AGV 200kg용 모터 어떻게 고르나? (토크 계산 포함)

"AGV 설계했는데 모터 스펙이 틀렸습니다"

AGV(Autonomous Guided Vehicle) 개발 초기에 가장 많이 하는 실수가 있습니다. 바로 "200kg 실을 거니까 200W 모터면 되겠지"라는 직관적 계산입니다. 현장에 투입하면 모터가 과열되거나, 경사로에서 멈추거나, 배터리가 예상보다 3배 빨리 소모됩니다.

이 글에서는 200kg 하중의 AGV에 적합한 구동 모터를 선정하는 실제 계산 방법을 단계별로 설명합니다.

1단계: 필요 토크 계산

AGV 구동 모터의 핵심 파라미터는 토크(Torque)입니다. 모터 출력(W)이 아닙니다.

필요 토크(N·m) = F × r
F(구동력, N) = (W × μ + W × sin θ) × 안전계수

- W = 총 중량(AGV 본체 + 하중) × 중력가속도
- μ = 구름 마찰계수 (우레탄 휠 + 평탄 콘크리트: 0.02~0.05)
- θ = 경사각 (평지: 0°, 램프: 5~10°)
- r = 구동 휠 반경(m)
- 안전계수: 1.5~2.0

예시 계산 (200kg 하중, 평지, 휠 직경 150mm):

총 중량: (200kg 하중 + 80kg 본체) × 9.8 = 2,744 N
구동력 F: 2,744 × 0.03 × 2.0(안전계수) = 164.6 N
필요 토크: 164.6 × 0.075m = 12.3 N·m

→ 구동축 필요 토크: 약 12~15 N·m (여유분 포함)

2단계: 감속비와 모터 정격 토크 계산

직접 구동(Direct Drive)은 고토크 저속 모터가 필요해 비효율적입니다. 감속기를 조합하면 고속·저토크 모터로 동일한 구동력을 얻을 수 있습니다.

AGV 일반 주행 속도: 0.5~1.5 m/s

휠 RPM 계산:
  휠 RPM = (v × 60) / (π × D)
          = (1.0 m/s × 60) / (π × 0.15m) ≈ 127 RPM

감속비 30:1 기어박스 적용 시:
  모터 RPM: 127 × 30 = 3,810 RPM
  모터 필요 토크: 12.3 / (30 × 0.9효율) = 0.46 N·m

→ 적용 모터 스펙: 정격 토크 0.5 N·m 이상, 3,000~4,000 RPM, 200W급 BLDC 모터

3단계: 모터 타입 선택

AGV 200kg급 추천: BLDC + 인크리멘털 엔코더 + 감속기 조합

실수 사례

사례 1 - 정격 토크만 보고 구매:

정격 토크 1.2 N·m 모터를 구매했지만 순간 기동 토크는 정격의 2~3배가 필요합니다. 출발 시 모터 과전류 → 드라이버 보호 회로 차단 → AGV 정지 반복.

사례 2 - 감속비 미고려:

500W 고출력 모터를 직접 연결했다가 3,000 RPM으로 회전하는 휠 때문에 시속 50km... 주행속도 제어가 불가능해 전량 교체.

사례 3 - 열 설계 미고려:

실내 창고 AGV에서 여름철 35°C 환경 + 연속 주행으로 모터 온도 상승 → 권선 절연 열화 → 6개월 만에 소손.

추천 구성 (200kg AGV 기준)

AGV 모터 선정 체크리스트

• 총 중량(AGV 본체 + 최대 하중) 계산 완료
• 최대 경사각 확인 (평지 0° vs 경사로 5~10°)
• 목표 주행 속도 및 가속도 정의
• 필요 구동축 토크 계산 (안전계수 1.5~2.0 적용)
• 감속비 선정 (모터 정격 RPM / 휠 필요 RPM)
• 모터 정격 토크 = 구동축 토크 / (감속비 × 효율)
• BLDC + FOC 드라이버 + 홀센서 조합 확인
• 열 관리: 연속 운전 듀티 사이클 및 냉각 방식

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모터 스펙 계산이 복잡하시다면 기술팀이 직접 계산해드립니다. 하중, 속도, 바닥 재질, 경사 유무만 알려주시면 최적 구성을 제안해드립니다.