메카넘 휠을 이용한 전 방향 구동 AGV는 특유의 차별성을 바탕으로 점차 적용 영역을 넓혀가고 있다. 그러나 실제 산업 현장에서 사용하기 위해서는 AGV 구동 시 덜컹거림을 방지하고 메카넘 휠이 모두 바닥에 맞닿은 상태로 운행할 수 있도록 도와주는 서스펜션이 필요하다. (주)모터114는 메카넘 휠 AGV 설계자들이 비용 효율적이면서도 편리하고 빠르게 메카넘 휠 구동 모듈을 구성할 수 있도록 모터와 감속기, 브레이크, DC서보드라이버는 물론 서스펜션까지 일체화한 일체형 메카넘 휠 모듈을 제안한다.
서스펜션이 통합된 인휠모터 타입의 일체형 메카넘 휠은 덜컹커리는 현장에서도 중량물을 싣고 안정적으로 운행할 수 있다. / 사진. 모터114
메카넘 휠 AGV의 난제 ‘서스펜션’
메카넘 휠 기반 전 방향(全方向) 구동형 AGV는 차량의 회전반경을 최소화함으로써 불필요한 주행(후진, 좌·우 회전 등) 없이 물류 운반 시간을 단축하고, 주행 라인을 최소화해 최적의 공정 효율을 구현한다. 일반적인 휠 스티어링 시스템보다 구성이 단순하고, 좁은 공간에서도 유연한 이동이 가능하며, 직각 또는 사선 주행과 같이 주행 자유도가 높아 적용 산업 분야가 점차 증가하고 있다.
연구실이나 학교 등 실내 환경과 달리 실제 산업현장에서 사용하는 메카넘 휠 구동형 AGV는 서스펜션이 매우 중요한 요소이기 때문에, 이를 간과하면 메카넘 휠의 파손과 같은 문제가 발생할 수 있다.
모터114는가 공급하는 메카넘 휠은 가반하중과 사이즈, 소재 등 여러 요소를 고려해 정확하게 설계된 서스펜션이 일체형으로 구성된다. / 이미지. 모터114
일반적인 AGV 휠의 경우 연속적인 면 또는 선의 형태로 지면에 접촉해 구동하나, 메카넘 휠은 구동 시 지면과의 불연속 점 접촉이 이루어진다. 이로 인해 메카넘 휠의 회전동력이 지면과 접촉할 때 슬립(Slip)이 발생함으로써 구동력이 손실되는 구조로써, 주행 시 불규칙한 바닥면 상태에 따라 구동 성능이 저하될 수 있다. 따라서 안정적인 주행을 위한 서스펜션 탑재가 필요하다. 서스펜션을 통해 메카넘 휠이 4개 모두 고르게 지면 접촉함으로써 슬립을 방지하고 조향창치 없이 전 방향 구동이 가능하다.
일체형 메카넘 휠이 필요한 이유
메카넘 휠 구동 모듈 공급 기업이나 AGV 제조사 중에는 메카넘 휠과 모터, 감속기, 브레이크, DC서보드라이버, 서스펜션과 같은 구동계 요소를 직접 선정해 조립하는 사례가 빈번하다. 그러나 이 경우 각각의 구성 요소에 대한 서플라이체인을 다 갖춰야 하고, 또한 각 개별 요소에 대한 전문지식도 보유해야 하므로 아무나 할 수 있는 일이 아니다.
모터114는 메카넘 휠(로보CT, 서스펜션 탑재)과 DC서보드라이버(리드샤인)를 아우르는 모든 서플라이체인을 보유하고 있다. / 사진. 모터114
특히 서스펜션은 페이로드에 따라 무게를 견딜 수 있도록 스프링의 탄성을 계산해 설계할 수 있는 기업이나 인력이 희소하다보니 적용 환경에 따라 사양이 제각각인 메카넘 휠에 꼭 맞는 서스펜션을 조합하기란 쉬운 일이 아니다. 상황이 이렇다보니 각각의 요소 부품들을 따로 구매하고, 주먹구구식으로 조립하는 경우가 발생하는데, 이와 같은 방식으로 납품된 AGV는 실제 현장에서 사용하는 중에 메카넘 휠이 깨지는 등의 문제가 발생할 수 있다.
(주)모터114(이하 모터114)는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 서스펜션이 통합된 인휠모터 타입의 일체형 메카넘 휠을 제안한다. 서스펜션까지 일체형으로 구성한 모터114의 메카넘 휠은 불규칙한 지형에서도 바퀴와 지면 간의 접촉을 최적화해 급격한 방향 변화나 고속 회전 시에도 안정적으로 AGV가 운행할 수 있도록 운전 안정성을 높여준다. 또한 서스펜션 탑재로 메카넘 휠이 받는 진동과 충격을 흡수해 기계적 안정성을 높임으로써 요소 부품에 가해지는 부담을 줄이고, 결과적으로 메카넘 휠 구동 AGV의 수명을 높이는 데 기여한다.
모터114가 공급하는 세스펜션 일체형 메카넘 휠 구조 / 이미지. 모터114
모터114의 일체형 메카넘 휠은 사용자들이 메카넘 휠과 감속기, 모터, 서스펜션, DC서보드라이버를 개별적으로 관리하고, 통합하는 수고를 없애 준다.
또한 메카넘 휠 구동 모듈 제작비용 측면에서도 유리하다. 완성된 메카넘 휠 구동 모듈 기준 사용자가 각각의 서플라이체인을 구축하고, 개별적으로 부품을 구매해 직접 조립하는 것보다 비용과 시간, 인력 투입 측면에서 효율적이며, 정확한 데이터를 기반으로 설계된 서스펜션이 일체화돼 있어 품질과 안정성 또한 우수하다.
기존 정격 가반하중 기준 200/300/1,000㎏(최대 가반하중 기준 300/400/1200㎏)의 기존 모델에 150/500㎏의 신규 라인업을 추가하면서 사용자들의 선택지도 더욱 다양화했다.
(주)모터114 서스펜션 일체형 메카넘 휠 제원 / 자료. 모터114
*2024년 5월 150/500㎏ 일체형 메카넘 휠 라인업 추가
메카넘 휠 메인터넌스의 혁신
메카넘 휠 구동 AGV를 운용하다보면 휠을 교체해야 하는 상황이 발생할 수 있다. 기존에는 AGV 휠을 교체할 때 지게차로 대차를 들어올린 상태로 휠을 교체했는데, 고 가반하중 AGV의 경우 대차의 크기가 크고, 무게도 무거워 들어 올리는 게 쉽지 않았다. 또한 대차를 띄우는 과정에서 AGV에 손상이 발생할 수도 있어 현장에서 AGV의 휠 교체는 까다로운 작업으로 인식돼 왔다.
롤러만 교체할 수 있는 (주)모터114의 메카넘 휠 신제품 / 사진. 모터114
모터114는 이 같은 문제를 해결하기 위해 최근 메카넘 휠의 롤러만 교체할 수 있는 구조의 신제품을 선보였다.
메카넘 휠의 구조 특성상 롤러의 내구성이 떨어진다는 단점이 있는데, 모터114가 공급하는 메카넘 휠은 이를 개선하기 위해 롤러의 재질을 CastingPU로 채택, 고성능 내마모성을 부여하고, 정전기 방지용 롤러를 체결함으로써 내구성을 향상시켰다. 여기에 나사로 각 롤러를 분해·조립해 손쉽게 교체할 수 있도록 설계함으로써 대차를 들어 올리지 않고도 메카넘 휠 메인터넌스가 가능하도록 했다.
필자
(주)모터114 기술연구소 전용철 상무
