여 주문생산을 하는 경우도 있습니다.

그러나, 대다수의 사용자들은 자신이 하는 업무가, 진동의 영향을 많이 받고 있는것 같은데, 이러한 상태를 계량화할 수 없거나, 적절하게 대응할 방법이 없는 경우가 많습니다. 그래서 시중에서 판매되는 적절한 제진대를 구입하여 설치하게 됩니다.

제진대의 특성을 잘 모르시게 되면, 과도한 사양(Over Spec.)으로 구입하는 경우도 종종 발생합니다.  이것은 마치, 재래시장에 야채 사러 자전거 타고 가도 되는 것을 최고급 승용차를 타고 장보러 가는 것과 같은 상황이 발생한다는 겁니다.

그래서 제진대 선정시 고려사항을 알아보겠습니다.

제진대는 주로 1 gal이하의 미세진동을 감쇠시키는 장비이며, 제진대가 제진하는 물리적인 진동 주파수범위를 알아야 합니다. 즉 몇 Hz부터 제진을 시작하고, 또 어느정도 진동감쇠기능을 발휘되는지를 TR곡선(진동전달율 곡선)을  참고합니다.

아래 그림은 제진시스템의 제진방식에 의해서 제진되는 일반적인 진동감쇠와 제진되는 주파수 범위를 보여주고 있습니다.

제진방식별 제진영역 진동주파수 비교, vibration isolation transmissibility Hz.

제진방식별 제진영역 주파수 비교 Tr. 그래프

위 그래프(Tr.그래프)로 제진방식별 제진특성을 살펴보겠습니다.  ( ※ 참고로 여기에 도시된 그림은 제진방식별 일반성능기준을 표시한 것입니다. Tr. 그래프 1보다 높으면서 산모양으로 되어 있는 곳이 공진주파수입니다. 제진대 제작사에 따라 이러한 성능이 더 좋을 수도 그렇지 않을 수도 있습니다만, 대체로 성능이 다들 비슷합니다. 기술발전이 계속되면 더 좋은 성능을 발휘할 수 있겠죠. )

곡선① 액티브제진대(능동형제진대)입니다. 공진주파수가 거의 없고, 1Hz부터 제진을 시작하고, 10Hz에서는 거의 0.01(=-40dB) 까지 제진이 됩니다. 현재로서 가장 이상적인 제진대 입니다만, 가격이 고가입니다. 주로 AFM, STM 등 nano급 계측용으로 주로 사용됩니다.

곡선② 공압 제진대(패시브제진대)입니다. 공진주파수는 대략 2~5Hz 범위이고, 약 5Hz이후부터 제진을 합니다. 하중조건/주변환경 요인에 따라 공진주파수는 약간씩 변하기도 합니다만, 큰 영향을 줄 정도는 아닌 경우가 많습니다. 압축공기/질소를 사용하며, 제진할 수 있는 하중범위가 수kg에서 수ton까지로 넓어서, 소형의 탁상형Type에서 중대형 아이솔레이터Type에 이르기까지 다양한 형태로 사용됩니다.

곡선③ 스프링 제진대입니다. 공진주파수는 대략 10Hz 전후이고, 약 10Hz이후 부터 제진을 합니다. 다양한 환경조건에서 사용가능하고 보수유지가 거의 필요 없고, 온도의 영향도 거의 받지 않습니다. 탁상형 Tabletop Type에서 중대형 장비까지 제진을 할 수 있는 넓은 제진범위를 가지고 있습니다. 제진뿐만아니라 방진장치로서의 적용(예, 오디오 스피커)도 많이 되고 있습니다.

곡선④ 고무류(우레탄/실리콘)입니다. 고무류의 공진주파수는 제품에 따라서 다양한데, 위 그래프에서 대략 60Hz로 도시하였습니다.  대개는 100Hz이상의 제품이 많습니다. (즉, 고무류는 0~100Hz사이의 미세진동 차단효과는 거의 없습니다.)   일반적으로 고무재질은 공압식, 스프링식보다 공진주파수가 훨씬 높은 편이라서, 저주파용(100Hz이하)에서의 성능이 중요시되는 광학장비, 계측용 정밀 장치 등에는 제진효과가 적어 잘 사용되지는 않습니다. 그러나 형상을 다양하게 제작 할 수 있고, 가격도 싸서, 진폭이 높고 국부적인 진동차단 이나 방진재 등의 용도로 더 많이 사용됩니다.

 

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