인라인 장력계(설치형 텐션메타), 생산 라인 장력은 어떤 센서로 측정해야 할까?

권선기에서 와이어 장력이 흔들리면 코일 층이 무너지고, 연선·압출 라인에서 장력이 튀면 단선과 외경 불량이 생깁니다. 휴대형 텐션미터로 하루 몇 번 점검하는 것만으로는 속도가 바뀌고 보빈이 줄어드는 사이의 장력 변동을 잡을 수 없습니다. 이때 필요한 것이 라인에 고정 설치되어 24시간 장력을 재는 인라인 장력계(설치형 텐션메타·장력 센서)입니다. 이 글은 3롤러 방식과 라디얼 포스 방식의 차이에서 출발해, 소재와 장력 범위에 맞는 설치형 장력 센서를 고르는 방법을 정리한 선택 가이드입니다.

한눈에 보는 선택표 — 소재·용도별 인라인 장력 센서

휴대형 텐션미터 vs 인라인 장력계 — 점검인가, 상시 감시인가

첫 갈림길은 장비 형태입니다. 휴대형 텐션미터(텐션메타)는 작업자가 필요할 때 소재에 걸어 그 순간의 장력을 읽는 점검 도구입니다. 반면 인라인 장력계(설치형 텐션메타)는 라인에 고정 설치되어 주행 중인 소재의 장력을 연속 측정하고, 0~10V·4-20mA 신호로 상시 출력합니다. 이 신호를 표시기·기록계에 연결하면 장력 모니터링이 되고, PLC·텐션 컨트롤러에 연결하면 브레이크·모터 토크를 조절하는 폐루프 자동 장력 제어가 됩니다.

정리하면 수시 점검·설비 진단은 휴대형, 생산 전 구간의 품질 기록과 자동 제어는 설치형입니다. 두 가지는 대체 관계가 아니라 보완 관계여서, 설치형으로 상시 감시하고 휴대형으로 교정·검증하는 구성이 일반적입니다.

측정 방식부터 정하자 — 3롤러 방식 vs 라디얼 포스 방식

설치형 장력 센서는 크게 두 방식입니다. 3롤러 방식은 소재가 3개의 롤러를 지나며 가운데 롤러를 일정 각도로 편향시킬 때의 힘을 측정합니다. 진입·진출 경로가 동일 직선상에 유지되므로 라인의 어느 직선 구간에든 삽입할 수 있고, 편향각이 작아(3R-100-B-500 기준 12°) 소재 손상이 적습니다.

라디얼 포스 방식은 소재가 측정 롤러를 감고 지나갈 때 롤러에 걸리는 반경 방향 힘(편향력)으로 장력을 환산합니다. 롤러 1개만 접촉하므로 구조가 단순하고, 소재가 이미 방향을 바꾸는 기존 롤러 위치를 측정점으로 그대로 활용할 수 있습니다. Tensometric M-1100-20/M-1300-20은 접촉각 3~180° 가변에 대응합니다. 즉, 직선 구간에 새로 끼워 넣으려면 3롤러, 기존 굴절 지점을 활용하려면 라디얼 포스가 기본 선택입니다.

와이어·케이블 라인 — 3R-100-B-500 3롤러 측정 스테이션

독일 Tensometric의 3R-100-B-500은 강선·동선·유리섬유봉 등 직경 6mm 이하 주행 소재의 장력을 재는 3롤러 인라인 측정 스테이션입니다. 내장 라디얼 포스 센서(M-1100-20/M-1300-20)의 공칭하중에 따라 15~2,000N 범위를 커버하고, 롤러 직경 100mm·편향각 12°로 소재 굽힘을 최소화합니다. 롤러는 알루미늄 합금에 세라믹 코팅 그루브를 적용해 내마모성을 높였고, 길이 500/1,000mm 두 가지로 권선·압출·연선 라인에 삽입합니다.

테이프·필름·실 — 초박형 측정 헤드 STAK-1321·LC-1121

협소한 설비 내부라면 초박형 헤드를 씁니다. STAK-1321은 높이 16mm·무게 150g 하우징에 측정·가이드 롤러와 앰프를 모두 통합해 설치 즉시 0~10V 신호를 출력합니다(공칭 2~50N, IP50). LC-1121/LC-1421은 폭 2~65mm 테이프까지 대응하는 컴팩트 3롤러 센서로, LC-1121은 앰프 내장(0~10V), LC-1421은 높이 18mm의 앰프 분리형입니다. 중장력 범용으로는 M-1356(-A)(공칭 5~300N, 테이프 2~45mm, A형 디지털 디스플레이 내장), 롤러 간격을 100~500mm로 조절하는 LC-1122/LC-1322(공칭 50~500N)가 이어집니다.

기존 롤러 경로 활용·고하중 — 라디얼 포스 센서 M-1191·M-1391

기존 굴절 지점을 활용한다면 라디얼 포스 센서입니다. Ø40mm 컴팩트형 M-1191-C, 외부 앰프 연동형 M-1191-KA(S)(공칭 30~300N, 과부하 보호 10배), 소재 방향이 바뀌는 라인용 2축 M-1191-XY, 앰프 내장 디스크형 M-1355-NH(0~10V/4-20mA)까지 설치 조건별 변형이 갖춰져 있습니다. 고하중 라인은 M-1391-C가 담당합니다. 스테인리스 원통형 하우징에 앰프를 내장하고 100~5,000N을 측정하며, 보호등급 IP52(옵션 IP65)로 분진·수분 환경에도 대응합니다.

미세 장력과 특수 환경 — M-1320/M-1330, CF-COMP

위빙기 위사(weft)·광섬유·얀처럼 수 N 이하의 미세 장력은 전용 센서가 필요합니다. M-1320/M-1330은 공칭 1~5N 범위의 가이드 핀 방식 센서로, 내마모 세라믹(Alsint) 핀을 쓰고 핀 위치 이동만으로 1개 센서로 3개 측정범위(1N형 기준 0-1/0-2/0-5N)를 전환합니다.

회전하는 연선기(stranding machine) 내부는 원심력과 롤러 자중이 측정값을 왜곡하는 특수 환경입니다. CF-COMP는 이 두 성분을 보상해 회전 중에도 순수 장력만 측정하는 연선기 전용 라디얼 포스 센서로, 고과부하 보호와 PRO-FM/PRO-C 변형을 갖췄습니다. 3롤러와 라디얼 포스 양쪽 기준 교정을 지원하는 앰프 내장형 3RO-MV, 직경 50mm 대구경 소재용 3R-50A/5R-50(편향각 4.7°/3°, 5R-50은 가이드 롤러 2개 추가로 측정범위 10배 확장)도 특수 라인의 선택지입니다.

선택 기준 정리 — 5가지만 확인하면 됩니다

• ① 소재와 직경·폭 — 와이어·케이블(Ø≤6mm)은 3R-100-B-500, 대구경(Ø≤50mm)은 3R-50A/5R-50, 테이프·필름은 STAK-1321·LC-1121·M-1356, 위사·광섬유·얀은 M-1320/M-1330.
• ② 운전 장력 범위 — 예상 장력이 센서 공칭하중의 중간 영역에 오도록 고릅니다. 1~5N 미세 장력부터 M-1391-C의 5,000N까지 공칭하중 단계가 나뉩니다.
• ③ 설치 위치 — 직선 구간에 삽입하면 3롤러, 기존 굴절 지점을 활용하면 라디얼 포스, 회전체 내부면 원심력 보상형(CF-COMP).
• ④ 설치 공간 — 협소하면 높이 16~18mm의 STAK-1321·LC-1421·LC-1490, 표준 공간이면 측정 스테이션형.
• ⑤ 출력·연동 요건 — 앰프 내장(0~10V·4-20mA 직결)인지, 외부 앰프(KMV/MV/SA-DMS) 구성인지, 표시기·기록계·PLC 연동 여부를 확인합니다.

정리 — 라인 조건에서 시작해 센서로

인라인 장력계 선택은 '어떤 소재가, 어떤 경로로, 어느 장력 범위에서 주행하는가'에서 출발합니다. 직선 구간 삽입이면 3롤러 측정 스테이션·헤드, 기존 굴절 지점 활용이면 라디얼 포스 센서, 미세 장력·회전체 내부 같은 특수 조건이면 전용 센서를 고르고, 마지막으로 출력 신호와 앰프 구성을 라인 제어 체계에 맞추면 됩니다.

세경하이테크는 독일 Tensometric 설치형 텐션메타(인라인 장력 센서) 전 라인업을 공급합니다. 측정 소재와 직경, 장력 범위, 설치 공간, 출력 요건을 알려주시면 센서·앰프·측정 스테이션 구성을 함께 안내해 드립니다.