1.1 Servo의 역사

자동 제어를 공업적으로 최초로 이용한 것은 J.Watt가 1784년에 증기 기관의 속도를 일정하게 유지시키기 위해 개발한 속도 조절기(Speed governor)가 대표적이다. 이 속도 조절기는 링에 추(fly ball)를 설치한 간단한 기구로서, 이것을 증기 기관으로 회전 시킴으로써 추에 작용하는 원심력으로 링에 병진 운동을 일으키게 하는 구조로 되어 있는데, 이것에 의해 증기의 유량을 조절하는 제어 밸브를 개폐하도록 만든 것이다.

이 속도 조절기는 속도를 검출하는 역할과 밸브를 조작하는 역할을 겸하고 있으며, 이것을 동작시키는 동력은 제어의 대상인 증기 기관에서 얻고 있는데, 오늘날 말하는 자동식 제어 시스템의 일종이다. J.Watt의 자력식 속도 조절기는 구성이 간단하였으나 이것만으로 충분한 제어 성능을 기대한다는 것은 무리였다. 검출기가 동력을 필요로 하는 조작 부하를 겸하기 때문에 충분한 검출 정밀도를 얻을 수 없었던 것이다.

19세기 중엽에 속도 조절기 링의 동작을 유압 안내 밸브와 유압 실린더로 압력을 증가시켜 제어 밸브를 조작하는 방법이 고안되었다. 이 방법은 제어 밸브를 조작하는 동력은 유압으로 주어지고, 유압을 발생시키는 유압원이 보조 동력원으로 필요한 것이었다. 보조 동력원을 사용하는 이른바 타력식 제어 장치의 적용으로 속도 조절기는 검출기로서의 역할만 담당하게 되고, 그 링의 역할로 유압 안내 밸브의 스풀(spool)을 움직여 안내밸브 제어 포트의 개발을 변화 시켜 그것을 유동하는 유압의 유량을 제어하여, 그에 따라 유압 실린더의 피스톤을 큰 힘으로 구동시켜 조작용 제어 밸브를 개폐하도록 한 것이다. 여기서 유압 실린더의 동작은 안내 밸브 스풀의 동작에 따르도록 되어 있고, 그 힘을 증폭하고 있다. 이것은 오늘날 널리 이용되고 있는 유압 서보이다.

Servo라는 용어는 1934년에 H.L.Hazen 교수에 의해 처음 쓰여졌으나 Servo의 어원은 라틴어의 Servue(영어의 Slave:노예)라고 한다. 노예의 역할이 주인의 명령을 충실히 따르고 육체 노동을 하는 것이므로 그러한 역할을 해내는 장치를 그렇게 이름 붙인 것이다. 속도 조절기에 적용시킨 유압 증력 장치는 정말로 그 목적을 가졌다. 검출기의 동작에 추종하고 그 위에 힘의 증폭을 행하는 것이다.

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