안녕하세요, 현장의 미친 해결사 MR.FIX입니다!
지난 1편에서 디지털 입출력(DIO)의 ‘들어오고 나가는 전기’의 큰 그림을 잡았습니다. 이번 2편에서는 갓 배선 드라이버를 잡은 초보 제어 엔지니어들이 도면 앞에서 가장 크게 좌절하는 죽음의 구간인 NPN/PNP 방식과 싱크/소스(Sink/Source)의 짝짓기를 정복할 차례입니다.
헷갈리기 쉬운 복잡한 반도체 접합 이론은 과감히 생략하고, 오늘은 당장 공구통을 들고 나가서 배선할 수 있도록 ‘직관적인 전기의 물길’로 이해해 보겠습니다.
목차
- 1. 전기가 어디로 흐르는가? (싱크 vs 소스)
- 2. NPN 센서 vs PNP 센서, 차이가 뭐야?
- 3. 싱크와 소스의 완벽한 짝짓기 결선법
- 4. 절대 안 헷갈리는 ‘COM(공통 단자)’ 묶는 공식
- 5. MR.FIX의 핵심 실무 한마디
1. 전기가 어디로 흐르는가? (싱크 vs 소스)
PLC 배선의 가장 밑바탕이 되는 철학은 바로 **‘전류는 +에서 -로 물처럼 흘러간다’**는 불변의 법칙입니다. 이 전기의 흐름(방향)을 기준으로 기기를 두 가지 방패로 분류하는데, 그것이 바로 싱크와 소스입니다. 딱 두 가지만 직관적으로 머릿속에 그리십시오.
- 싱크(Sink) 타입: 전기를 외부로부터 ‘빨아들이는’ 쪽입니다. 마치 물이 흘러들어가는 싱크대 **하수구(배수구)**를 상상하세요. 전류가 무조건 자신의 단자 안으로 흘러 들어와야 작동합니다.
- 소스(Source) 타입: 자신의 내부에 있는 전기를 ‘내보내는’ 쪽입니다. 시원하게 물을 뿜어내는 수도꼭지를 상상하세요. 전류가 반드시 밖으로 흘러 나가야 정상 작동합니다.
결선이란 결국 물을 뿜어내는 수도꼭지(소스)에서 물이 빠져나갈 배수구(싱크)를 호스로 연결해 주는 행위에 불과합니다.
2. NPN 센서 vs PNP 센서, 차이가 뭐야?
센서 카탈로그를 펼쳤을 때 가장 먼저 부딪히는 두 단어입니다. 둘 다 물체를 감지하면 신호를 보내는 센서임에는 동일하지만, 출력 신호의 성질이 완전히 정반대입니다.
- NPN 센서 (싱크 출력):
- 센서가 물체를 감지하면 센서 출력 단자가 0V(Minus, -) 쪽으로 쑥! 연결(스위칭)됩니다.
- 따라서 센서 쪽으로 전기가 빨려 들어가야만 회로가 성립합니다.
- 한국과 일본 장비, 그리고 아시아권에서 범용적으로 가장 흔하게 볼 수 있는 스탠다드 방식입니다.
- PNP 센서 (소스 출력):
- 센서가 물체를 감지하면 센서 단자에서 24V(Plus, +) 전압이 펑! 하고 튀어나옵니다.
- 때문에 밖으로 전기를 밀어내는 ‘수도꼭지’ 역할을 합니다.
- 유럽(CE 규격)이나 북미 기반의 글로벌 장비에서 강력하게 표준으로 채택하는 방식입니다.
3. 싱크와 소스의 완벽한 짝짓기 결선법
가장 중요한 건 ‘호환성’입니다. 소스와 소스를 연결하거나 싱크와 싱크를 연결하면 전기가 꽉 막혀 흐르지 않습니다. 반드시 [수도꼭지 → 배수구] 형태로 짝을 지어 주어야 합니다.
- PLC 입력 모듈이 싱크(Sink) 타입 (배수구)이라면?
- 외부에서 전기를 밀어 넣어 줄 수도꼭지가 필요합니다.
- 따라서 **PNP 센서(소스 출력)**를 연결해야 완벽하게 전기가 흐릅니다.
- PLC 입력 모듈이 소스(Source) 타입 (수도꼭지)이라면?
- 외부에서 전기를 받아줄 배수구가 필요합니다.
- 따라서 **NPN 센서(싱크 출력)**를 연결해야만 합니다.
※ 참고: 한국형 장비(LS산전, 멜섹 등 기본 세팅)는 보통 NPN 센서를 많이 쓰므로, PLC 입력 모듈 측은 소스(Source) 모드로 구성하는 것이 일반적입니다.
4. 절대 안 헷갈리는 ‘COM(공통 단자)’ 묶는 공식
이론상을 다 이해했어도, 막상 제어반 앞에서 다발로 묶인 전선 뭉치를 보면 머리가 하얗게 됩니다. 이럴 땐 오직 PLC 입력 모듈의 **COM(Common, 공통단자)**만 찾으십시오. 다른 건 다 몰라도 이 두 줄의 공식만 외우면 됩니다.
- COM 단자에 (+24V)를 물려 묶었다구요?
- PLC가 전기를 밀어내는 강력한 소스(수도꼭지) 모드가 되었습니다.
- → 상대방 센서는 당연히 전압을 빼줄 NPN(싱크) 센서를 달아야 정상 작동합니다.
- COM 단자에 (0V / Minus)를 물려 묶었다구요?
- PLC가 전기를 쏙쏙 빨아들이는 싱크(하수구) 모드로 변신했습니다.
- → 상대방 센서는 외부에서 24V를 팍팍 쏴주는 PNP(소스) 센서를 달아야 합니다.
이 규칙 하나면 센서를 잘못 사서 전부 교환하거나, 센서 보호 회로를 태워먹는 대참사를 막을 수 있습니다.
5. MR.FIX의 핵심 실무 한마디
“공무팀에서 급하게 센서가 고장 났다고 아무 센서나 재고실에서 가져오지 마십시오. NPN 센서를 사 왔는데, 이미 제어반 안에 있는 PLC의 COM 단자가 (-) Minus 0V 에 묶여있다면(싱크 모드) 절대 동작하지도 않을 뿐더러 최악의 경우 쇼트가 납니다. 센서 구매 전이나 도면 핀맵을 짤 때 반드시 PLC 메인 모듈의 공통 단자(COM)가 어디에 묶여 설계되었는지부터 눈으로 매핑하는 습관을 들이세요!”
2편의 지옥 구간을 무사히 건너신 것을 환영합니다! 생각보다 별거 아니죠? 다음 [PLC 입문] 3편에서는 PLC가 명령을 ‘행동’으로 옮길 때 사용하는 출력의 손들, 즉 릴레이, TR, SSR 출력 카드의 스펙과 차이점에 대해 시원하게 알아보겠습니다.