모듈형 PLC의 가장 큰 장점은 무엇인가요?

I/O 모듈을 자유롭게 추가·교체할 수 있어 설비 확장이나 기능 변경 시 시스템 전체를 교체하지 않아도 됩니다. 특수 모듈(아날로그, 고속카운터, 통신 등)을 필요에 따라 선택적으로 슬롯에 장착할 수 있어 대규모 복잡한 시스템 구성에 최적입니다.

컴팩트형 PLC는 언제 선택하는 것이 좋나요?

소규모 단독 설비, 입출력(I/O) 점수 32점 이하, 특수 기능 모듈이 불필요한 환경에 최적입니다. CPU와 I/O가 일체화되어 설치 공간이 작고 배선이 단순하며, 초기 도입 비용이 모듈형에 비해 30~50% 이상 저렴합니다.

KEC에서 PLC 제어 시스템 기준은 무엇인가요?

KEC 232(자동 제어 설비)에서 PLC를 포함한 자동 제어 시스템의 시설 기준을 규정합니다. 전원 공급 장치의 안전성, 접지 방법, 외부 노이즈 대책, 비상 정지 회로 구성 등이 핵심 내용입니다.

확장성을 고려하지 않고 PLC를 선택하면 어떤 문제가 생기나요?

컴팩트형을 선택했다가 설비 확장 시 최대 I/O 한계를 초과하면 PLC 전체를 교체해야 하는 상황이 발생합니다. 이 경우 기존 프로그램 이식, 새 하드웨어 구매, 재배선 등으로 초기 절약 비용보다 훨씬 큰 추가 비용이 발생합니다.

전기기술사 시험에 PLC 타입 비교가 출제되나요?

네, 전기기술사 서술형에서 PLC 선정 기준, 모듈형·컴팩트형 장단점 비교, 설비 규모별 적용 사례 문제가 꾸준히 출제됩니다. I/O 점수 계산과 모듈 구성 계획을 서술하는 형식이 빈출이므로 실무 수치를 포함한 답안 작성이 유리합니다.

PLC 모듈형 컴팩트형 비교: 확장성과 비용 분석 실무 | 전기기술 블로그

PLC 모듈형 vs 컴팩트형 완전 비교: 확장성·비용 분석 실무 가이드

설비 규모별 최적 PLC 선정 방법을 I/O 점수, 비용 구조, 확장 시나리오로 실무 기준에서 낱낱이 분석합니다. 도입 전 반드시 확인해야 할 체크리스트와 KEC 기준까지 한 번에 정리합니다.

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01 / 개요

PLC 타입 선택이 설비 운영 비용을 좌우하는 이유

PLC(Programmable Logic Controller) 모듈형과 컴팩트형 비교는 산업 자동화 설비를 도입할 때 가장 먼저 결정해야 할 핵심 사안입니다. 잘못된 타입 선택은 초기 도입 비용의 절약이 오히려 향후 확장·교체 비용으로 2~3배 돌아오는 '부메랑 비용' 구조를 만들어 냅니다. 모듈형 PLC는 CPU 모듈, 전원 모듈, 각종 I/O 모듈을 베이스(랙)에 독립적으로 장착하는 방식이며, 컴팩트형은 CPU와 기본 I/O가 하나의 본체에 일체화된 형태입니다. 국내 제조 현장에서는 소규모 단독 기계 제어에 컴팩트형 PLC를 선택했다가 설비 증설 시 전체 교체를 강요받는 사례가 매년 반복되고 있어, 초기 설계 단계에서의 정확한 비교 분석이 필수적입니다.

두 타입의 근본적인 차이는 확장성(Scalability)과 초기 투자비(CAPEX)의 트레이드오프 관계에 있습니다. 컴팩트형은 본체 가격이 모듈형 대비 30~60% 저렴하고 설치 공간도 적게 차지하지만, 최대 I/O 점수가 대부분 128~256점으로 제한됩니다. 모듈형은 슬롯 수를 확장하거나 증설 랙을 추가하면 수천 점까지 I/O를 늘릴 수 있어 대규모 공정 제어에 적합합니다. 현장에서는 단순히 지금 당장의 I/O 점수만 보지 않고, 향후 3~5년 이내 설비 확장 계획까지 포함해 PLC 타입을 결정해야 장기적 비용 효율을 확보할 수 있습니다.

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모듈형 PLC 핵심 특징

CPU·전원·I/O·통신 모듈을 베이스 랙에 독립 장착합니다. 슬롯 단위로 기능을 추가·교체할 수 있어 유지보수 비용이 낮습니다. I/O 점수를 수백~수천 점까지 자유롭게 확장 가능하며, 고장 시 해당 모듈만 교체하면 됩니다.

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컴팩트형 PLC 핵심 특징

CPU와 기본 I/O가 단일 본체에 일체화된 올인원 구조입니다. 초기 구매 비용이 낮고 DIN 레일 설치로 공간을 절약합니다. 일부 제품은 증설 유닛을 통해 I/O 추가가 가능하지만, 최대 확장 한계가 128~256점으로 제한됩니다.

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확장성 비교 포인트

모듈형은 증설 베이스 랙을 추가해 수천 점의 I/O를 단계적으로 늘릴 수 있습니다. 컴팩트형은 증설 유닛을 연결하더라도 본체 CPU 처리 능력과 통신 대역폭에 의해 실질적 확장에 한계가 있습니다. 통신 모듈(PROFIBUS, EtherNet/IP 등)도 모듈형이 훨씬 다양한 옵션을 제공합니다.

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비용 구조 분석

컴팩트형은 초기 구매 비용이 낮지만 설비 확장 시 새 PLC 추가 또는 전체 교체가 필요해 중장기 비용이 증가합니다. 모듈형은 초기 투자비가 높지만 필요한 모듈만 단계적으로 추가할 수 있어 설비 수명 전체 기준 TCO(총소유비용)가 낮습니다. 입출력 500점 초과 설비라면 모듈형이 경제적으로 유리합니다.

32~256컴팩트형 최대 I/O 점수

수천점모듈형 최대 I/O 점수

30~60%컴팩트형 초기 비용 절감율

500점모듈형 전환 경계 기준

💡 PLC I/O 점수(Point) 개념

I/O 점수란 PLC가 처리할 수 있는 디지털 입력(DI), 디지털 출력(DO), 아날로그 입력(AI), 아날로그 출력(AO) 채널의 총합을 말합니다. 예를 들어 디지털 입력 64점 + 디지털 출력 32점 = 96점으로 계산하며, 설비 규모를 결정짓는 핵심 지표입니다. PLC 선정 시에는 현재 필요 점수의 20~30%를 여유 점수로 추가 확보하는 것이 실무 원칙이며, 이 여유 점수를 감안했을 때도 한계치를 초과하면 반드시 모듈형을 검토해야 합니다.

02 / 계통도

계통도 (System Configuration Diagram) — 두 타입 구성 비교

PLC 계통도는 전원 공급부터 CPU, I/O 모듈, 부하기기까지 전체 신호와 전력의 흐름을 단선으로 표현합니다. 모듈형과 컴팩트형의 가장 큰 구성 차이는 베이스 랙 유무와 증설 경로에 있습니다. 모듈형은 전원 모듈 → CPU 모듈 → I/O 모듈(아날로그·디지털) → 증설 베이스 순서로 좌측에서 우측으로 확장되는 구조이며, 컴팩트형은 본체 좌측에 증설 유닛만 연결할 수 있는 단순 구조입니다. 실무에서는 이 계통도를 기반으로 모듈 배치 순서, 전원 용량, 케이블 트레이 크기를 결정합니다.

그림1. PLC 모듈형·컴팩트형 계통도 비교 및 설비 규모별 선택 가이드

✅ 계통도로 읽는 핵심 차이점

모듈형 계통도에서 가장 중요한 포인트는 베이스 랙의 슬롯 수입니다. 슬롯 하나가 하나의 모듈에 해당하며, 증설 베이스를 추가하면 슬롯을 사실상 무한정 늘릴 수 있습니다. 컴팩트형 계통도는 본체 우측에 증설 유닛만 연결 가능한 단방향 확장 구조라는 점이 핵심 차이입니다. 실무에서는 계통도에 모든 모듈의 I/O 점수 합산 및 전원 용량을 함께 표기하여 설계 단계에서 과부하 여부를 미리 검증하는 습관이 중요합니다.

03 / 회로도

제어 회로도 (Control Circuit Diagram) — I/O 신호 처리 흐름

PLC 제어 회로에서 디지털 입력(DI) 회로는 외부 센서·버튼에서 PLC 입력 단자로 신호를 전달하는 경로이며, 디지털 출력(DO) 회로는 PLC가 릴레이·솔레노이드·인버터를 구동하는 신호 경로입니다. 모듈형 PLC의 각 I/O 모듈은 독립적인 입력 회로를 가지며, COM 단자 공용 또는 분리 방식을 선택할 수 있어 회로 설계 자유도가 높습니다. 컴팩트형은 본체 내에 DI/DO 회로가 고정 내장되어 있어 입력 전압 사양(DC 24V 싱크/소스)이 제품 선정 시 핵심 확인 항목입니다. 회로도 상에서 PLC 입출력 단자번호(X0, Y0 등 또는 I0.0, Q0.0 등)와 외부 기기를 반드시 대응시켜 표기해야 배선 오류를 예방할 수 있습니다.

그림2. PLC DI/DO 기본 제어 회로도 (기동·정지·센서 입력 / 접촉기·표시등·버저 출력)

⚠️ I/O 배선 시 자주 하는 실수

PLC 입력 회로에서 가장 빈번한 실수는 싱크(Sink) 방식과 소스(Source) 방식을 혼용하는 것입니다. 예를 들어 컴팩트형 PLC가 싱크 방식 DI를 가질 때 NPN 타입 센서를 사용해야 하는데, PNP 타입 센서를 연결하면 입력이 인식되지 않거나 회로가 손상됩니다. 출력 회로에서는 릴레이 출력(RY)과 트랜지스터 출력(TR)의 부하 종류를 혼동하는 실수가 많으며, 트랜지스터 출력에 AC 부하를 연결하면 출력 소자가 파손됩니다. 배선 전 반드시 PLC 하드웨어 매뉴얼에서 입출력 방식과 허용 전류 용량을 확인해야 합니다.

04 / 배선도

배선도 (Wiring Diagram) — 모듈형 vs 컴팩트형 단자 연결

PLC 단자대(Terminal Block) 배선은 모듈형과 컴팩트형에서 구조가 완전히 다릅니다. 모듈형 PLC는 각 I/O 모듈에 독립적인 40핀 또는 20핀 단자 커넥터가 있으며, 모듈 교체 시 커넥터 분리만으로 재배선 없이 교체가 가능합니다. 컴팩트형 PLC는 본체 하단에 나사 고정 단자대가 일체화되어 있어 직접 전선을 압착 단자로 연결합니다. 전선 색상은 KEC 기준에 따라 L1(R)상은 적색, L2(S)상은 황색, L3(T)상은 청색, 중성선(N)은 회색, 보호접지(PE)는 녹색·황색을 사용하며, DC 24V 제어 전원은 적색(+)과 흑색(-)을 구분합니다.

그림3. 모듈형 PLC 모듈 단자 배선(좌) vs 컴팩트형 PLC 일체형 단자 배선(우) 비교

05 / 블록 다이어그램

블록 다이어그램 — 두 타입 시스템 구성 전체 비교

블록 다이어그램은 각 기능 블록과 신호 흐름을 추상화하여 시스템 전체 구조를 한눈에 파악하게 해줍니다. 모듈형 PLC 시스템은 전원 공급 블록, CPU 블록, 다수의 I/O 블록, 통신 블록이 내부 버스로 연결된 구조이며, 증설 블록이 외부로 확장됩니다. 컴팩트형은 전원·CPU·I/O가 단일 블록으로 통합되어 있고 증설 블록만 외부 연결 형태를 가집니다. 두 타입 모두 외부 인터페이스(HMI, SCADA, 상위 네트워크)와 통신하는 구조는 동일하지만, 통신 방식의 다양성에서 큰 차이가 납니다.

그림4. PLC 모듈형·컴팩트형 시스템 블록 다이어그램 및 TCO 비교

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TCO 관점의 PLC 선택 원칙

PLC 선택은 단순 구매 가격이 아닌 10년 운영 기준 총소유비용(TCO: Total Cost of Ownership)으로 판단해야 합니다. 현장에서 확인된 패턴으로는 초기에 컴팩트형을 선택하고 설비 확장 시 전체 교체 비용이 발생하는 경우, 최초 모듈형 도입 비용보다 1.5~3배 많은 비용을 사용하게 됩니다. 향후 3년 이내 I/O 50점 이상 증가가 예상된다면 반드시 모듈형을 우선 검토해야 하며, 그렇지 않은 단순·고정 설비라면 컴팩트형이 합리적입니다. 대형 제조사(미쓰비시, 지멘스, 오므론, AB 등)의 컴팩트형 상위 라인업은 최대 512점까지 확장되므로 중간 규모 설비에서는 이 제품군도 검토 대상입니다.

06 / 기기 구성

기기별 역할 및 선정 기준

PLC 시스템 구성 기기는 크게 PLC 본체(또는 베이스+모듈), 입출력 기기, 전원 공급 장치, HMI(인간-기계 인터페이스), 통신 장치로 분류됩니다. 모듈형은 이 기기들이 슬롯 단위로 분리되어 있고, 컴팩트형은 PLC 본체 안에 대부분이 통합되어 있습니다. 선정 시에는 전압 사양(AC 220V 또는 DC 24V), 입출력 점수, 처리 속도(스캔 타임), 통신 프로토콜, 환경 조건(온도·습도·진동)을 반드시 확인해야 합니다. KEC 232 기준으로 전원 공급 장치의 과전류 보호 기능과 접지 방식도 설계 단계에서 반영해야 합니다.

✅ 모듈형 PLC 구성 기기

베이스 랙(Base Rack): 모듈 장착 슬롯, 내부 버스 내장
전원 모듈(PS): AC 220V → DC 5V/24V 변환, 과전류 보호
CPU 모듈: 프로그램 실행, 메모리, 통신 포트
DI/DO 모듈: 디지털 입출력 8/16/32점 단위
AI/AO 모듈: 4~20mA, 0~10V 아날로그 처리
통신 모듈: PROFIBUS, EtherNet/IP, CC-Link

⚙️ 선정 시 핵심 기준

현재 I/O 점수 + 여유 20~30% 이상 확보 (예: 현재 80점 필요 → 최소 104점 사양)
CPU 스캔 타임: 고속 설비는 1ms 이내, 일반 설비는 10ms 이내
전원 모듈 용량: 전체 모듈 소비 전류 합산의 120% 이상
방열 및 IP 등급: 분진·습기 환경은 IP54 이상 패널 설치

기기명	기호	역할	규격	선정 기준
CPU 모듈/본체	CPU	래더 프로그램 실행, 메모리 관리, I/O 갱신 주기 제어	스캔타임 0.1~100ms, 프로그램 용량 64KB~수MB	처리 속도, 지원 명령어 수, 통신 포트 수량
전원 모듈(PS)	PS	AC 상용전원을 DC 24V/5V 내부 전원으로 변환, 과부하 보호	AC 100~240V 입력, DC 24V 2~10A 출력	전체 모듈 소비 전류 합산 + 20% 여유
디지털 입력(DI)	DI/X	버튼, 리미트 스위치, 근접센서, 광전센서 신호 수신	DC 24V 싱크/소스, 8·16·32점	입력 전압 방식(싱크/소스), 응답 시간
디지털 출력(DO)	DO/Y	접촉기, 솔레노이드, 표시등, 버저 구동 신호 출력	릴레이 출력(AC 250V) 또는 TR 출력(DC 24V)	부하 종류(AC/DC), 부하 전류, 개폐 수명
아날로그 입력(AI)	AI	압력·온도·유량 센서의 4~20mA 또는 0~10V 신호 처리	분해능 12~16bit, 4~8채널	신호 범위(전류/전압), 분해능, 절연 여부
통신 모듈	COM	상위 시스템(SCADA, HMI), 필드버스 기기와 데이터 교환	EtherNet/IP, PROFIBUS, CC-Link, RS-485	상위 시스템 프로토콜 일치 여부, 전송 속도

07 / 동작 원리

PLC 동작 원리 단계별 해설 — 스캔 사이클 완전 분석

PLC 스캔 사이클(Scan Cycle)은 PLC가 전원 투입 후 프로그램을 반복 실행하는 기본 동작 단위입니다. 입력 읽기(Input Refresh) → 프로그램 실행(Program Execution) → 출력 쓰기(Output Refresh) → 내부 처리(Internal Processing)의 4단계가 무한 반복되며, 이 한 주기를 스캔 타임이라 합니다. 모듈형과 컴팩트형 모두 동일한 스캔 사이클로 동작하지만, 모듈형은 내부 버스를 통해 다수의 모듈과 데이터를 교환하므로 I/O 점수가 많아질수록 스캔 타임이 증가할 수 있습니다. 스캔 타임은 일반 설비 기준 5~20ms가 일반적이며, 고속 포지셔닝 제어는 1ms 이하가 필요합니다.

전원 투입 및 초기화

AC 전원이 투입되면 전원 모듈(또는 내장 전원)이 DC 24V를 생성하고, CPU가 자기 진단을 실행합니다. 프로그램 메모리(ROM/EEPROM)와 데이터 메모리(RAM)를 초기화하며, I/O 모듈의 인식 여부를 확인합니다. 이상이 없으면 READY LED가 점등되고 RUN 상태로 전환됩니다. 초기화 실패 시 ERROR LED가 점등되고 자기 진단 에러 코드를 표시합니다.

입력 리프레시(Input Refresh) — DI 상태 읽기

스캔 사이클 첫 번째 단계로, 모든 DI/AI 모듈의 현재 상태를 한꺼번에 읽어 입력 이미지 메모리(Input Image Memory)에 저장합니다. 이 과정에서 물리적 입력 단자의 신호가 PLC 내부 레지스터에 복사되며, 이 복사본이 프로그램 실행 중 참조됩니다. 입력 리프레시 중 발생한 신호 변화는 다음 스캔 사이클에 반영되므로, 스캔 타임보다 짧은 펄스 신호는 감지되지 않을 수 있습니다. 이런 경우 고속 카운터 모듈을 별도로 사용해야 합니다.

프로그램 실행(Program Execution) — 래더 연산

입력 이미지 메모리를 참조하여 래더 다이어그램(또는 FBD, ST 등) 프로그램을 좌측에서 우측, 상단에서 하단 방향으로 순차 실행합니다. 접점 조건이 성립하면 코일을 구동하거나 데이터를 연산하여 출력 이미지 메모리(Output Image Memory)에 결과를 기록합니다. 타이머·카운터·산술연산 명령이 포함된 경우 각 명령의 처리 시간이 스캔 타임에 가산됩니다. 프로그램 용량이 클수록 스캔 타임이 길어지므로 불필요한 명령어 최적화가 중요합니다.

출력 리프레시(Output Refresh) — DO 신호 출력

프로그램 실행 결과가 저장된 출력 이미지 메모리의 내용을 실제 DO/AO 모듈 단자에 한꺼번에 출력합니다. 이 시점에 모터 접촉기, 솔레노이드 밸브, 인버터 등 외부 부하가 실제로 동작합니다. 모듈형 PLC는 증설 베이스의 출력 모듈도 이 단계에서 동시에 갱신되며, 컴팩트형은 본체 DO 단자와 증설 유닛이 동기적으로 갱신됩니다. 출력 신호의 응답 지연은 스캔 타임과 출력 모듈 응답 시간의 합으로 결정됩니다.

내부 처리 및 통신 — 다음 스캔 준비

출력 리프레시 후 CPU는 자기 진단, 통신 모듈 데이터 교환, 특수 기능 모듈 처리, 워치독 타이머 갱신 등 내부 처리를 수행합니다. 이 단계에서 HMI, SCADA 시스템과의 통신 데이터가 갱신되며, 원격 I/O 모듈의 데이터도 이 단계에서 처리됩니다. 내부 처리가 완료되면 다시 입력 리프레시 단계로 돌아가 다음 스캔을 시작합니다. 워치독 타이머 설정 시간(통상 200ms)을 초과해 스캔이 완료되지 않으면 CPU가 자동 정지되어 설비를 보호합니다.

0ms: 입력 리프레시 시작 — 모든 DI 신호 읽기

전체 DI 점수를 입력 이미지 메모리로 복사. 기동 버튼 X0 = ON 상태 저장.

1~8ms: 프로그램 래더 실행 — X0 접점 성립 → MC 코일 여자

래더 연산 결과 Y0(MC) = ON이 출력 이미지 메모리에 기록됨. 자기유지 회로 동작.

9ms: 출력 리프레시 — Y0 단자 ON 출력, MC 투입

Y0 단자에 DC 24V 출력 → 접촉기 MC 코일 여자 → 주접점 투입 → 모터 기동.

10ms~: 정상 운전 — 스캔 사이클 반복

10ms 주기로 스캔 반복. 정지 버튼 또는 과부하 계전기 신호 시 즉시 정지 처리.

📋 KEC 232.10: 제어 기기의 전원 공급 기준

KEC 232에 따라 PLC 제어 시스템의 전원 공급 회로는 주회로와 독립된 분기 회로로 구성해야 하며, 과전류 차단기로 보호해야 합니다. PLC 전원 모듈에는 과전류, 단락, 전압 강하 시 자동으로 출력을 차단하는 보호 기능이 내장되어야 하며, 접지 저항은 100Ω 이하(3종 접지)로 유지해야 합니다. 위반 시 PLC 오동작으로 인한 설비 사고로 이어질 수 있으며, 전기안전관리법에 따른 정기 검사 시 지적 사항이 됩니다. 실무에서는 PLC 전원 공급 전용 UPS(무정전 전원 장치)를 추가 설치하여 순간 정전 시에도 제어 신호를 유지하는 구성을 권장합니다.

08 / KEC 기준

현장 실무 포인트 — 선정 실수 예방과 운영 최적화

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I/O 점수 산정 — 여유 20~30% 원칙

현재 필요한 I/O 점수를 정확히 산출한 뒤 반드시 20~30%의 여유 점수를 추가합니다. 예를 들어 현재 DI 40점, DO 30점이 필요하다면 최소 DI 52점, DO 39점 이상의 PLC를 선정해야 합니다. 이 여유분은 설계 변경, 센서 추가, 비상 정지 신호 추가 등에 대비한 최소 안전 마진입니다.

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확장 계획 3~5년 시뮬레이션

PLC 선정 전 반드시 3~5년 이내 설비 증설 계획을 경영진·생산팀과 협의하여 확인합니다. 설비 증설 시 추가될 I/O 점수를 추정하고, 컴팩트형의 최대 한계를 초과할 가능성이 있으면 모듈형을 선택합니다. 이 협의 내용은 문서화하여 설계 근거 자료로 보관하면 향후 설비 변경 시 유용하게 활용됩니다.

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싱크/소스 방식 사전 확인 필수

PLC 선정 후 입력 모듈의 싱크(Sink, NPN 호환) 또는 소스(Source, PNP 호환) 방식을 반드시 확인하고, 현장 센서의 타입과 일치하는지 검토해야 합니다. 방식이 맞지 않으면 입력이 전혀 인식되지 않거나 회로가 손상됩니다. 기존 현장에 설치된 센서 타입이 혼재할 경우 싱크/소스 전환 가능한 유니버설 입력 모듈 선정을 권장합니다.

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아날로그 신호 케이블 포설 규칙

AI/AO 아날로그 신호 케이블은 동력 케이블(모터, 인버터 배선)과 반드시 30cm 이상 이격하여 별도 트레이 또는 배관으로 포설합니다. 함께 포설 시 동력 케이블의 유도 노이즈가 아날로그 신호에 중첩되어 측정값 오류가 발생합니다. 실드 케이블을 사용하고 실드는 PLC 측 단자에만 접지(단측 접지)하는 것이 원칙입니다.

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전원 모듈 용량 계산 공식

전원 모듈 선정 시 연결된 모든 I/O 모듈의 소비 전류 합계를 제조사 카탈로그에서 확인하고, 이 합계의 120% 이상 용량의 전원 모듈을 선정합니다. 예를 들어 모든 모듈 소비 전류 합이 4.5A라면 최소 5.4A 이상 용량을 선정해야 합니다. 전원 용량 부족 시 PLC가 부팅은 되지만 특정 모듈이 인식되지 않는 간헐적 오류가 발생합니다.

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유지보수 접근성 — 패널 설계 단계 고려

모듈형 PLC의 최대 장점인 모듈 교체 편의성을 살리려면 제어 패널 설계 단계에서 각 모듈에 충분한 작업 공간(전면 최소 700mm 이상)을 확보해야 합니다. 모듈 전면 커넥터 분리 공간이 없으면 현장에서 전선을 전부 제거해야 하는 상황이 발생합니다. 컴팩트형은 본체 단자가 고정이므로 열 방출 여유 공간(본체 위아래 50mm 이상)과 배선 작업 공간만 확보하면 됩니다.

10 / 시험 포인트

전기기술사 빈출 포인트 — PLC 타입 비교·선정

전기기술사 시험에서 PLC 관련 문제는 서술형(125점 배점)에서 꾸준히 출제되며, 최근에는 스마트 팩토리·산업 자동화 트렌드와 연계된 출제 빈도가 높아지고 있습니다. 핵심 출제 유형은 모듈형과 컴팩트형의 비교·장단점 서술, 설비 규모별 선정 근거 제시, I/O 점수 계산과 모듈 구성 설계, KEC 232 접지 및 보호 방식 적용이 대표적입니다. 단순 개념 암기보다는 설비 사례를 들어 선정 근거를 논리적으로 서술하는 답안이 높은 점수를 받습니다.

모듈형 vs 컴팩트형 비교: 두 타입의 구조적 차이(일체형 vs 분리형), I/O 확장 방식, 초기 비용·유지 비용·TCO 비교를 서술하는 문제가 빈출입니다. 답안에는 I/O 점수 500점 기준을 전환점으로 제시하고, 설비 수명 10년 기준 TCO 분석을 포함하면 고득점에 유리합니다.
PLC 스캔 사이클 4단계: 입력 리프레시 → 프로그램 실행 → 출력 리프레시 → 내부 처리의 4단계 순서와 각 단계의 역할을 묻는 문제가 자주 출제됩니다. 스캔 타임의 정의(한 사이클 완료 시간, 통상 1~20ms)와 고속 제어 시 주의사항도 함께 기술해야 합니다.
KEC 232 접지 방식: PLC와 인버터의 접지 분리 방법, 아날로그 케이블 실드 단측 접지 원칙, 접지 저항 기준(100Ω 이하)을 묻는 문제가 빈출입니다. '왜 분리 접지가 필요한가'에 대한 노이즈 유입 메커니즘 설명도 포함해야 합니다.
I/O 점수 계산 설계: 주어진 설비 사양(센서 수, 액추에이터 수, 아날로그 신호 수)에서 필요 I/O 점수를 계산하고 여유 점수 포함 PLC 사양을 도출하는 계산형 문제입니다. DI·DO·AI·AO를 구분하고 여유율 20~30%를 명시하는 것이 채점 포인트입니다.
PLC 프로그래밍 언어 IEC 61131-3: LD(래더 다이어그램), FBD(기능 블록 다이어그램), ST(구조화 텍스트), IL(명령어 목록), SFC(순차 기능 챠트)의 5가지 언어 종류와 각각의 적합 용도를 비교하는 문제가 출제됩니다. 래더 다이어그램이 전기 기술자에게 직관적인 이유와 SFC가 순서 제어에 유리한 이유도 서술할 수 있어야 합니다.

11 / FAQ

자주 묻는 질문

모듈형 PLC가 유지보수 측면에서 압도적으로 유리합니다. 고장 발생 시 해당 모듈만 교체하면 되기 때문에 교체 시간이 수십 분 이내로 단축됩니다. 컴팩트형은 CPU나 I/O 회로가 고장 나면 본체 전체를 교체해야 하므로 재배선과 프로그램 이식 작업이 필요합니다. 특히 24시간 연속 가동하는 생산 설비라면 설비 중지 시간(Downtime)을 최소화하기 위해 모듈형이 필수적이며, 주요 모듈의 예비품(Spare Part)을 창고에 상시 보유하면 수 분 내 복구가 가능합니다.

I/O 점수 계산은 설비의 모든 입력 기기(버튼, 센서, 리밋 스위치, 비상 정지 등)와 출력 기기(접촉기, 밸브, 표시등, 버저 등)를 빠짐없이 목록화하는 것부터 시작합니다. 디지털 입력(DI), 디지털 출력(DO), 아날로그 입력(AI), 아날로그 출력(AO)을 각각 분류하여 합산하고, 이 합계에 20~30%를 추가한 값을 기준으로 PLC를 선정합니다. 예를 들어 DI 50점, DO 40점, AI 8점, AO 4점이 필요하다면 여유율 25% 포함 시 DI 63점, DO 50점, AI 10점, AO 5점 이상을 처리할 수 있는 PLC가 필요합니다. 여유율 20~30%는 설계 변경, 기능 추가, 안전 신호 증가를 대비한 최소 여유분으로, 실무에서 이를 무시하면 6개월~1년 내에 I/O 부족을 경험하는 경우가 빈번합니다.

먼저 해당 컴팩트형 PLC의 증설 유닛 연결 가능 여부와 최대 증설 한계를 제조사 카탈로그에서 확인합니다. 대부분의 컴팩트형은 같은 제조사의 증설 유닛을 2~7개 연결할 수 있어 최대 128~256점까지 확장이 가능합니다. 만약 증설 한계를 초과할 것으로 예상된다면, 상위 모델의 컴팩트형으로 교체하거나 모듈형 PLC 시스템으로 마이그레이션해야 합니다. 기존 프로그램은 동일 제조사 제품이면 대부분 이식 가능하지만, 타 제조사 모델로 변경 시 주소 체계 변환 등 상당한 재작업이 필요하므로 애초에 확장 계획을 고려한 선정이 최선입니다.

인버터(VFD)는 PWM 스위칭 방식으로 동작하면서 수십 kHz에서 수 MHz의 고주파 전자기 노이즈를 발생시키며, 이 노이즈가 PLC 전원 라인이나 입력 신호 라인을 통해 유입되면 오동작이 발생합니다. 해결책의 첫 번째는 접지 분리입니다. PLC 접지와 인버터 접지를 반드시 별도 경로로 분리하고, 가급적 독립 접지봉에 각각 연결합니다. 두 번째는 인버터와 PLC 제어 패널 사이에 전자기 차폐(실드 격벽)를 설치하거나, 인버터 전원 입력에 노이즈 필터(EMI 필터)를 추가합니다. 세 번째로 PLC 입력 신호 케이블이 인버터 출력 케이블(모터 배선)과 함께 포설되어 있다면 즉시 분리해야 합니다. 이 세 가지 조치로 대부분의 인버터-PLC 노이즈 문제가 해결됩니다.

전기기술사 PLC 비교 답안은 반드시 ①구조적 차이, ②확장성, ③비용 구조(TCO), ④유지보수, ⑤적용 설비 규모의 5개 항목을 표 형식으로 비교 서술하는 구조가 고득점에 유리합니다. 단순히 '모듈형은 확장이 좋고 컴팩트형은 저렴하다'는 수준이 아니라, I/O 500점 전환 기준, 10년 TCO 비교, KEC 232 접지 기준 연계, IEC 61131-3 프로그래밍 언어 적용 사례까지 서술하면 전문성이 드러나 높은 점수를 받을 수 있습니다. 마지막에는 반드시 '최적 선택의 결론'을 제시하는 형식으로 마무리하면 논리적 완결성이 높아집니다.

12 / 안전

PLC 설치·유지보수 작업 안전 수칙

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전원 차단 및 LOTO 절차 준수

PLC 배선·모듈 교체 작업 전 반드시 주 전원 차단 후 LOTO(잠금·표지 작업)를 실시해야 합니다. 전원 차단 후에도 PLC 내부 커패시터 방전 시간(5분 이상)을 기다린 후 작업을 시작해야 합니다. LOTO 없이 활선 상태에서 모듈을 교체하면 단락 사고와 감전 위험이 발생하며, 산업안전보건법 위반으로 처벌 대상이 됩니다.

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프로그램 변경 시 운전 정지 확인

온라인(Online) 프로그램 변경은 PLC가 RUN 상태에서도 가능하지만, 출력 코일이 즉시 동작하므로 반드시 연결된 모든 부하 기기가 정지된 상태를 확인한 후 실행해야 합니다. 특히 DO 출력 강제 ON/OFF 기능 사용 시 모터, 밸브 등 위험 기기가 갑자기 동작할 수 있어 주변 작업자에게 사전 경보를 발령해야 합니다. 프로그램 변경 후에는 반드시 시뮬레이션 또는 수동 테스트 모드에서 충분히 검증한 후 정상 운전에 투입합니다.

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정전기 방지 — ESD 예방 조치

PLC 모듈은 반도체 소자를 포함하므로 정전기(ESD: Electrostatic Discharge)에 매우 취약합니다. 모듈을 취급할 때는 반드시 정전기 방지 손목 밴드를 착용하고 접지된 금속 작업대에서 작업해야 합니다. 모듈 교체 후 남은 예비품은 반드시 정전기 방지 봉투에 보관하며, 고온·다습 환경이나 분진이 많은 현장에서 장기 보관 시 밀봉 방습제를 함께 넣어 보관합니다.

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설계 도면 및 프로그램 백업 관리

PLC 작업 전 반드시 현재 프로그램과 파라미터를 백업하고, 변경 이력을 날짜·내용·담당자를 포함하여 기록합니다. 백업 파일은 PLC 근처 PC와 별도 서버(또는 클라우드)에 이중으로 보관해야 합니다. 도면(계통도, 회로도, 배선도)도 최신 상태로 유지하지 않으면 비상 시 신속한 복구가 어려워지며, 현장과 도면의 불일치는 정기 검사 지적 사항이 됩니다.

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📝 업데이트 기록

2026년: 초안 작성 및 SVG 도면 4종 제작
2026년: KEC 2023 기준 반영
2026년: 현장 실무 팁 보완 및 TCO 비교 분석 추가

본 가이드는 교육 목적으로 작성되었습니다. 실제 설계·시공 시 KEC 최신 기준을 반드시 확인하십시오.
KEC 2023 / IEC 61131-3 / IEC 62061 / 2026년 기준

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