리니어 액추에이터와 로터리 액추에이터를 비교할 때는 먼저 필요한 출력 경로를 살펴봐야 합니다. 기계의 출력이 직선을 따라 이동해야 한다면 리니어 액추에이터를 선택하십시오. 부하가 한 축을 중심으로 정해진 각도만큼 회전해야 한다면 로터리 액추에이터를 선택하십시오. 이후 힘 또는 토크, 가이드, 관성, 정지 방식, 설치 공간, 듀티 및 제어 요구사항을 검토해 특정 액추에이터가 실제로 적합한지 판단합니다.
출력 형상과 동력원을 혼동해서는 안 됩니다. 공압식, 유압식, 전동식 장치는 모두 직선 운동과 회전 운동을 만들 수 있습니다. 링크 기구로 두 운동을 서로 변환할 수도 있습니다. 올바른 설계란 필요한 부하 경로를 구현하면서 응력, 제어 복잡성, 정비 접근성 및 총비용을 허용 범위 안에 유지하는 설계입니다.
핵심 요점
- 리니어 액추에이터는 병진 운동을, 로터리 액추에이터는 각변위를 제공합니다.
- ISO 15552는 최대 10 bar에서 보어 32~320 mm인 공압 실린더를 다룹니다.
- SMC가 제시하는 일반적인 공압 로터리 액추에이터의 회전 범위는 90°~270°입니다.
- 힘, 토크, 가이드, 관성 및 정지 에너지는 각각 따로 산정해야 합니다.
액추에이터 애플리케이션을 검토한 경험상, 취약한 개념을 가장 빨리 드러내는 방법은 액추에이터를 그리지 않은 채 부하 경로부터 스케치하는 것입니다. 부하, 가이드 또는 베어링, 피벗, 끝 위치, 외력 및 사용 가능한 설치 공간을 표시하십시오. 카탈로그를 펼치기 전에 필요한 출력 운동이 대개 분명해집니다.
리니어 액추에이터와 로터리 액추에이터의 본질적인 차이는 무엇입니까?
SMC는 90°, 180°, 190°, 270° 회전 범위의 공압 로터리 액추에이터를 제시하며, 해당 구성은 모두 한 바퀴 미만으로 회전합니다(SMC, 2026년 7월 17일 확인). 반면 리니어 액추에이터는 출력을 직선 축을 따라 이동시킵니다. 차이는 내부 기구가 아니라 출력 형상에 있습니다.
리니어 액추에이터는 출력이 직선 축을 따라 병진하는 장치로, 이동량은 일반적으로 밀리미터 또는 인치 단위의 스트로크로 표시합니다. 출력부는 로드, 캐리지, 슬라이드, 테이블 또는 벨트 연결부일 수 있으며 밀기, 클램핑, 리프팅, 이송 또는 배출에 사용됩니다. 로터리 액추에이터는 출력이 제어된 각도만큼 회전하는 장치로, 일반적으로 도 또는 라디안으로 표시합니다. 출력부는 샤프트, 플랜지 또는 로터리 테이블일 수 있으며 인덱싱, 반전, 틸팅, 디버터 회전 또는 1/4회전 밸브 조작에 사용됩니다. 공압식, 유압식, 전동식 기술 모두 어느 형상이든 구현할 수 있습니다. 출력이 정해진 각도에서 멈추지 않고 연속 회전해야 한다면 제한각 액추에이터를 모터처럼 취급하지 말고 운전 토크, 기동 토크, rpm, 출력 및 듀티를 기준으로 모터를 선정하고 크기를 산정해야 합니다.
로터리 테이블은 정해진 축 주위에 부하를 배치합니다. 샤프트, 베어링, 스토퍼, 센서 및 허용 운동 에너지까지 모두 선정 범위에 포함됩니다.
공압 모터와 로터리 액추에이터 비교 가이드에서는 연속 회전과 제한각 회전의 경계를 더 자세히 설명합니다.
| 출력 요구사항 | 우선 검토할 장치 | 주요 산정 변수 |
|---|---|---|
| 위치 사이의 직선 이동 | 리니어 액추에이터 | 힘, 스트로크, 속도, 가이드 부하, 정지 거리 |
| 정해진 각도까지 회전 | 로터리 액추에이터 | 토크, 각도, 관성, 샤프트 부하, 정지 에너지 |
| 연속 샤프트 회전 | 모터 | 운전 토크, 기동 토크, rpm, 출력, 듀티 |
| 직선 액추에이터로 피벗 구동 | 리니어 액추에이터와 링크 기구 | 실린더 힘, 레버 형상, 변화하는 토크, 조인트 부하 |
액추에이터 크기보다 부하 형상을 먼저 결정해야 합니다
Parker는 로터리 구동에 필요한 토크를 부하 토크, 마찰 토크, 가속 토크의 합으로 정의하며, 정적 레버는 T = F × r 관계로 힘을 토크로 변환한다고 설명합니다(Parker, 2026년 7월 17일 확인). 따라서 액추에이터 압력, 보어 또는 모델 번호를 계산하기 전에 부하 경로부터 파악해야 합니다.
먼저 출력 기준점을 정하십시오.
- 직선 운동에서는 이동 축과 모든 외력의 방향을 정의합니다.
- 회전 운동에서는 회전 중심과 해당 축에서 각 힘까지의 거리를 정의합니다.
- 어떤 베어링, 가이드 또는 기계 부재가 부하를 지지하는지 확인합니다.
- 전체 이동 구간에서 질량중심의 위치를 표시합니다.
- 하드 스토퍼, 쿠션, 쇼크 업소버 또는 제어 감속 구간을 정의합니다.
리니어 실린더는 일반적으로 추력을 만들어야 하며, 기계의 구조 가이드 역할까지 맡겨서는 안 됩니다. 제품이 명시적으로 허용하지 않는 한 측하중과 모멘트는 가이드형 액추에이터 또는 외부 리니어 베어링이 지지해야 합니다. 마찬가지로 로터리 액추에이터가 충분한 토크를 낸다는 이유만으로 샤프트가 오버행 부하까지 지지할 수 있다고 가정해서는 안 됩니다.
질량중심이 피벗에서 30 mm가 아니라 300 mm 떨어져 있다면 무엇이 달라질까요? 정적 부하 토크는 레버 암 길이에 정비례해 증가합니다. 단순 힘 또는 토크 검사를 통과한 액추에이터도 베어링 부하나 정지 에너지 한계를 초과해 고장 날 수 있습니다.
첫 단계 계산에는 다음과 같은 렌더링 안전 공식을 사용하십시오.
- 직선 힘:
F = p × A - 힘에 의한 정적 토크:
T = F × r - 가속 토크:
T_accel = J × α - 회전 운동 에너지:
E_k = 0.5 × J × ω²
이 공식들은 입력값을 정리하는 데 유용하지만 제조사의 힘 곡선, 유효 토크 표, 샤프트 부하 한계, 쿠션 정격 또는 애플리케이션 소프트웨어를 대신하지는 않습니다.
리니어 액추에이터가 더 적합한 경우는 언제입니까?
ISO 15552는 분리형 장착구를 사용하는 보어 32320 mm의 공압 실린더와 최대 정격 압력 1,000 kPa, 즉 10 bar를 다룹니다(ISO, 2025년 확인). Parker는 보어 1080 mm, 최대 표준 스트로크 6,000 mm의 OSP-P 로드리스 실린더를 제시합니다(Parker, 2026년 7월 17일 확인).
유효 출력이 직선 이동이고 해당 경로를 따라 부하를 지지할 수 있다면 리니어 액추에이터를 선택하십시오. 일반적인 용도는 다음과 같습니다.
- 두 스테이션 사이에서 제품 이송
- 정해진 면을 향해 클램핑 또는 프레싱
- 별도의 하중 지지 가이드와 안전한 유지 장치를 사용한 리프팅
- 슬라이딩 도어 또는 게이트 개폐
- 제품의 직선 배출, 분류, 정지 또는 방향 전환
- 긴 수평 스트로크에서 캐리지 위치 결정
로드리스 구조는 설치 공간 밖으로 돌출되는 피스톤 로드를 없앱니다. 그러나 캐리지 부하, 가이드 모멘트, 배관, 밸브 유량, 쿠셔닝 및 외부 스토퍼는 여전히 검토해야 합니다.
공압 실린더의 전진 힘과 후진 힘은 항상 같지 않습니다. 단로드 실린더는 전진 시 전체 피스톤 면적을 사용하지만 후진 시에는 환형 면적을 사용합니다. 또한 밸브, 튜브, 피팅 및 배기 제한으로 인해 실제 동작 중 압력이 레귤레이터 설정값보다 낮아질 수 있습니다.
추력과 별도로 하중 지지 구조를 점검하십시오. 압축 하중을 받는 긴 로드는 좌굴 검토가 필요합니다. 로드리스 캐리지는 부하 위치와 설치 방향을 기준으로 허용 힘과 모멘트를 점검해야 합니다. 수직축은 압력 상실 시의 동작을 명확히 정의해야 하며, 실린더 힘만으로는 안전한 하중 유지가 보장되지 않습니다.
세부 기술 분류는 리니어 액추에이터 유형 가이드를 참고하십시오. 공압 부하의 1차 추정은 액추에이터에서의 작동 압력과 올바른 유효 면적을 확인한 후 실린더 힘 계산기를 사용하십시오.
로터리 액추에이터가 더 적합한 경우는 언제입니까?
SMC는 공압 로터리 액추에이터를 랙 앤 피니언형과 베인형으로 분류하며 90°, 180°, 190°, 270°의 회전 범위를 제시합니다(SMC, 2026년 7월 17일 확인). Parker는 필요한 토크와 쿠션 토크를 비교하고 액추에이터가 부하의 운동 에너지를 정지시킬 수 있는지 확인하도록 요구합니다(Parker, 2026년 7월 17일 확인).
기계가 고정 축을 중심으로 정해진 각도만큼 움직여야 한다면 로터리 액추에이터를 선택하십시오.
- 부품을 두 방향 사이에서 뒤집기
- 그리퍼 또는 지그의 손목 회전
- 테이블을 하나 이상의 스토퍼 위치로 인덱싱
- 디버터 또는 출입 게이트 회전
- 로딩 또는 배수를 위한 네스트 틸팅
- 1/4회전 밸브 조작
토크 계산은 시작에 불과합니다. 움직이는 부하에서는 저항 토크와 가속 토크를 추가하십시오. 그런 다음 관성, 각속도, 듀티, 정지 방식, 허용 운동 에너지, 샤프트의 반경 및 축방향 부하, 백래시, 끝 위치 조정 및 센서 구성을 점검해야 합니다.
Parker 엔지니어링 가이드는 다음 관계를 제시합니다.
- 요구 토크:
T_demand = T_load + T_friction + T_accel - 가속 토크:
T_accel = J × α - 회전 운동 에너지:
E_k = 0.5 × J × ω²
토크 여유가 크다고 해서 내구성 있는 정지가 보장되는 것은 아닙니다. 에너지는 각속도의 제곱에 비례해 증가합니다. 같은 관성에서 속도를 두 배로 높이면 운동 에너지는 네 배가 됩니다. 이 에너지는 정격 범위 안에서 쿠션, 범퍼, 쇼크 업소버, 외부 스토퍼 또는 제어된 모션 프로파일이 흡수해야 합니다.
로터리 액추에이터 토크 계산기를 사용하면 정적 토크, 마찰 토크 및 가속 토크 입력값을 정리할 수 있습니다. 기구와 시리즈 차이는 랙 앤 피니언형과 베인형 비교 및 로터리 액추에이터 크기 선정 가이드에서 계속 확인하십시오.
운동 변환 기구가 더 나은 설계가 될 수 있습니다
Festo는 보편적으로 우수한 한 가지 기술이 있는 것이 아니라 부하, 정밀도, 동적 응답, 환경 및 비용에 따라 액추에이터를 선택해야 한다고 설명합니다(Festo, 2026). 따라서 운동 변환 기구가 패키징, 부하 지지, 모션 프로파일, 정비 접근성 또는 부품 조달성을 개선한다면 충분히 타당한 선택입니다.
“직접 운동”이 곧 신뢰성 규칙은 아닙니다. 랙 앤 피니언 로터리 액추에이터도 직선 피스톤 운동을 샤프트 회전으로 바꿉니다. 전동 스크루 액추에이터는 모터 회전을 병진 운동으로 바꿉니다. 크랭크, 캠, 토글 링크 및 벨트 역시 형상을 충분히 이해하고 조인트를 적절히 지지한다면 타당한 엔지니어링 선택입니다.
불필요한 조인트를 줄이고 깔끔한 부하 경로를 확보할 수 있다면 직접 출력을 사용하십시오. 운동 변환으로 유용한 기계적 이득을 얻거나 액추에이터를 위험 구역 또는 세척 구역 밖에 배치할 수 있고, 사용 가능한 공간에 맞추거나 필요한 비선형 운동을 만들거나, 표준 액추에이터로 특수 경로를 구현할 수 있다면 변환 기구를 고려하십시오.
대가는 형상에 따라 성능이 달라진다는 점입니다. 크랭크를 구동하는 실린더는 회전 전 구간에서 일정한 출력 토크를 만들지 않습니다. 유효 레버 암은 각도에 따라 바뀌며 사점에 가까워질 수 있습니다. 전체 운동 구간에 걸쳐 핀 부하, 베어링 반력, 백래시, 조인트 마모, 정지 부하 및 센서 위치를 평가해야 합니다.
| 변환 기구 | 유용한 경우 | 주요 점검 항목 |
|---|---|---|
| 실린더와 크랭크 암 | 짧은 각도의 게이트 또는 클램프 운동 | 변화하는 레버 암과 사점 형상 |
| 랙 앤 피니언 | 소형 공압 회전 출력 | 기어 치하중, 백래시, 샤프트 지지, 정지 에너지 |
| 모터와 스크루 | 제어된 직선 위치 및 힘 | 임계 속도, 좌굴, 듀티, 효율, 정렬 |
| 모터와 벨트 | 길고 빠른 직선 이송 | 벨트 신장, 가이드 부하, 장력, 정지 거리 |
| 캠 또는 토글 | 맞춤형 운동 또는 높은 끝단 힘 | 접촉 응력, 드웰, 조인트 힘, 오버센터 동작 |
일반적인 자동화 작업에는 어떤 운동 방식이 맞습니까?
Parker가 제시한 OSP-P 로드리스 실린더의 스트로크는 최대 6,000 mm이며, SMC는 표준 제품군 개요에서 최대 270°의 공압 로터리 회전 범위를 제시합니다(Parker, SMC, 2026년 7월 17일 확인). 이런 한계는 액추에이터 가격을 비교하기 전에 이동 경로와 설치 공간을 먼저 검토해야 하는 이유를 보여줍니다.
다음 매트릭스는 최종 크기 선정이 아니라 1차 의사결정에 사용하십시오.
| 애플리케이션 | 우선 검토할 방식 | 이유 | 후속 핵심 점검 |
|---|---|---|---|
| 긴 수평 제품 이송 | 로드리스 또는 가이드형 리니어 액추에이터 | 직선 이동과 짧은 전체 길이 | 가이드 모멘트, 속도, 밸브 유량, 정지 에너지 |
| 고정 기준면에 클램핑 | 리니어 실린더 | 직접 추력과 명확한 두 위치 | 가용 힘, 프레임 강성, 안전 해제 |
| 지그를 180° 뒤집기 | 로터리 테이블 또는 액추에이터 | 부하가 정해진 축 주위로 회전 | 관성, 베어링 부하, 정지 에너지, 센서 위치 |
| 1/4회전 프로세스 밸브 | 로터리 밸브 액추에이터 | 출력 각도가 밸브 스템과 일치 | 브레이크어웨이 토크, 운전 토크, 고장 시 상태, 인터페이스 |
| 원격 액추에이터를 이용한 스윙 게이트 | 리니어 실린더와 링크 기구 | 패키징 또는 접근성 때문에 원격 배치가 유리 | 전 각도 토크, 핀 부하, 사점 |
| 연속 믹서 | 공압 또는 전동 모터 | 샤프트가 계속 회전해야 함 | 속도에서의 토크, 출력, 듀티, 공기 또는 에너지 사용량 |
| 다중 위치 레시피 축 | 전동 또는 서보 제어 액추에이터 | 프로그래밍 가능한 정지 위치와 모션 프로파일 | 정확도, 반복 정밀도, 제어, 안전 |
예시: 장거리 이송 축
캐리지가 컨베이어를 따라 2,000 mm 이동하면서 프레임과 평행을 유지해야 합니다. 출력은 직선입니다. 로드리스 또는 가이드형 리니어 축부터 검토하고 캐리지 모멘트, 가이드 수명, 동적 압력, 목표 시간, 끝단 에너지, 튜브 및 센서를 점검하십시오. 로터리 액추에이터와 링크 기구를 사용하면 변화하는 운동비가 추가될 뿐 가이드 요구사항은 해결되지 않습니다.
예시: 제품 반전 스테이션
지그가 지지된 샤프트를 중심으로 180° 회전하고 양 끝에서 정지해야 합니다. 출력은 회전 운동입니다. 로터리 액추에이터부터 검토한 다음 부하 관성, 저항 및 가속 토크, 회전 시간, 베어링 부하, 쿠션 또는 쇼크 업소버 용량, 끝 위치 확인 방식을 계산하십시오. 링크 배치나 기계적 이득이 타당한 경우에만 리니어 실린더가 대안이 됩니다.
예시: 오프셋 디버터 게이트
게이트는 60° 회전하지만 가드와 세척 접근성을 위해 액추에이터를 컨베이어 아래에 배치해야 합니다. 크랭크 링크가 연결된 리니어 실린더가 더 깔끔한 구성이 될 수 있습니다. 여러 각도, 특히 레버 암이 가장 짧은 지점에서 실린더 힘과 출력 토크를 계산하십시오. 이어서 조인트 부하, 스토퍼 및 고장 시 동작을 확인합니다.
액추에이터 RFQ에는 어떤 데이터를 포함해야 합니까?
Parker의 공압 크기 선정 도구는 후보 제품을 제시하기 전에 부하 지지, 마찰계수, 밸브 거리 및 운전 조건과 같은 애플리케이션 입력값을 요구합니다(Parker Virtual Engineer, 2026년 7월 17일 확인). 유용한 RFQ 역시 “리니어 액추에이터 한 개” 또는 “로터리 실린더 한 개”만 요청하는 대신 운동과 부하를 구체적으로 설명해야 합니다.
운동 스케치를 보내고 다음 정보를 포함하십시오.
| RFQ 입력 항목 | 리니어 액추에이터 | 로터리 액추에이터 |
|---|---|---|
| 출력 경로 | 스트로크, 방향, 위치 수 | 각도, 방향, 위치 수 |
| 부하 | 질량, 외력, 마찰, 가이드 지지 | 질량, 무게중심, 레버 암, 관성, 마찰 |
| 시간 | 전진/후진 시간과 드웰 | 회전 시간, 드웰, 가속 또는 정지 목표 |
| 공급 | 동작 중 압력, 유량, 밸브 및 튜브 정보 | 동작 중 압력, 밸브 및 튜브 정보 |
| 구조 | 장착, 가이드, 측하중, 모멘트 | 샤프트 지지, 반경/축방향 부하, 플랜지 또는 테이블 |
| 정지 | 쿠션, 쇼크 업소버, 외부 스토퍼 | 쿠션, 범퍼, 쇼크 업소버, 외부 스토퍼 |
| 피드백 | 끝단 센서, 중간 위치, 아날로그 피드백 | 끝단 센서, 조절식 스토퍼, 엔코더 또는 포지셔너 |
| 듀티 | 분당 사이클, 일일 운전 시간, 목표 수명 | 분당 사이클, 일일 운전 시간, 목표 수명 |
| 환경 | 온도, 세척, 부식, 먼지, 클린룸 | 온도, 세척, 부식, 먼지, 클린룸 |
| 안전 | 압력 상실 시 상태, 하중 유지, 가드 | 고장 시 위치, 저장 에너지, 가드, 예기치 않은 운동 |
액추에이터가 움직이는 동안 압력을 측정하십시오. 레귤레이터의 정적 압력은 밸브와 튜브에서 발생하는 손실을 감출 수 있습니다. 또한 부하에 자체 가이드나 베어링이 있는지 명시해야 공급업체가 측하중, 모멘트 또는 샤프트 부하 요구사항을 판단할 수 있습니다.
아직 해결되지 않은 문제가 운동 형상이 아니라 동력 기술이라면 별도의 실린더와 전동 액추에이터 선택 가이드를 참고하십시오. 두 결정을 분리하면 리니어와 로터리 비교가 모호한 공압 대 전동 논쟁으로 흐르는 것을 막을 수 있습니다.
리니어 액추에이터와 로터리 액추에이터 FAQ
리니어 액추에이터로 회전 운동을 만들 수 있습니까?
예. 실린더로 크랭크, 랙 또는 링크 기구를 구동해 회전 운동을 만들 수 있습니다. 유효 레버 암과 출력 토크가 달라질 수 있으므로 전체 각도 구간에서 설계를 평가해야 합니다. SMC의 랙 앤 피니언 제품이 대표적인 예로, 직선 피스톤과 랙이 제한각 샤프트 회전을 만듭니다.
로터리 액추에이터와 모터는 같은 장치입니까?
아닙니다. SMC가 제시한 일반적인 공압 로터리 액추에이터의 회전 범위는 90°, 180°, 190°, 270°로 제한각 운동입니다. 모터는 운전 토크, 기동 토크, rpm, 출력 및 듀티를 기준으로 연속 샤프트 회전에 맞게 선정합니다. 제한각 액추에이터를 연속 믹서 구동에 사용해서는 안 됩니다.
어떤 액추에이터가 더 정확합니까?
어느 출력 형상도 정확도를 보장하지 않습니다. 먼저 정확도, 반복 정밀도, 분해능, 백래시, 컴플라이언스 및 정착 시간을 정의하십시오. Festo가 정밀도와 동적 응답을 기술 선정 요인으로 설명하듯, 전체 축의 성능은 기계의 가이드, 베어링, 피드백, 컨트롤러, 스토퍼 및 구조가 결정합니다.
로드리스 실린더가 로드 실린더보다 측하중에 더 강합니까?
반드시 그렇지는 않습니다. Parker는 가이드와 브레이크가 포함된 OSP-P 구성을 제공하지만 각 캐리지에는 여전히 공표된 힘과 모멘트 한계가 있습니다. 돌출 로드가 없다는 이유만으로 가이드가 없는 로드리스 실린더에 더 높은 측하중 용량을 부여해서는 안 됩니다. 정확한 가이드 구성과 부하 오프셋을 확인하십시오.
힘 또는 토크에 어느 정도 안전율을 적용해야 합니까?
모든 액추에이터에 공통으로 적용할 수 있는 25~50% 안전율은 없습니다. Parker는 설계 계수가 애플리케이션과 설계자의 지식에 따라 달라진다고 설명합니다. 제품의 선정 절차를 따르고 압력 변동, 마찰, 가속, 부하 불확실성, 듀티 및 정지 에너지를 반영한 뒤 설치 상태의 운동을 검증하십시오.
결론
리니어와 로터리의 선택은 제품보다 먼저 형상을 결정하는 일입니다. 직선 부하 경로에는 병진 운동을, 피벗 부하에는 제한각 회전을, 연속 회전에는 모터를 선택하십시오. 그런 다음 실제 시스템의 힘 또는 토크, 가이드 또는 베어링, 스트로크 또는 각도, 속도, 관성, 정지 방식, 환경, 제어 및 안전 상태를 산정해야 합니다.
운동 변환 기구가 본질적으로 열등한 것은 아닙니다. 패키징이나 기계적 이득을 개선하고 변화하는 형상을 계산했다면 적절한 선택입니다. 명확한 부하 경로 스케치와 완전한 RFQ는 어느 액추에이터가 더 강하고 정밀하며 신뢰할 수 있다는 일반론보다 훨씬 많은 선정 오류를 예방합니다.
출처
- 국제표준화기구. ISO 15552:2018, 분리형 장착구를 사용하는 공압 실린더. 2025년 2월 확인. 2026년 7월 17일 열람.
- Parker Hannifin. OSP-P 로드리스 실린더. 2026년 7월 17일 열람.
- Parker Hannifin. 공압 액추에이터 제품: 로터리 액추에이터 토크 요구사항. 2026년 7월 17일 열람.
- Parker Hannifin. Virtual Engineer 공압 크기 선정 및 제품 선택 도구. 2026년 7월 17일 열람.
- SMC Corporation of America. 로터리 액추에이터. 2026년 7월 17일 열람.
- Festo. 공압식인가 전동식인가? 올바른 선택 방법. 2026년 4월 8일 게시. 2026년 7월 17일 열람.
- AutomationDirect. 리니어 모션 제품 동영상. 2026년 7월 17일 열람.