서보모터의 작동 원리: 로봇과 자동제어의 핵심 부품을 이해하자

서보모터란 무엇인가?

서보모터는 회전각을 정밀하게 제어할 수 있는 소형 전기 모터입니다.

기존의 모터가 단순히 회전만 가능한 것과 달리, 서보모터는 원하는 각도만큼 회전하고 멈추는 정밀 제어 기능이 핵심입니다.

이 때문에 로봇공학, 항공기 모델, RC 자동차, 산업용 자동화 장비 등에 폭넓게 사용됩니다.

서보모터는 마치 사람의 팔처럼 일정한 각도로 움직여야 하는 곳에 적합한 부품입니다.

서보모터는 단순한 전기 모터가 아닙니다.

대부분의 서보모터는 다음과 같은 세 가지 주요 부품으로 구성되어 있습니다.

이러한 구성 덕분에 서보모터는 정밀하게 제어할 수 있는 능력을 가지게 됩니다.

서보모터는 '피드백 제어'의 대표적인 예시입니다.

사용자가 원하는 각도 값(목표 위치)을 제어 회로에 보내면, 내부 포텐셔미터가 현재 위치를 감지하여 이를 비교합니다.

이 둘의 차이를 바탕으로 DC 모터가 회전하여 목표 위치까지 움직입니다.

목표 위치에 도달하면 회전이 멈추고, 그 상태를 유지하게 됩니다.

이와 같은 반복적인 피드백 제어를 통해 서보모터는 원하는 각도에 도달하고 고정될 수 있습니다.

서보모터는 주로 PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조) 신호로 제어됩니다.

PWM 신호는 디지털 신호의 ON과 OFF 시간의 비율을 조절하여 원하는 각도를 명령할 수 있는 방식입니다.

예를 들어, 20ms 주기의 신호 중 1ms 펄스는 0도, 1.5ms는 90도, 2ms는 180도를 의미합니다.

이처럼 서보모터는 아날로그 신호 대신 디지털 신호로도 정밀한 제어가 가능합니다.

아두이노나 라즈베리파이 같은 마이크로컨트롤러 보드에서 쉽게 사용할 수 있는 이유도 이 때문입니다.

서보모터는 정밀 제어가 필요한 다양한 분야에서 사용됩니다.

대표적인 활용 예시는 다음과 같습니다.

이처럼 서보모터는 작지만 매우 정교한 부품으로, 우리의 일상 곳곳에서 활약하고 있습니다.