Sink와 Source 방식 차이｜NPN·PNP 원리

Sink와 Source 방식 차이는 PLC와 센서 사이에서 전류를 공급하고 받아들이는 방향에 있습니다. Sink·Source의 기본 원리와 NPN·PNP 센서 출력, PLC 입력모듈의 COM 배선 관계를 알아봅니다.

Sink와 Source 방식 차이는 무엇일까?

PLC의 DC 입출력 회로에서 Sink와 Source는 전류가 어떤 방향으로 흐르며 어느 장치가 전류를 공급하거나 받아들이는지를 설명하는 개념입니다. Source는 부하나 상대 장치 쪽으로 전류를 공급하는 역할을 하고, Sink는 흐른 전류가 돌아오는 경로를 제공하는 역할로 이해할 수 있습니다. 일반적인 24V DC 제어회로에서는 전류가 +24V → 부하 또는 입력회로 → 0V 방향으로 흐르는 것으로 생각하면 구조를 파악하기 쉽습니다. 회로가 정상적으로 동작하려면 한쪽이 Source 역할을 하면 상대쪽에서는 Sink 역할을 해야 완전한 전류 경로가 만들어집니다. 이 개념은 PLC 입력모듈과 NPN·PNP 센서를 연결할 때 특히 중요합니다. 센서의 출력방식과 PLC 입력방식이 서로 맞지 않으면 센서가 정상적으로 동작해도 PLC 입력이 ON되지 않을 수 있습니다. 다만 제조사마다 Sinking Input, Sourcing Input 등의 표현 기준이 혼동될 수 있으므로 명칭만 외우기보다는 실제 회로도와 COM 단자의 전위를 확인해 전류 경로를 판단하는 것이 가장 정확합니다.

NPN 센서는 왜 Sink 출력이라고 할까?

NPN 센서는 일반적으로 출력이 ON되었을 때 출력단자를 0V 측으로 연결하여 외부 회로의 전류가 센서 방향으로 흘러 들어오도록 만드는 방식입니다. 이러한 이유로 NPN Open Collector 출력은 일반적으로 Sinking Output이라고 표현합니다. 대표적인 3선식 DC 센서를 예로 들면 Brown 선은 +24V, Blue 선은 0V, Black 선은 출력으로 사용하는 구성이 흔하지만 실제 색상과 배선은 제품의 데이터시트를 확인해야 합니다. 센서가 동작하면 내부 NPN Transistor가 ON되면서 출력선이 0V 측으로 연결되고 상대 장치에서 공급된 전류가 센서 출력단을 통해 0V 방향으로 흐릅니다. 따라서 NPN 센서와 연결되는 PLC 입력 측에서는 이에 맞는 Source 전류 경로가 구성되어야 합니다. NPN 센서는 근접센서와 포토센서 등 다양한 산업용 센서에서 사용되지만 NPN이라는 명칭 자체가 센서의 감지방식을 의미하는 것은 아닙니다. 센서 내부의 출력 Transistor 구성과 출력전류의 방향을 나타내는 개념이므로 PLC 입력모듈과 연결할 때는 출력회로 형식을 확인해야 합니다.

PNP 센서는 왜 Source 출력이라고 할까?

PNP 센서는 출력이 ON되었을 때 출력단자를 전원의 +측과 연결하여 상대 장치 쪽으로 전류를 공급하는 방식입니다. 따라서 일반적인 PNP Transistor 센서 출력은 Sourcing Output이라고 표현합니다. 24V DC PNP 센서가 동작하면 센서 출력선을 통해 +측에서 PLC 입력회로 방향으로 전류가 흐르고, PLC 입력회로를 통과한 전류가 0V로 돌아가는 경로가 만들어집니다. 이 경우 PLC 입력 측은 센서에서 공급된 전류를 받아 0V 방향으로 흘려보낼 수 있는 Sink 구조가 필요합니다. 산업현장에서 PNP 센서를 많이 사용하는 시스템도 있지만 지역과 설비, 장비 제조사의 설계방식에 따라 NPN 또는 PNP가 선택될 수 있으므로 어느 한 방식이 모든 환경에서 무조건 우수하다고 볼 수는 없습니다. 또한 PNP·NPN 센서와 PLC의 전원을 서로 다른 전원장치에서 공급하는 경우에는 기준전위와 절연구조를 함께 검토해야 합니다. 결국 PNP와 NPN을 구분할 때는 출력이 ON될 때 +전원을 공급하는지, 0V 방향으로 전류를 받아들이는지를 확인하는 것이 핵심입니다.

PLC 입력 COM은 NPN·PNP 배선과 어떤 관계가 있을까?

PLC 입력모듈에서 NPN·PNP 센서를 연결할 때 중요한 부분이 COM(Common) 단자의 구성입니다. 일반적인 개념으로 PNP Source 센서를 사용하는 경우에는 센서가 PLC 입력으로 +측 전류를 공급하므로 PLC 입력회로가 이를 0V 쪽으로 받아들이도록 COM을 구성합니다. 반대로 NPN Sink 센서를 사용하면 센서가 출력신호를 0V 방향으로 연결하므로 PLC 입력 측에서 +측 전류를 공급할 수 있는 구조가 필요합니다. 그러나 실제 COM 배선은 PLC 제조사와 입력모듈의 회로 형식에 따라 달라질 수 있으며 일부 입력모듈은 Sink와 Source 양쪽 구성을 지원하기도 합니다. 따라서 NPN이면 COM은 무조건 이렇게 연결한다는 식으로 배선방법을 단순 암기하는 것은 위험합니다. 반드시 PLC 입력모듈과 센서의 Wiring Diagram을 함께 확인하고 전류가 +24V에서 0V까지 완전한 경로를 형성하는지 판단해야 합니다. 특히 잘못된 전원 극성이나 정격을 초과한 배선은 센서와 PLC 모듈의 손상으로 이어질 수 있습니다. Sink·Source의 핵심은 배선 색상을 외우는 것이 아니라 전류의 공급과 귀환 경로를 이해하는 것입니다.