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기획특집 <특집: 공정 자동화 분야의 무선 기술 최신 동향> 고도의 보안을 실현하는 ISL 2 무선 가스 감지 시스템

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작성자 댓글 0건 조회 397회 작성일 21-09-03 10:51

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사진 1. 표준 제품 



 

서론

여기에서는 보급기에 들어선 무선 계장에 초점을 두고 한층 더 고도의 보안을 담보하고 실현할 수 있는 ISL 2 무선 가스 감지 시스템을 소개하고자 한다.


사회 정세의 변화(베이비붐 세대의 증가, 노동 인구의 감소)에 대응하기 위하여 대량 퇴직, 노동 인구의 감소)에 대응할 수 있도록 기기의 IoT화/아날로그 레거시로부터의 탈피에 일조하는 두 가지 가스 감지기인 Dräger GS 01(적외선식 탄화수소계 가연성 가스 감지기) 및 Dräger Polytron 6100 EC WL(무선 전기 화학식 산소/독성 가스 감지기)에 관하여 소개한다.


이 기종들은 모두 ISA100.11a 규격의 무선 가스 탐지기이며, 전원의 무선화를 실현하는 장수명 배터리(약 2년)의 탑재가 가능하다. 또한, 일본 국내 방폭 인증(본질 안전) 취득 업체이다.


Dräger GS01 (적외선식 탄화수소계 가연성 가스 감지기)

Dräger GS01은 초저전력 적외선 3파장형(싱글 빔 트리플 IR) 센서이며, 폭발 원인 중 하나인 탄화수소계 가스의 누설을 감지하여 상위 시스템으로 전송한다. 적외선 방식이면서 2년이라는 평균 배터리 수명을 실현하였으며 일반 가스 센서에 필수적인 교정이 전혀 필요 없다. (※ 고압 가스 보안 법령 하에서는 매년 교정 작업이 필요) 북극부터 열대 지역에서까지 사용할 수 내환경성과 높은 안정성/신뢰성 등의 독특한 특징이 있다.


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사진 2. 원격 연장 안테나 타입




(1) MEMS 기술의 채용

Dräger GS01의 핵심 기술은 MEMS(Micro electro mechanical system -마이크로 전자 기계 시스템-)의 채용에 있다. 초저전력의 실현, 탐지 시스템의 높은 신뢰성과 안정성, 외부/내적 요인에 의한 보정 능력, 센서의 빠른 응답 속도, 평생 교정이 필요 없는 센서에 중요한 의미를 갖는다. 잘 열화되지 않는 실리콘 칩 MEMS는 미세 전력으로 구동할 수 있으며 일반적인 적외선 센서에 필요한 50~10W의 전력을 5mW까지 감소하여 배터리 수명 2년을 실현하였다. 또한, 사용하는 일회용 리튬 배터리도 제조사 지정이긴 하지만 상용 D셀 타입(3.6V)을 2개 사용하여 범용성을 갖추면서 고액의 전지 교환 비용에 대한 이미지를 불식시켰다. 


또한, MEMS는 일반 적외선 센서의 광학 필터 기능을 가짐과 동시에 적외선 램프에서 방사하는 싱글 빔을 집약하여 3파장으로 분산하는 기능도 함께 갖추었다. 한 가지는 가연성 가스가 빛을 흡수하는 3.3㎛의 파장대로 분할하여 감지부에, 그리고 2파장은 참조용으로 감지부로 보낸다. 가스가 존재할 수 있는 상태와 존재하지 않는 참조용 파장대로의 전환 주기는 1초에 1,000 주기(㎑)로 매우 높다. 이 적외선 3파장형(싱글 빔 트리플 IR)이 외적/내적 요인에 의한 높은 드리프트 보정 능력과 감지 시스템의 높은 신뢰성과 안정성을 실현하였다.


(2) 내환경성과 신뢰성

Dräger GS01은 히터를 장착함으로써 센서실 내의 온도를 일정하게 유지하면서 결로를 방지하는 기능을 가진다. 이에 따라 북극에서 열대 지역까지 폭넓은 영역에서의 사용이 가능하다. 또한, 일반 적외선 센서에서 사용하는 광학 필터 대신에 MEMS를 채택하여 평생 드리프트±3% LEL 이하를 실현하였다. 열악한 환경에서 현장 작업의 한계를 없애는 데 성공했다. 신속하게 북해 유전의 오프쇼어 플랫폼에 채용된 것도 이 내환경성과 MEMS 채용에 의한 현장 작업의 감소 등 독특한 특징이 관건이었다.


(3) 세계 최초 ISL 2 무선 가스 감지 시스템 도입 사례

이 기기는 세계 최초의 ISL 2 무선 가스 감지 시스템의 도입 사례로 2016년 노르웨이의 석유 대기업 Statoil(현 Equinor ASA)의 칼룬보르 정제소 확장 공사 프로젝트에 납품한 실적이 있다. 노르웨이는 북위 70도에 위치하며 일본보다 훨씬 고위도에서의 채용도 가능한 내환경성 수준을 증명하였다.


약 20억 엔이었던 초기 비용의 계산이 무선 계측을 채용함으로써 약 7억 원까지 비용 절감을 달성했다. 과거에 축적된 무선 노하우를 통해 사전 준비를 비롯하여 설치, 조정, 운용까지의 원활한 프로젝트 수행을 실현하여 대폭적인 공사 기간 단축도 달성되었다.



..(후략) 


藤崎 真義 / 드레가 재팬

  본 기사는 2021년 9월호에 게재되었습니다. 

  

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본 기사는 월간지[計側技術] (일본일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

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