로드셀은 질량(하중) 신호를 측정 가능한 전기 신호로 변환하는 장치입니다. 쉽게 말해, 로드셀에 힘이 가해지면 그 하중 신호가 전기 신호로 변환되어 회로를 통해 메인보드로 출력되고, 이후 칩에서 처리·분석됩니다.
그러나 로드셀을 사용할 때 가장 먼저 고려해야 할 요소는 로드셀이 설치·사용되는 작업 환경입니다. 이는 로드셀의 올바른 선택에 매우 중요하며, 센서의 정상 작동, 안전성, 수명뿐만 아니라 전체 계량 시스템의 신뢰성과 안전성에도 직접적인 영향을 미칩니다.
다양한 산업에서 사용되는 로드셀
로드셀은 매우 다양한 산업 분야에서 사용됩니다. 각 산업의 요구를 충족하기 위해 로드셀은 여러 가지 구조와 형태로 제작됩니다.
대표적인 로드셀 유형은 다음과 같습니다.
- S형 로드셀
- 싱글 포인트 로드셀
- 캔틸레버 빔 로드셀
- 스포크형 로드셀
- 더블 시어 빔 로드셀
- 디스크형 로드셀
- 컬럼형 로드셀
1. S형 로드셀 (S-Type Load Cell)
S형 로드셀은 상·하부 평행 빔과 등응력(균등 응력) 작업 빔으로 구성되며, 하중은 상·하부 및 대칭 보조 빔을 통해 전달됩니다.
상·하부 평행 빔의 루트 단면이 작아 두 개의 평행한 탄성 빔 구조를 형성하며, 이로 인해 수직 하중에 대한 간섭이 적고, 작업 하중은 수직 방향으로만 이동하게 됩니다. 결과적으로 하중은 정확하게 작업 빔으로 전달됩니다.
작업 빔은 비작용력(횡력)이나 모멘트에 둔감하며, 이러한 구조적 특성으로 인해 불필요한 힘의 영향을 효과적으로 제거할 수 있습니다.
두 개의 탄성 빔 사이에는 등응력 작업 빔이 위치하며, 스트레인 게이지는 중앙 빔의 양측 평면에 부착됩니다. 등응력 빔 구조로 인해 스트레인 게이지는 동일한 변형을 감지하게 되며, 브리지 출력은 평균 응력값의 4배가 되어 출력 감도가 매우 높습니다.
또한 스트레인 게이지 부착 위치에 대한 요구가 높지 않아 제작이 용이합니다.
▶ 주요 적용 분야
- 후크 저울
- 전기·기계 복합 저울
- 호퍼 스케일
- 원료 탱크 저울
- 포장 저울
- 배치 계량 제어
- 시험기
- 힘 모니터링 및 측정 시스템
2. 싱글 포인트 로드셀 (Single Point Load Cell)
싱글 포인트 로드셀은 평행사변형(parallelogram) 원리를 기반으로 설계되며, 스트레인 게이지를 부착하기 위한 중앙 빔이 추가된 구조입니다.
이 구조는 평행사변형 상·하부 빔의 처짐과 측정 빔의 역할을 동시에 수행하며, 하중이 중심에서 벗어나 작용하더라도 스트레인 게이지가 비틀림의 영향을 상대적으로 적게 받는 장점이 있습니다.
또한 구조적 강성이 향상되어 안정적인 측정이 가능합니다.
▶ 주요 적용 분야
- 자동 축중계
- 무인 판매 캐비닛
- 전자 가격 표시 저울
- 소형 플랫폼 스케일
- 산업용 및 생산 공정 계량 시스템
3. 캔틸레버 빔 로드셀 (Cantilever Beam Load Cell)
캔틸레버 빔 로드셀은 한쪽 끝이 고정 지지대에 고정되어 축 방향, 수직 방향 이동 및 회전이 발생하지 않으며, 반대쪽 끝은 자유단으로 구성됩니다.
공학적 응력 해석에서는 대표적인 단순화 모델로 사용되며, 실제 산업 현장에서도 많은 구조 부품이 캔틸레버 빔 형태로 해석됩니다.
▶ 주요 적용 분야
- 플로어 스케일
- 바닥 저울
- 벨트 스케일