과학기술의 발전과 함께 산업 제품도 지속적으로 고도화되고 있으며, 장력 센서는 다양한 산업 분야에 점점 더 널리 적용되고 있습니다. 아래에서는 장력 센서의 정의와 작동 원리를 소개합니다.
Ⅰ. 장력 센서의 정의
장력 센서는 말 그대로 장력 신호를 수집하는 센서입니다.
장력 센서는 장력 제어 과정에서 코일(롤)의 장력 값을 측정하는 계측 장비로 사용됩니다.
외부에서 힘이 가해지면, 센서 내부에 부착된 스트레인 게이지의 저항값이 변화하며, 이 변화량은 가해진 장력의 크기에 비례합니다.
마이크로 변위형 장력 센서는 외력을 통해 하중을 가하면 리프 스프링(판 스프링)이 미세하게 변위되고, 이 변위를 트랜스포머로 감지하여 장력을 측정합니다.
이때 리프 스프링의 변위량은 약 ±200μm 수준으로 매우 작기 때문에 이를 마이크로 변위형 장력 검출기라고 합니다.
Ⅱ. 장력 센서의 작동 원리
장력 로드셀은 **결정체(crystal)**로 만들어지며, 결정체는 이방성(anisotropic) 특성을 가지고 있는 반면, 비결정체(amorphous)는 등방성(isotropic) 특성을 가집니다.
일부 결정 재료는 특정 방향으로 기계적 힘을 받아 변형되면 **분극 현상(polarization effect)**이 발생합니다.
이후 외력이 제거되면 다시 무전하 상태로 돌아가게 됩니다.
즉, 이러한 결정체는 장력이나 압력을 받을 때 전기적 신호를 발생시키며, 이를 **압전 효과(분극 효과)**라고 합니다.
과학자들은 이 원리를 기반으로 장력 센서를 개발하였습니다.
Ⅲ. 장력 센서의 적용 분야
1. 와이어·케이블·협폭 밴드 장력 검출 및 제어
- 와이어 및 케이블 장력 측정 및 제어
- 신축성 직물 장력 제어
- SF 협폭 벨트 장력 센서 적용
- 협폭 밴드 장력 측정 시스템
2. 제지·필름·인쇄·섬유 가공 산업의 장력 제어
- 섬유 직물 장력 측정
- 인쇄 공정에서 캔틸레버 방식 라이브 휠 적용
- 종이 코팅기 장력 검출
- 블로운 필름 생산 라인 장력 제어 및 증폭기
- 장력 센서 기반 폐루프(Closed-loop) 제어 시스템
- 리와인더 장력 제어
3. 피벗 테이블 장력 검출 및 제어
- 피벗형 장력 로드셀을 이용한 코일 장력 검출
- 산세·어닐링 공정에서 스풀형 장력 로드셀을 이용한 장력 제어