힘 측정 센서를 정상적으로 사용할 때는 측정하려는 힘의 크기뿐만 아니라 부속 장비의 자중까지 고려하여 센서의 정격 용량(범위)을 선택해야 합니다.
동적 측정의 경우에는 일반적으로 측정 하중의 3~5배 범위의 센서를 선택하며, 장비가 최대 출력 상태일 때 발생하는 **충격 하중(펄스)**의 영향을 고려하여 최소 2배 이상의 여유 범위를 두는 것이 필요합니다.
아래에서는 힘 측정 센서에 사용되는 주요 재료에 대해 간략히 소개합니다.
힘 측정 센서 탄성체의 재료
일반적으로 **합금강(Alloy Steel)**이 사용됩니다.
합금강은 변형의 일관성과 복원력을 보장할 수 있는 충분한 강성을 제공하며, 동시에 내후성 및 내식성이 우수하여 센서의 장기 안정성에 유리합니다.
힘 측정 센서의 스트레인 게이지 및 저항 소자의 재료
저항 스트레인 게이지는 복합 구조를 가진 정밀 부품입니다.
스트레인 게이지의 **기판(substrate)**과 저항 재료의 조합은 다양할 수 있으며, 일반적으로 다음과 같은 재료가 사용됩니다.
- 기판: 고분자 필름 소재
- 스트레인 재료: 고순도 콘스탄탄(Constantan) 합금
저항 스트레인 게이지의 품질은 단순히 재료에만 의존하지 않으며,
복합 공정, 에칭 기술 및 공정 조건, 에칭 화학 물질, 후처리 기술과 재료 등 여러 요소와 밀접한 관련이 있습니다.
힘 측정 센서에서 스트레인 게이지 부착용 접착제 재료
저항 스트레인 게이지를 부착하기 위해 주로 2액형 에폭시계 고분자 접착제가 사용됩니다.
이와 같은 고분자 화학 제품의 성능은 각 구성 성분의 물리적·화학적 특성에 크게 좌우됩니다.
힘 측정 센서의 실링(봉지) 재료
초기 단계의 힘 측정 센서는 용접 기술과 장비가 충분히 발전하지 않았기 때문에 특수 실리콘 고무 실링재가 사용되었습니다.
실리콘 고무는 다음과 같은 우수한 특성을 가지고 있습니다.
- 내식성
- 내습성
- 내노화성
- 우수한 절연 성능
힘 측정 센서에 사용되는 배선 재료
배선 역시 힘 측정 센서의 중요한 구성 요소입니다.
**은도금선(Silver-plated wire)**은 구리선보다 전도성이 우수하며, 구리선은 알루미늄선보다 전기적 성능이 뛰어납니다.
배선의 역할은 신호 전달에 있어 매우 중요합니다.
힘 측정 센서의 배선 밀봉 방식 및 재료
힘 측정 센서를 구성하는 모든 부품은 센서의 기술적 성능에 영향을 미칩니다.
적절한 배선 고정 및 밀봉 방법이 없다면, 이는 센서 고장의 가장 큰 취약점이 될 수 있습니다.
특히 배선을 고정하기 위해 **케이블 글랜드(실링 헤드)**를 사용하는 경우,
고정 부품의 재질과 조임력(체결 토크) 역시 힘 측정 센서의 최종 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.