액티브 제진대에 대해서 - 5

 지금까지 액티브 제진대에 대해서 알아봤지만 그래도 복잡하다고 느끼실 분들을 위해서 전체적인 내용을 요약하며 마치고자 합니다.

 먼저, 탁상형 액티브 제진대는 크게 TableStable, Accurion이나 일본의 회사들(병렬식), TMC의 제품(직렬식)으로 구분할 수 있습니다. TableStable은 LFS라는 부가 기능을 통해서 Floor Feed Forward 제어를 추가할 수 있고, Accurion에는 아직 그러한 기능이 없습니다. 바닥 피드포워드 제어가 추가되면 저주파수의 제진 성능이 증가하며, 전체적으로 대략 5~20dB 정도의 제진 성능이 향상되는 것을 진동전달률 그래프를 통해 확인할 수 있습니다. 일본 제품의 제진 성능 그래프를 보면 기본적으로 바닥 피드포워드 제어 기능이 있는 것으로 예상되며, 경험상 그 가능성은 매우 높습니다. TMC는 이전의 글에서 설명한 것과 같은 직렬식 액티브 제진 기능을 탁상형에도 적용하였으며, 뛰어난 저주파수 제진 성능을 장점으로 내세우고 있습니다.

TableStable의 액티브 제진대(위), Tokkyokiki의 액티브 제진대(아래)

 유닛형 액티브 제진대는 병렬식, 직렬식으로 구분할 수 있으며, 병렬식은 어떤 댐퍼(압축 스프링, 에어 스프링)를 사용하느냐 또는 어떤 액추에이터(서보밸브, 리니어 모터)를 사용하느냐에 따라서 다시 한 번 구분할 수 있습니다. 병렬식 중에서 댐퍼가 압축 스프링이면 액추에이터로 VCM을 사용하고, 댐퍼가 에어 스프링이면 서보밸브나 리니어 모터를 액추에이터로 사용합니다. 디스플레이용 장비는 무게가 수십 톤 이상이기 때문에 고하중을 버틸 수 있는 공압식 액티브 제진대를 주로 사용하는데, 공압식 액티브 제진대는 피드포워드 제어도 가능하기 때문에 특히 많이 쓰이고 있습니다. 직렬식 액티브 제진대는 TMC에서만 만들고 있으며, 뛰어난 저주파수 제진 성능이 장점이지만 제진대의 구조를 봤을 때 중간 질량에서 진동을 제어하므로 스테이지 피드포워드 제어는 불가능할 것 같습니다. 그리고 TMC에서 제공하는 직렬식, 병렬식 액티브 제진대의 구조도에는 피드백 제어용 센서만 있기 때문에 일본 회사의 바닥 피드포워드 센서나 TableStable의 LFS 옵션은 감안하지 않았을 가능성이 큰데, 이를 고려하면 병렬식, 직렬식 제진대의 저주파수 제진 성능 차이가 생각보다는 적을 것이라고 예상할 수 있습니다.

TMC의 병렬식(왼쪽), 직렬식(오른쪽) 액티브 제진대

 실제로 여러가지 제품의 저주파수 대역 진동전달률 그래프를 비교해 보면 아래와 같습니다.

진동전달률 그래프 (왼쪽: TMC, 오른쪽: TableStable)

진동전달률 그래프 (왼쪽: Showa Science, 오른쪽: Meiritz)

 TMC, TableStable(no LFS), TableStable(with LFS), Showa Science, Meiritz 순으로 수직 방향의 경우 1Hz에서는 약 -8, 3, -10, -14, -14dB, 5Hz에서는 약 -30, -22, -43, -35, -32dB, 10Hz에서는 약 -32, -35, -50, -40, -40dB이며, 수평 방향의 경우 1Hz에서는 약 -8, 1, -10, -14, -12dB, 5Hz에서는 약 -27, -20, -37, -35, -32dB, 10Hz에서는 약 -24, -34, -45, -40, -38dB입니다. 보시다시피 5Hz까지는 직렬식, 병렬식 액티브 제진대의 차이가 그리 크지 않고, 압축 스프링과 VCM을 사용한 TableStable(with LFS)의 성능이 가장 뛰어난 것을 알 수 있으며, 바닥 피드포워드 제어가 없으면 직렬식이 병렬식보다 제진 성능이 나은 것을 알 수 있습니다. 그러나 약 10Hz부터는 바닥 피드포워드 제어의 유무와 상관없이 병렬식이 직렬식보다 제진 성능이 더 좋은 것 또한 확인할 수 있습니다.

 물론 설치 환경에 따른 다양한 변수(배선, 배관, 소음 등) 때문에 제조사가 제시하는 성능 그래프와 완벽하게 일치하는 진동 측정 데이터를 얻을 수 없는 경우는 많지 않습니다만, 위의 데이터를 통해서 '왜 TMC는 병렬식보다 직렬식 액티브 제진대가 좋다고 하는지', '왜 TableStable은 직렬식, 병렬식 액티브 제진 시스템의 미신이라는 자료를 발표했는지'를 조금이나마 이해할 수 있으리라 생각합니다.