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신우테크는 멀티미디어 네트워크 시스템 솔루션을 개발 및 제공, 설치하는 회사로 빠르게 변해가는 시대에 맞춰 초고속 정보통신에 대한 끊임없이 노력하는 회사다. 최근 날로 복잡해져 가는 정보통신 환경에서 고사양 Pan/Tilt(이하 P/T)가 많이 출시되고 있는데, 신우테크는 이 P/T와 관련된 기술과 제품을 업계에 소개하고 있어 많은 관심을 받고 있다.

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분해능과 정밀도

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P/T에서 사용자들이 가장 많이 헷갈려 하는 단어는 분해능과 정밀도이다. 먼저 분해능은 장비가 얼마만큼 미세하게 동작 하는지를 나타낸다(분해능은 모터와 기어의 감속에 정해짐). 예를 들어 ‘10’이라는 값을 줬을 때 회전각 1도가 움직이는 장비는 0.1도의 분해능을 가지고, ‘100’ 이라는 값을 줬을 때 1도가 움직이는 장비는 0.01도 분해능을 가진 장비를 뜻한다.

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분해능이 뛰어나다고 정밀도가 좋아지는 것은 아니다. 예를 들어, 분해능을 0.001도를 가진 장비에 정밀도가 0.1도라면 그 장비의 정밀도는 0.1도다. 언뜻 보기에는 분해능이 좋다는 것이 더 미세하게 움직일 수 있다는 의미이기에 특정 위치를 저장해 그 위치로 가는 정밀도 역시 좋을 것이라고 생각할 수 있지만, 더 미세하게 움직일 수 있다는 의미는 모터의 분해능과 감속기만을 의미하며, 실제 기구에 붙어 있는 기어 및 기타 사항에 의해 정밀도는 결정됨으로 정밀도가 더 좋다는 의미는 아니다. 오히려 제품은 가공, 조립, 제어방식, 위치 검출 방식에 영향을 받는다.

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고배율 LENS를 위한 P/T DRIVER

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최근 메가픽셀 카메라에 적용되는 고배율 LENS의 경우 P/T DRIVER가 많이 사용 되고 있다. 고배율 LENS로 특정위치를 저장(Preset)을 하고 다른 포인트로 이동했다가 다시 저장한 포인트로 이동을 시키면 어느 정도의 위치오차가 발생한다. 이 위치오차가 작을수록 정밀도가 좋다고 할 수 있는데, 이 위치오차의 가장 큰 원인은 P/T의 최종단 기어(Gear)에서 발생한다. 기어의 종류는 많지만 대부분의 P/T 최종단 기어는 웜과 웜휠(Worm, Worm Wheel) 방식의 기어로 설계돼 있다.

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기어가 회전운동을 하기 위해서는 기어와 기어 사이에 최소한의 유격(백러쉬)이 있어야 한다. 물론, 조립시 유격이 없이도 가능하지만 이것은 장비의 내구성을 떨어뜨리는 결과를 가져오기에 정밀도는 최종단 기어의 백러쉬가 얼마만큼 존재 하느냐에 따라 정해진다.

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가끔 기기가 정지할 때 영상 흔들림을 백러쉬의 원인으로 판단하는데 백러쉬에 의한 원인도 있지만 제품 전체의 밸런스 문제 등 여러 가지 원인이 있다. 하지만 가장 큰 원인은 모터 제어이며, 신우테크에서는 PID(Proportional(비례), Integral(적분), Differential(미분)) 제어를 통해 보다 유연한 제어로 흔들림을 최소화하고 있다.

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P/T의 기본 구성 및 구동 특성

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P/T의 기본구성은 크게 MOTOR, 감속기, Gear, 위치검출(Potentiometer, 엔코더)로 이루어져 있으며, P/T의 쓰임새와 MOTOR 특성에 따라 AC, DC, BLDC, STEP MOTOR 등 다양한 모터가 적용된다.

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- AC MOTOR : 가장 오래전부터 이용 되고 있는 반영구적인 모델이며 저속, 가변속도 및 위치 정밀도가 필요 없는 곳이나 단순 상하좌우 감시에 많이 쓰이고 있다. 주로 AC220V 모터를 사용하며 외부에 별도의 리시버(Receiver)를 장착하여 사용하는 형태이다. 신우테크에서 이를 적용한 대표모델은 SPT-30, SPT-15가 있다.

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- DC MOTOR : PWM(Pulse Width Modulation) 통해 가변속도 제어가 가능하며 위치검출기에 따라 정밀도를 높일 수도 있습니다. 수명을 가지고 있는 단점을 가지고 있다. 신우테크에서 이를 적용한 모델은 외장형리시버(SPT-7060), 내장형 광센서방식(SPT-7070)모델 등이 있다.

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이러한 AC와 DC MOTOR에 많이 쓰이는 위치 검출기 중 하나가 가변저항기(Potentiometer)다. 가변저항기는 전압을 걸었을 때 저항기에서 출력되는 전압을 가지고 위치를 검출하는데 이때, 분해능과 정밀도는 리시버(Receiver) A/D Converter에 의해 결정된다. 정밀제어를 위해 분해능이 높은 A/D Converter를 사용하더라도 정밀제어는 일반적으로 어렵다. 특히, A/D Converter는 노이즈에 취약해서 사용 시 주변 노이즈 때문에 정밀제어가 어렵다. 신우테크에서는 이러한 점을 보완하기 위해 광센서 방식의 엔코더를 이용하여 기존방식과 달리 디지털 신호로 위치 값을 얻고 있어 노이즈에 강하며 정밀위치 제어가 가능하다.

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- STEP MOTOR : 고속, 고정밀 제어 용도로 적용 되고 있는 것으로 거의 모든 스피드 돔에 사용되고 있다. 가장 큰 장점은 높은 분해능을 얻을 수 있다는 것이고, 단점은 탈조 현상이 있다. 탈조란 쉽게 모터가 과부하 또는, 외력에 의해 신호는 전달하고 있지만 회전을 하지 않는 것을 말한다. 이때, 단순 회전을 못하는 것뿐만 아니라 위치좌표 또한, 틀어져 높은 정밀도를 요하는 곳에는 부적합하다. 최근에는 탈조현상은 나타나도 위치를 보정할 수 있는 제품도 출시되고 있다. 신우테크의 SPT-7020, SDN-100 모델이 이를 적용한 것으로 방송용으로 개발됐다.

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- BLDC(Brushless DC) MOTOR는 홀 센서(Hall Sensor)통해 회전과 위치 값을 피드백(Feedback)받으며 제어하는 형태로 폐쇄루프(Closed Loop) 시스템으로 구성해 서보(Servo)모터화가 가능하다. 특히 STEP MOTOR와 달리 탈조 현상이 없다는 장점이 있지만 STEP MOTOR 보다는 분해능이 다소 떨어진다. 하지만 일반적으로 사용 할 때는 기어 감속기에 의해 분해능의 차이를 크게 느끼지 못한다. 신우테크의 SPT-7080 SPT-8080 모델들이 BLDC MOTOR 적용된 대표 모델이며 사용용도 및 요구스펙 따라 주문제작이 가능하다.

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[자료제공 : 신우테크(http://www.swtpt.co.kr/)]

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<글 : 시큐리티월드 편집부>

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[월간 시큐리티월드 통권 제195호(sw@infothe.com)]

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