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.
![그림 1. 정밀 음향카메라 Fluke ii910](http://www.automation-world.co.kr/data/photos/www.hellot.net/202402/20240205/art_17070096658625_bc3289.jpg)
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.
![그림 2. Fluke ii9xx와 전통적인 초음파 진단장비의 비교](http://www.automation-world.co.kr/data/photos/www.hellot.net/202402/20240205/art_17070096681898_97c817.jpg)
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.
오토메이션월드 최재규 기자 |