전동공구의 핵심, 유성기어

임펙트 드릴이나 흔한 가정용 전동 공구의 내부는 다음과 같습니다.

* 이미지 출처 : www.sparepartsworld.co.uk/

트리거 버튼을 누르면 구형 니켈-카드뮴(NiCd) 배터리 내지 리튬이온 배터리의 전력이 모터에 전달되고, 모터가 회전하면 적색으로 표현된 기어 뭉치를 돌리고, 그러면서 열을 소화하기 위해 냉각팬도 돌아가고… 척(Chuck)에 물린 드릴 비트가 회전합니다. 이 정도에서는, 특별히 깊게 생각할 것 없는 단순한 모터 구동 장치일뿐입니다.

그런데 좋은 전동 공구와 아닌 것이 나뉩니다. 차이가 나는 이유는,

– 배터리의 절대적 품질과 충/방전 제어 컨트롤 회로의 품질 차이
– 사용되는 금속재료나 플라스틱 재료의 내구성 차이, 재료의 품질 차이, 내충격도 차이
– 기계/구조적인 그리고 기능적인 디자인 차이
– 그리고 가장 중요한 유성기어(Planetary) 어셈불리의 제작 품질이 있습니다.

유성기어 어셈블리의 일반적인 구조는 다음과 같습니다.

* 이미지 출처 : www.powerelectric.com/motor-blog/planetary-gear-reducer-basics

이 부품의 품질 평가에 관해서는,

1) 어떤 금속 재료를 썼는가?
내구성에 관여하는 직접 변수입니다. 제조사는 제대로 이야기해주지 않습니다. 그러나, 재질에 문제가 있으면, 어느 순간 급속한 마모와 진동을 유발합니다.

2) 박차형(Spur Type)인가 아니면, 경사 기어 물림이 가능한 헬리컬(Helical) 타입인가?
소음과 진동에 관한 한, 가공이 쉬운 스퍼 기어가 불리합니다. 헬리컬 기어 타입이 조금이라도 비쌉니다. 제품을 구매할 때 제시되는 이미지 정보에서, (가능하다면) 내부 기어의 형상이 어떠한지를 살펴보십시오.

참고로, 위쪽 그림에 제시된 기어는, 소음과 진동 억제에 있어서 상대적으로 불리한 박차형 기어입니다. 아래는 기어 물림에 경사각이 주어진 헬리컬 타입 예시입니다. 상시 맞물림이 전제되기 때문에 진동 억제에 유리하여 자동차 구동계나 기타 산업용 시스템에 널리 사용되고 있습니다.

한 마디로 정리하면, 헬리컬 타입이 박차형보다 좋습니다.

3) 베어링 그리고 축 중심 정렬
유성기어는, 한 쪽은 모터 드라이브 축에 물리고 반대쪽은 척에 물리기 때문에 각 부품이 정확하게 그리고 언제나 축 중심을 균일하게 유지하는 것이 중요합니다. 상식적인 선에서 생각해도, 이 부분은 결국 기계 가공 기술의 차이가 그대로 투영되는 항목이라고 할 수 있습니다. 고급형이 저가형보다 더 좋을 것이지만, 그 차이를 구입할 때 확인하기는 매우 어렵습니다.

4) 윤활 상태는 어떠한가?
주기적으로 제품을 분해하고 윤활하는 사람은 거의 없을 것입니다. 충분한 품질의 극압유를 사용하였는지 여부 그리고 그것이 잘 유지되고 있는지가 곧 제품의 내구성과 진동과 소음과 배터리 소모량을 결정합니다. 그렇게 보면, 유성기어의 품질이 배터리의 품질보다 우선할 수도 있습니다.

시중에는,

품질이 떨어지는, 사실상의 수명 연한이 매우 짧은 불상의 배터리로, 필요 이상으로 강력하게, 상태가 그리 좋지 않은 유성기어 어셈블리를 강제 구동하는 경우가 있습니다. 배터리의 전압과 전류 수치만 강조합니다. 정작 그 안에 들어 있는 유성기어의 품질에 대해서는, 아무런 보장도 언급도 없습니다. 사실 유성기어 어셈블리의 품질이 임팩트 드릴의 품질을 결정짓는 핵심인자인데도 말입니다.

즉시 ‘전기’가 연상되는 ‘전동공구’라고 말합니다만, 기본적으로 무엇을 돌리는 기계장치입니다.

* 주 이미지 출처 : www.linkedin.com/pulse/benefits-planetary-gearboxes-optimizing-your-cost-savings-jurcevic