설비의 높은 신뢰성과 원가 절감 효과 열화상 카메라 FLIR A310
무인변전시설 운영을 위한 설비 모니터링용과
아동의 안전을 보호하는 열화상 경보 시스템으로 사용
전력 산업은 점차 시설의 노후화로 정전이나 전압 강하 등의 위험에 처해 있다.
송전 전압이 낮아지면 전등의 밝기가 감소되고 전동기 등 각종 전력 기구의 출력이 약해 질 뿐 아니라 반도체 제조나 석유/정밀 화학 공업 등 첨단 설비의 경우 가동정지로 인하여 막대한 피해를 입을 수도 있다. 또한 예상하지 못했던 정비나 고장 수리 등에 따른 비용도 부담하게 된다. 플리어 시스템즈 사의 적외선 열화상 카메라와 자동화 소프트웨어는 설비의 임박한 고장과 보안 문제를 시간과 장소에 관계없이 주야간 무인 원격 모니터링을 가능하게 한다.
또한 공항의 체크인 장소는 그리 위험해 보이지 않지만, 실제로는 생각보다 더 위험한 곳이다. 매년 전 세계에서 여러 명의 어린이가 부모가 보지 못하는 사이에 화물 컨베이어의 고무 플랩 안으로 숨어 들어가는 사고가 발생한다. 이런 경우 아동이 놀라는 것은 물론, 컨베이어 장치의 구동부에 의하여 어린이가 심한 부상을 입을 위험이 있다. 열화상 카메라 설치로 아동의 안전을 보호하고 있는 터키 이스탄불의 사비하 괵첸 공항 수하물 취급 지역의 설비 사례를 소개한다.
고장의 원인과 영향
전력 송전망은 노후된 인프라와 변전소 등 핵심시설의 상태를 모니터하는 자동 시설의 부족으로 정전과 제한 송전의 위험이 크게 높아지고 있다.
예를 들면 변압기의 누출이나 내부 절연의 파괴는 변압기의 과열과 그에 따른 고장을 초래한다. 그러나 대부분의 변전시설에는 이러한 문제를 사전에 발견할 수 있는 자동온도 감지시스템이 설치되어 있지 않는 실정이다.
그 원인이 무엇이든 변전시설의 장애는 광범위한 시설에 매우 큰 영향을 초래하게 되는 것이다. 그 정전사고로 인하여 광범위한 지역의 은행, 보안 시스템, 생산 공장, 식품 저장, 통신망, 교통관제 시스템 등이 완전히 마비될 수도 있다. 이런 사고가 발생하는 경우 전력회사는 막대한 손실과 피해를 입게 되며 시설 복구를 위하여 막대한 비용을 지출하게 된다.
수익성을 높여주는 적외선 카메라
적외선 열화상 기술을 사용하여 변전소의 신뢰성과 보안을 확보할 수 있다. 전력 산업에서는 이미 오래 전부터 변전설비를 모니터하기 위하여 휴대용 적외선 카메라를 사용해 오고 있었지만 이제는 고정 설치형의 적외선 카메라 시스템으로 교체해 나가고 있다.
자동화된 적외선 카메라와 혁신적인 소프트웨어를 바탕으로 플리어 시스템즈 사에서는 변전소에서 고장이 발생할 염려가 있는 장비를 조기에 발견하고 경보해주는 모니터링 시스템을 개발했다.
문제발생 미리 예측 생산성 손실 막아
이 시스템은 최첨단 센서기술과 측정기술, 제어방법 및 디지털 통신을 사용하여 구현된 것이다. 또한 이 시스템은 문제를 미리 예측하고 감지하며 또한 신속하게 대응할 수 있으므로 정비 비용을 절감하고 고장을 방지하며 정전과 생산성의 손실을 막을 수 있다.
예를 들어 미국의 한 전력회사에서는 적외선 카메라 모니터링 시스템을 사용하여 변전소에 설치된 변압기에서 과열된 부심 로드를 발견하고 ,000의 비용으로 수리할 수 있었다. 이 회사에서 적외선 카메라를 설치하기 전에 그 이전에 발생하였던 동일한 고장은 ,000,000 이상의 피해를 초래하였다.
변전시설에서 온도 상승을 모니터하여 고장 발생 가능성을 미리 발견할 수 있는 주요 방비에는 다음과 같은 것이 있다.
변압기(오일 레벨과 펌프 작동)
부하 탭 전환기(오일 레벨, 기타 내부 문제)
절연 부싱(오일 레벨과 접속 불량)
단독 애자(Standoff insulator), (습기, 오염, 열화)
피뢰장치(산화금속 디스크의 열화)
회로차단기(오일 또는 SF6 가스의 누출)
기계적 단로(접속 불량, 오염)
제어반(팬, 펌프 기타 장치의 마모와 손상)
배터리
적외선 카메라는 이러한 장치의 온도 상승을 조기에 감지하여 예방정비 작업을 실시할 수 있도록 함으로써 불의의 정전 사태와 장비의 고장을 방지할 수 있게 한다.
적외선 열화상 측정의 원리
적외선 열화상 측정의 첫째 원리는 대부분의 구성품이 고장 나기 전에 온도가 높아진다는 것이다.
두 번째는 모든 물체는 육안으로는 볼 수 없는 적외선을 방사한다.
세 번째는 적외선 카메라가 적외선을 선명한 이미지로 변환하여 온도를 측정할 수 있도록 해준다는 것이다.
이 비접촉식 온도 데이터는 실시간 기반으로 모니터 화면으로 볼 수 있으며 디지털 저장장치로 전송하여 이후에 자세하게 분석할 수 있다.
적외선 열화상 카메라는 조명이 필요 없으며 온도가 높은 부분을 발견하여 과열되거나 절연이 파괴되어 고장이 발생하기 전에 조치를 취할 수 있도록 해 준다. 적외선 카메라는 전천후 하우징 내에 수납되어 있으며 팬/핀트 구동장치를 사용하여 변전시설에서 넓은 범위를 커버할 수 있다.
다양한 초점길이 적외선 렌즈 공급
플리어 시스템즈사는 다양한 초점길이를 가진 각종 적외선 렌즈를 개발 공급하고 있다. 적외선 카메라야 말로 날씨와 장소에 관계없이 지속적으로 변전시설 전체를 모니터링할 수 하는데 적합한 시스템이다.
플리어 시스템즈 사의 적외선 카메라는 전기 장비와 주변 배경 (하늘, 구름 등) 사이의 열신호의 차이를 식별할 수 있으며 서로 근접한 구성품이나 부품 사이의 온도를 서로 비교할 수 있다.
논리회로, 메모리, 데이터 통신 기능을 내장하여 사용자가 입력하는 설정에 따라 이미지 내의 온도를 비교하고 그 데이터를 중앙 제어국으로 전송하여 추세 분석, 경보 발신, 예외 보고서 작성 등에 활용할 수 있다.
뿐만 아니라 멀리 떨어진 사무실에 있는 시설관리인에게 e-mail 메시지를 통하여 이상 상태를 통지할 수도 있다. 따라서 무인 변전시설 운영을 위한 설비 모니터링에 이상적인 장비이다.
대표적인 시스템의 구성
플리어 시스템즈와 여러 자동화 시스템 사업 파트너들은 고객 맞춤화된 열화상 장비와 비 접촉식 온도측정 시스템을 각종 변전시설에 공급하고 있다.
이 시스템은 현장 순찰, 장치의 온도 관찰, 그리고 침입자 감시 등의 임무를 무인으로 수행하고 있다. 비디오 이미지와 그 온도 데이터는 이더넷, 무선 통신 또는 광섬유 케이블과 인터페이스를 통하여 중앙 통제실로 전송된다.
앞 페이지에 있는 그림은 플리어 A130적외선 카메라를 사용하는 변전소 모니터링 시스템의 대표적인 보기이다. 이러한 종류의 시스템은 전세계 변전소에 널리 설치 허용되고 있다. 이 시스템 중에서 가장 최신 버전은 핵심 장비와 지역에 대하여 시간 소인이 찍힌 3D 열화상 모델링을 제공할 수 있다.
터키 이스탄불의 사비하 괵첸 공항 수하물 취급지역에 열화상 경보 시스템 설치
터키 이스탄불의 사비하 괵첸 공항에서는 수하물 취급 지역에 사람이 들어가면 즉시 컨베이어를 자동 정지시킬 수 있도록 열화상 카메라를 설치하였다.
이 안전 시스템은 네 대의 FLIR A310 열화상 카메라를 사용하고 있으며, 각 카메라는 체크인 구역에서 수하물 취급장으로 들어 오는 컨베이어 두 대씩을 감시한다. 또한 각 열화상 카메라 마다 네 개 씩의 중요 감시 대상 지역이 설정되어 있다. 설정 기준 온도는 31℃이지만, 주요 감시 대상 지역에서 작은 부분만 이 온도를 넘을 경우에는 경보가 울리지 않도록 설정되어 있다. 즉, 대략 20% 이상의 면적에서 온도가 이 기준값을 넘을 때만 경보가 울린다.
경보가 울리면 해당 구역의 열화상이 자동적으로 통제실 모니터에 나타나며 또한 공항 관리자들에게 자동적으로 이메일로 전송된다. 그러므로 공항 안전 관계자들은 해당 구역에 사람이 들어왔는지 또는 수하물뿐인지 즉시 확인할 수 있다.
어린이가 수하물 취급 구역에 들어와서 경보가 울리면 즉시 컨베이어를 정지시켜 어린이를 보호하고 어린이 또는 사람이 아니라 온도가 높은 수하물일 경우 경보를 해제하고 컨베이어를 다시 가동한다. 그러므로 오·경보가 작동되더라도 업무에 지장을 주지 않는다.
오·경보 발생 가능성 감소
기온이 30℃를 넘는 더운 날씨에 짐을 햇볕 아래 두면 온도가 비정상적으로 높아질 수 있으며 그런 짐에 의하여 경보가 울릴 수 있다. 하지만 세부적인 조정을 통하여 경보가 오동작하는 비율을 거의 제로로 낮추었다. 현장 시험 결과 사람이 컨베이어 벨트가 있는 구역으로 들어오면 자동 온도측정에 의하여 경보가 울리고 컨베이어가 즉시 정지된다.
이 시험에서 감시대상 면적의 일정 비율 이상에서 높은 온도가 감지되면, 예를 들어 팔을 휘두르는 동작에 의하여 고온이 감지되면 경보가 울린다.
수하물은 온도가 설정 온도보다 더 높더라도 경보를 울리지 않는다. 감시대상 면적에서 온도가 높은 부분의 비율이 너무 작기 때문이다.
경보가 울리면 컨베이어 벨트 자동 정지
FLIR A310 열화상 카메라는 선명한 화상과 정확한 온도 측정값을 제공하여 컨베이어 벨트를 타고 사람이 수하물 취급구역에 들어오는 것을 정확하게 감지할 수 있게 하고 오·경보가 울리는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 안전 시스템에는 열화상 카메라가 최고의 기술이라는 평가다.
터키 이스탄불의 사비하 괵첸 국제공항의 수하물 운반용 컨베이어 벨트의 안전관리 시스템에 사용되고 있는 FLIR A310 열화상 카메라는 비냉각식 마이크로볼로미터 디텍터를 사용하여 320×240 픽셀의 이미지를 0.05℃의 온도측정 정확도로 제공한다.
두 대의 컨베이어를 한 대의 카메라로 감시하기 위해서는 광각렌즈가 필수적이다. 디지털 출력이 제공되므로 경보가 울리면 컨베이어 벨트를 자동적으로 정지시킬 수도 있다.
그리고 FLIR가 제공하는 FLIR IR Monitor 소프트웨어의 우수한 성능도 열화상 카메라에 크게 도움을 준다. 이 소프트웨어를 사용하여 시스템을 쉽게 정밀 조절할 수 있으므로 감지 성능을 저하시키지 않으면서 오·경보를 방지할 수 있다.
플리어 시스템즈 사의 열화상 카메라는 열화상 화질이 우수하고 다양한 광학적 선택 옵션, 대리점의 기술지원 능력 확보 등 사용이 간편하면서도 강력한 기능을 제공 각종 소프트웨어 패키지를 확보하고 있다. 그리고 컨베이어 벨트 제어장치와 쉽게 연결 제 할 수 있도록 해주는 다양한 연결 방식을 갖추고 있다. 따라서 자동화 시스템을 위한 패키지 제공에 있어서 설치부터 시스템 조정 설정까지 기술적인 작업 전반을 지원해 주고 있다.
출처 | 플리어시스템코리아(www.flir.com)
기업 단신
플리어시스템, 에볼라 바이러스 고열 측정
적외선 열화상 카메라 Exx모델 지원
혈액, 침, 땀 등을 통해 감염되는 에볼라 바이러스의 확산을 막으려면 비접촉 방식으로 고열을 잴 필요가 있으므로 적외선 열화상 카메라가 유용하게 쓰인다.
전 세계적으로 공포가 확산이 되고 있는 ‘에볼라 바이러스’ 의 확산 방지를 위해 정부 무상원조 전담기관인 한국국제협력단(코이카ㆍKOICA)은 발병 사태의 발원지로 추정되는 서아프리카 기니에 플리어시스템 열화상 카메라 등의 장비를 13만달러 어치를 사 지원할 계획이라고 밝혔다.
플리어시스템은 이번에 지원되는 적외선 열화상 카메라가 Exx시리즈 모델이라고 밝혔다.
Exx시리즈는 무게가 880g에 불과한 경량 디자인으로 탁월한 성능을 발휘한다. 새로운 사용자 인터페이스와 키패드로 사용 편의성을 더욱 높였다. MSX, 자동 방향, Wi-Fi 및 MeterLink 연결 지원 등 동급 최고의 성능을 자랑한다.
특히 레이저 포인터를 이용하여 열화상 내에 실제 물체의 온열점 또는 냉점 표시가 가능해 더욱 쉽고 빠르게 온도를 측정할 수 있다는 장점을 보유하고 있는 제품이다. 이처럼 기존 열화상 카메라는 산업분야에서 주로 이용되어 왔지만, 신종플루나 에볼라 바이러스 같은 전염성 질병 예방진단 등의 분야에도 유용한 도구로 인식되고 있으며, 활용사례가 점차적으로 확대되고 있다.
서아프리카 기니에 지원되는 FLIR Systems(플리어시스템)의 Exx시리즈의 해상도는 160X120에서 320X240픽셀사이로 제공되며, 제품명에 따라 해상도는 달라진다.
