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헤드헌터의 전공 전문칼럼 1. "서보의 역사"`
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헤드헌팅이란 고객사로부터 인원 추천외뢰를 받아 그 기업특성과 포지션의 성격, 요구
되는 경력 등에 따라 인원을 찾고 1차 평가하여 고객사의 요구사항에 적합하다고 판단
되는 후보자를 추천하는 일을 수행하기 때문에 그 깊이를 알기 위해서는 자신의 전문
분야는 석학 수준이 되여야 함을 느낀다.
석사학위 수여를 받은 후 바로 대기업 중안 연구소에서 터득한 기술 자료가 기계 전자
기술, 메카트로닉스 기술을 익히고 접목 시키는 사람들에게 도움이 되도록 서보에 대
하여 연구한 것을 칼럼 시리즈로 기고 하고자 한다.
(주)탑헤드헌터 이사 이근홍
1-1. 서보의 역사
자동제어를 공업적으로 최초로 이용한 것은 J.Watt가 1784년에 증기기관의 속도를 일
정하게 유지시키기 위해 개발한 속도 조절기(Speed governor)라고 한다. 이 속도조절
기는 링에 추(flyball)를 설치한 간단한 기구로서, 이것을 증기기관으로 회전시킴으로
써 추에 작용하는 원심력으로 링에 병진운동을 일으키게 하는 구조로 되어 있는데, 이
것에 의해 증기의 유량을 조절하는 제어밸브를 개폐하도록 만든 것이다.
이 속도조절기는 속도를 검출하는 역할과 밸브를 조작하는 역할을 겸하고 있으며, 이
것을 동작시키는 동력은 제어의 대상인 증기기관에서 얻고 있는데, 오늘날 말하는 자
동식 제어장치의 일종이다. J.Watt의 자력식 속도 조절기는 구성이 간단하였으나 이것
만으로 충분한 제어 성능을 기대한다는 것은 무리였다. 검출기가 동력을 필요로 하는
조작 부하를 겸하기 때문에 충분한 검출정밀도를 얻을 수 없었던 것이다.
19세기 중엽에 속도 조절기 링의 동작을 유압안내밸브와 유압실린더로 증력하여 제어
밸브를 조작하는 방법이 고안되었다. 이 방법은 제어밸브를 조작하는 동력은 유압으
로 주어지고, 유압을 발생시키는 유압원이 보조동력원 으로 필요한 것이었다. 보조동
력원을 사용하는 이른바 타력식 제어장치의 적용으로 속도조절기는 검출기로서의 역할
만 담당하게 되고, 그 링의 역할로 유압안내밸브의 스풀(spool)을 움직여 안내밸브 제
어포트의 개발을 변화 시켜 그것을 유동하는 유압의 유량을 제어하여, 그에 따라 유압
실린더의 피스톤을 큰 힘으로 구동시켜 조작용 제어 밸브를 개폐하도록 한 것이다. 여
기서 유압실린더의 동작은 안내밸브 스풀의 동작에 따르도록 되어 있고, 그 힘을 증
폭 하고 있다. 이것은 오늘날 널리 이용되고 있는 유압서보이다.
서보기구라는 용어는 1934년에 H.L.Hazen 교수에 의해 처음 쓰여졌으나 Servo의 어원
은 라틴어 의 Servue(영어의 Slave:노예)라고 한다. 노예의 역할이 주인의 명령을 충
실히 따르고 육체노동을 하는 것이므로 그러한 역할을 해내는 장치를 그렇게 이름붙
인 것이다. 속도조절기에 적용시킨 유압증력장치는 정말로 그 목적을 가졌다. 검출기
의 동작에 추종하고 그 위에 힘의 증폭을 행하는 것이다.
서보기구가 그 본래의 목적인 위치에 최초로 응용한 것은 어뢰라고 한다. 어뢰는 1866
년에 화 이트 헤드에 의해 발명되었는데, 처음부터 자동조종을 전제로 하여 탄생한 병
기이다. 당초 어뢰는 봄제(Bombe)에 저장한 압축공기를 동력원으로 하여 프로펠러에
의해 추진되고, 공기압자이로를 센서로 하여 공기압 제어장치로 방 향타를 움직여서
침로를 제어하고 심도기(수압을 검지)를 센서로 하여 공기압 제어장치로 방향타를 움
직여서 심도 를 제어한 것이다. 어뢰의 자동조종에 이어 배의 자동조종이 실현되었
다. 수상함의 경우는 침로만 제어하면 되는데 , 센서로는 자이로캠퍼스가 쓰이고 있
다. 항공기는 제 1차대전 후에 발달하였는데 그 자동조종도 당연히 실현된 것 이다.
이처럼 운동체 또는 교통기관의 자동조종이 서보기구의 주요 응용분야가 되고 있는 것
이다.
이렇게 자동제어는 속도, 서보의 순으로 발달하여 1920년경부터 프로세스제어에도 실
현되었다. 프로세스제어는 온도,압력,유량,액면,Ph등 프로세스 조건량의 제어이며,이
러한 것을 프로세스에 적절한 값으로 유 지하는 것이 목적이다. 석유정제프랜트와 같
이 유체를 취급하는 연속 프로세스에서는 프로세스제어에 의한 자동화 가 비교적 간단
하였기 때문에 자동화는 급속히 발전을 이루었다. 연속 프로세스의 양산 프랜트에서
는 최적 제어에 의한 수량의 증대가 큰 경제효과를 갖기 때문에 자동화의 장점이 그
발전을 촉진시킨 것이다. 이처럼 자동제어는 발전했으나 각각의 응용분야 간에는 거
의 관련을 갖지 못했다. 제 2 차대전중 미국 MIT의 Radiation Lab.이 중심이 되어 레
이다로 항공기를 자동적으로 추정하는 이른바 Automatic Rader Tracking System을 개
발하는 연구가 많은 학자, 연구자들이 모여 이루어졌는데, 그 연구의 결과 시스템으로
서 서보?
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헤드헌터의 전공 전문칼럼 1. "서보의 역사"`
