[AW 2024 주목 솔루션] 소리 탐지를 화면으로?…설비 기체 결함까지 ‘순간포착’

2024.02.04 10:25:52

최재규 기자 mandt@hellot.net

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최근 산업 내에서 급속도로 구축되고 있는 자동화 설비는 주로 압축공기를 이용한다. 이에 기체류를 다루는 설비 및 배관이 구축되는데, 이때 설비 및 배관에서 누출되는 압축공기·스팀·가스 등 기체를 감지하는 것이 중요하다. 음향 카메라는 이 과정에서 중추적인 역할을 한다. 음향 카메라를 활용해 기체의 누출 위치 및 상황 파악이 가능하다. 여기서는 소리를 시각적으로 구현해 설비의 결함까지 순각포착하는 한국플루크의 음향카메라를 소개한다.

 

 

 

현재 산업 안에는 기술 하나만으로 각종 문제를 해결하는 ‘원스톱’ 기술에 대한 요구가 증가하고 있다. 단 하나의 핵심 기술로 여러 영역을 다루는 개념인데, 고도화된 효율성이 곧 산업 경쟁력인 시대에서 존재감이 부각되고 있다.

 

음향 카메라는 소리를 시각적으로 구현해 현황을 파악하는 데 기여하는 기술이다. 제조 분야에서는 제조 공정 및 설비의 상태를 파악하는 데 주로 활용되고 있다. 최근 산업 내에서 급속도로 구축되고 있는 자동화 설비는 주로 압축공기를 이용한다.

 

 

이에 기체류를 다루는 설비 및 배관이 구축되는데, 이때 설비 및 배관에서 누출되는 압축공기·스팀·가스 등 기체를 감지하는 것이 중요하다. 그러나 통상적으로 소음 수준이 높은 산업 현장에서 기체 누출을 감지하기에는 한계가 있다. 음향 카메라는 이 과정에서 중추적인 역할을 한다. 음향 카메라를 활용해 기체의 누출 위치 및 상황 파악이 가능하다.

 

사운드 사이트 기술 채택

 

플루크는 20kHz 이하의 가청 주파수 소리를 감지하는 음향 카메라를 산업에 제시한다. 특히 고압 기반 압축공기 가스 라인 및 전기 장비, 모터 등 설비에서 발생하는 20kHz 이상의 가청·비가청 소음을 감지해 카메라 화면으로 시각화한다. 이 기술이 바로 사운드 사이트(Sound Sight)다. 플루크 음향 카메라는 해당 기술을 핵심 토대로 채택했다.

 

사운드 사이트 기술은 9개의 마이크 센서를 기반으로 소리를 모은 후 소리파가 마이크에 도달하는 시간에 따라 소리의 위치를 표시하는 원리다. 이 기술을 통해 거품을 설비 곳곳에 발라 기체 누출을 파악한 후 일일이 위치를 표시하거나, 소리를 감지하는 센서를 통해 기체 누출을 감지하는 기존 방식에서 탈피할 수 있다.

음향 카메라를 이용하면 소리의 정보를 디지털 카메라에 내재화해 관리가 수월하다. 아울러 하나의 기기 형태로 설계돼 별도의 액세서리가 요구되지 않는다. 이 과정에서 의문이 생긴다. 현장 설비는 전체적으로 소음이 발생하는데 기체 누출의 소리만을 검출할 수 있는지에 대한 물음표다.

 

소리는 다양한 주파수가 섞여 발생하게 된다. 예를 들어, 배관에서 기체 누출이 발생하면 누출되는 소리의 주파수와 각종 설비의 주파수가 한 데 모인다. 이때 기체가 누출되면서 20~40kHz의 특정 주파수가 함께 생성되는데, 음향 카메라는 이 영역의 주파수만을 따로 분리해 기체 누출이 되는 위치를 파악하게 된다.

 

플루크 음향 카메라는 주파수 필터 기능을 적용해 사용자가 직접 주파수를 설정한 후 활용 가능한 점이 특징이다. 일반 사용자는 필터링 영역을 고정해 활용하고, 전문가는 음향 카메라에 탑재된 터치 디스플레이를 통해 미세 필터링 영역을 본인이 설정한 후 활용할 수 있다.

 

음향 카메라에 대한 또 다른 의구심은 반사되는 소리에 대한 감지가 가능한가라는 점이다. 소리는 주변으로 퍼지는 특성이 있기 때문에 정확한 위치 파악이 쉽지 않다. 플루크 음향 카메라는 작업자가 카메라를 통해 소리가 발생하는 대략적인 위치에 들어선 후 그 위치를 기반으로 명확한 세부 위치 탐지가 가능하다. 이에 소리의 반사는 음향 카메라에 대략적인 위치 파악에 단서를 제공하는 요소로 작용한다.

 

음향 카메라는 해당 특성을 통해 안전성 확보, 시간 절약, 비용 및 에너지 절감 등 효과를 도출한다. 이렇게 소음을 통해 설비의 손상을 탐지하는 플루크 음향 카메라는 7인치 터치 디스플레이, 전원 및 저장 버튼, 배터리 등 직관적인 형태로 설계됐다.

 

 

정밀 음향 카메라 ‘Fluke ii910’

 

플루크 음향 카메라 Fluke ii910은 최대 120m 거리에서 탐지가 가능하고, 최대 100kHz까지의 초음파를 탐지한다. 여기에 PDQ 부분방전 진단, LeakQ 누설 진단, 온오프라인 보고서 출력 등 기능이 담겨 설비 관리에 특화됐다.

 

Fluke ii910은 압축공기·스팀·진공·가스 등 기체 누출, 부분방전·코로나 등 전기 결함, 기계적 진동 및 결함 등 감지가 가능하다. 이와 더불어 기체를 이용하지 않는 설비거나, 손상이 미세해 누출 위치를 파악하기 힘든 경우 기체를 이용한 손상 테스트까지 수행한다. 이 모든 요소를 데이터화해 보고서로 출력하면 예측 누설량 및 가스·전기 손실 비용, 온실가스 발생량 등을 알 수 있다.

 

플루크 음향 카메라는 단순히 기체 누출을 측정하는 기존 기능을 확장해 전기·기계적 결함까지 측정하는 기능을 추가해 고도화 요소를 지속 이식하고 있다. 이를 통해 현재 각 현장 내 생산·전기·기계 등 전담팀을 가리지 않고 전방위적으로 활용되는 중이다.

 

헬로티 최재규 기자 |

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