헤르츠(Hz) - Hapurbe

전기 신호나 진동이 1초 동안 몇 번 반복되는지를 나타내는 주파수의 단위

한 줄 정의

헤르츠(Hz)는 전기 신호나 진동 등의 현상이 1초 동안 몇 번 반복되는지를 나타내는 주파수의 단위이다.

헤르츠(Hz)란?

헤르츠(Hz)는 주파수(Frequency)를 나타내는 단위로, 어떤 현상이 1초 동안 몇 번 반복되는지를 의미한다.

예를 들어 1 Hz는 1초에 1번 반복되는 것을 의미하고, 10 Hz는 1초에 10번 반복되는 것을 의미한다.

자동화 설비에서는 Hz라는 단위를 크게 전원의 주파수와 진동이나 반복 운동의 주파수라는 두 가지 의미로 접할 수 있다.

쉽게 생각하면

Hz는 어떤 움직임이나 신호가 1초에 몇 번 반복되는지를 나타내는 숫자라고 생각하면 이해하기 쉽다.

1. 전원의 Hz란?

전기에서 Hz는 교류 전원의 주파수를 의미한다.

교류 전압은 시간이 지나면서 전압의 방향과 크기가 주기적으로 변한다. 이때 전압의 변화가 1초 동안 몇 번 반복되는지를 Hz로 나타낸다.

예를 들어 우리나라에서 사용하는 일반적인 상용 전원은 60 Hz이다. 이는 교류 전원의 주기적인 변화가 1초에 60번 반복된다는 의미이다.

따라서 모터 명판에서 220 V / 60 Hz와 같이 표시되어 있다면, 220 V의 전압과 60 Hz의 전원 주파수를 기준으로 사용하는 모터라는 의미이다.

전원 주파수와 모터 회전 속도

교류 모터에서는 전원 주파수가 모터의 회전 속도와 밀접한 관계가 있다.

특히 유도전동기의 경우 전원 주파수가 높아지면 일반적으로 모터의 회전 속도도 높아진다. 다만 실제 회전 속도는 모터의 극수와 슬립 등의 영향을 받기 때문에 전원 주파수만으로 정확한 RPM을 결정할 수 있는 것은 아니다.

인버터를 사용하는 설비에서는 주파수를 변경하여 모터의 회전 속도를 조절하는 경우가 많다.

예를 들어 모터에 공급되는 주파수를 60 Hz에서 30 Hz로 낮추면 다른 조건이 같다는 가정에서 모터의 회전 속도도 대략 절반 수준으로 낮아지는 방향으로 동작한다.

2. 진동의 Hz란?

진동이나 반복 운동에서 Hz는 진동이 1초 동안 몇 번 반복되는지를 나타낸다.

예를 들어 진동수가 10 Hz라면 진동 운동이 1초에 10회 반복된다는 의미이다.

자동화 설비에서는 진동 피더, 진동 선별 장치, 진동 모터, 진동 테이블 등의 동작을 설명할 때 이러한 Hz 개념을 사용할 수 있다.

진동 주파수 헤르츠 — 진동 주파수는 진동 운동이 1초 동안 반복되는 횟수를 나타낸다

진동 Hz와 진동 속도는 다르다

진동에서 Hz가 높다는 것은 진동이 더 빠른 주기로 반복된다는 의미이지, 진동체가 반드시 더 큰 거리로 움직인다는 뜻은 아니다.

예를 들어 같은 진폭으로 진동한다면 20 Hz는 10 Hz보다 1초 동안 두 배 많은 횟수로 반복된다.

반대로 진동의 크기인 진폭이 달라지면 같은 Hz에서도 실제 움직이는 거리나 속도는 달라질 수 있다.

Hz와 주기의 관계

주파수와 주기(Period)는 서로 반대되는 개념으로 볼 수 있다.

주파수(Hz) = 1 ÷ 주기(초)

예를 들어 10 Hz의 진동이라면 한 번의 진동에 걸리는 시간은 다음과 같다.

1 ÷ 10 = 0.1초

즉, 10 Hz의 진동은 0.1초마다 한 번의 주기가 반복된다.

자동화 설비에서의 Hz

자동화 설비에서는 Hz가 전기와 기계의 여러 부분에서 사용된다.

AC 모터의 전원 주파수 확인
인버터의 모터 운전 주파수 설정
진동 피더의 진동 조건 확인
진동 모터의 동작 조건 확인
반복 운동이나 진동 장치의 주파수 확인
설비에서 발생하는 진동 주파수 분석

설계 TIP

모터에서는 Hz를 단순히 전압과 같은 전기 사양으로 생각하지 말고, 전압(V), 주파수(Hz), 극수, 정격 RPM 등을 함께 확인하는 것이 좋다.

진동 장치를 설계할 때는 Hz만 확인하지 말고 진폭, 진동 방향, 진동 질량, 장치의 고유진동수 등을 함께 고려해야 한다.

전원의 Hz와 진동의 Hz는 무엇이 다를까?

두 경우 모두 Hz라는 동일한 단위를 사용하지만, 무엇이 반복되는지를 구분해야 한다.

전원 60 Hz → 교류 전압의 주기적인 변화가 1초에 60회 반복
진동 60 Hz → 진동 운동이 1초에 60회 반복

따라서 같은 60 Hz라고 하더라도 전원 주파수를 말하는 것인지, 기계적인 진동 주파수를 말하는 것인지 문맥을 확인해야 한다.

Hz와 RPM의 차이

Hz는 1초 동안 반복되는 횟수를 나타내고, RPM은 1분 동안 회전하는 횟수를 나타낸다.

따라서 Hz는 전기 신호나 진동 등 다양한 반복 현상에 사용할 수 있지만, RPM은 기본적으로 회전 운동의 속도를 나타낼 때 사용한다.