현장 활용 사례 분석: 자동화 열화상 카메라를 이용한 설비 고장, 생산 라인 중단 및 화재 예방

현장 활용 사례 분석 시리즈는 매일 열화상 기술을 활용하고 소비자, 고객 등에게 권장하고 있는 FLIR 전문가들의 지식과 노하우를 공유하기 위해 FLIR에서 준비한 시리즈로, 중요한 기반 시설의 보안 및 안전 확보, 각종 설비 보호 등 열화상 기술이 유용하게 쓰이고 있는 사례들이 소개되어 있습니다.

열화상 카메라는 인명과 재산을 비롯하여 업무 수행에 필요한 장비를 보호할 목적으로도 사용됩니다. 제조 시설의 유지 보수팀은 데이터를 집계하여 설비 현황을 지속적으로 평가하고 고장 여부를 확인하고자 할 것이고, 생산 관리자 또한, 제품이 생산 라인을 벗어나기 전에 제품이나 포장에 결함을 유발하는 프로세스의 이상을 포착하고 싶어할 것입니다. 아울러, 안전 관리자는 연소나 화재가 발생하기 전에 연료, 위험물질, 전기 부품에 열이 과도하게 쌓이지 않았는지 감지해야 합니다. 상태 모니터링, 프로세스 제어, 화재 예방을 위해 열화상 카메라를 배치하면 시설 관리자는 시설의 최대 가동 시간을 보장하는 동시에 치명적인 사태가 일어나는 것을 막을 수 있습니다.

왜 열화상 제품을 선택해야 하는가?
온도 변화는 장비의 성능 저하, 제품의 불균일한 온도 프로파일, 핫 스팟 영역의 초기 지표가 될 수 있기 때문에 시설 관리자에게 자동화 열화상 카메라는 최고의 선택입니다. 라디오메트릭 열화상 카메라는 이미지의 모든 픽셀에서 각 픽셀의 온도값을 산출하고, 조사 대상 영역의 온도 차이를 명확하게 시각화합니다. 정해진 온도 임계값을 초과하면 자동화 열화상 카메라가 경보를 보내거나, 만일 다른 제어 프로세스와 통합되어 있다면 상황이 커지지 않도록 조치를 시행합니다.

FLIR 자동화 카메라의 작동
FLIR는 매우 효과적인 자동화 솔루션을 자랑하는 라데오메트릭 열화상 카메라를 제공하고 있습니다. FLIR 열화상 카메라가 산업 부문의 중요 시설에 일으킨 변화를 아래 세 가지 사례를 통해 확인할 수 있습니다

제철소 및 상태 모니터링: 용강 누출 사고는 레이들이나 토피도 운반차가 파열되면 1400 °C나 되는 수백 톤의 용선이 쏟아지는 제철소에서 가장 위험하고 막대한 피해를 줍니다. 1분도 되지 않아 이러한 기계에서 핫 스팟이 발생할 수 있기 때문에, 엔지니어 서비스 회사 ANT Automation은 제철소 고객에게 CIRA (연속형 적외선 분석) 플랫폼을 제공하였습니다. CIRA 솔루션의 기본은 레이들과 토피도 운반차의 전체 표면을 모니터링하는 FLIR 자동화 열화상 카메라의 신뢰할 수 있는 열화상으로, 과거 온도 데이터를 제공하여 일반적인 스플래쉬와 핫 스팟을 구분하고 실제 핫스팟을 감지하면 조치를 취하도록 직원에게 경보를 보냅니다. 그 결과, ANT Automation의 고객은 장비 보호력을 강화하고 보험료는 인하되었으며, 안심하고 작업할 수 있게 되었습니다.

제지 공장과 공정 제어: 캘린더링 (고압 롤러로 웹을 눌러 종이를 부드럽게 하는 공정)은 제지 공장에서는 매우 중요한 역할을 하는 공정입니다. 하지만, 롤러 사이에서 웹에 과도한 습기가 발생하여 롤 커버가 손상되고 설비가 정지하는 사태가 발생할 수 있습니다. 북미의 한 제지 업체는 매년 평균 30건의 습기 발생 사건을 겪었고, 그럴 때마다 10만 달러의 피해를 입었습니다. 이러한 상황의 해결을 위해, 이 업체는 AI 지원 비전 솔루션 제공 업체인 Eigen을 선택하였고, Eigen은 FLIR 자동화 열화상 카메라, Edge 컴퓨터 장치, 분석 소프트웨어를 갖춘 플랫폼을 제공하였습니다. FLIR 카메라는 웹이 캘린더 기계에 들어가기 전부터 지속적으로 모니터링하여, 저온에서 잉크 줄이 감지되면 언로드 경보를 발동하여 캘린더 스택을 열고 롤 커버를 청소합니다. Eigen은 이러한 자동화 솔루션으로 300회의 언로드 동작을 실행하면 총 120만 달러를 절감할 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.



잔류물이 캘린더 롤에 쌓여, 종이 처리 시스템에 발생할 수 있는 손상을 방지하는 열화상 모니터링 솔루션.

폐기물 시설과 화재 예방: 이탈리아 북부의 레그나고에 본사를 두고 있는 Ecologica Tredi는 11,000 평방 미터 부지에서 특수, 위험 및 비유해 폐기물 회수 및 처리 시설을 운영하고 있습니다. 물질이 연소되어 시설에 화재가 발생하면 환경에 유해한 오염 물질이 방출되고, 장비의 손상이나 장기간 업무 중단과 같은 피해를 입을 수 있습니다. Ecologica Tredi는 작업장 안전 수칙을 강화하고 규정을 준수하기 위해 특수 화재 감지 시스템 전문 기업인 Thermostick Elettrotecnica와 제휴를 맺었고, Thermostick Elettrotecnica에서는 FLIR 자동화 열화상 카메라를 기반으로 하는 종합적인 모니터링 제어 및 경보 시스템을 제공하였습니다. 이러한 FLIR 카메라는 작업 구역과 보관 구역을 모니터링하고 지정된 경보가 발생하면 스프링클러나 물대포를 작동시킵니다. 또한, Thermostick Elettrotecnica는 컨베이어 벨트를 통해 분쇄기에서 배출되는 자재를 조사하기 위해 FLIR AX8 카메라도 설치하였는데, 카메라를 통해 온도가 비정상적으로 높은 것이 확인되면 벨트 가동이 중단됩니다. 이 시설에 대한 감사를 마친 후, 내무부에서는 Ecologica Tredi가 화재 예방에 가장 적합한 장비 중 하나를 갖추고 있다고 밝혔습니다. 이러한 사례는 FLIR A400/A700 스마트 열화상 센서 카메라와 같은 자동화 솔루션을 사용하여, 예상치 못한 설비와 생산 라인의 중단, 화재, 실질적인 시설의 중단, 재정 손실을 유발하는 "불시"의 사태를 방지하는 방법을 보여줍니다.

설치 시 권장 사항
열화상 카메라로 자동화 공정을 구현하는 방법을 평가할 때에는 몇 가지 요소를 고려해 보야야 하며, 이에 도움이 되는 몇 가지 권장 사항은 다음과 같습니다.

1. 용도에 맞는 카메라 선택: 자동화를 위해서는 정확한 라디오메트릭 열화상이 중요합니다. 선명한 이미지와 풍부한 이미지 디테일을 제공하는 고해상도 라디오메트릭 열화상 카메라를 선택해야 합니다. FLIR에서는 320 × 240, 640 × 480 두 가지의 광학 열 디텍터 어레이를 제공하며, -40 °C ~ 2000 °C의 온도 범위 내에서 최대 ± 2 °C 정확도를 제공합니다.

2. 분석 소프트웨어 선택: 선호하는 분석 소프트웨어에 FLIR 자동화 열화상 카메라를 간편하게 통합할 수 있습니다. 현재 FLIR 카메라와 통합이 가능한 소프트웨어로는 Cognex Designer Pro, NI Software, Pleora Ebus, Teledyne, Spinaker SDK가 있습니다.

3. 관심 영역 및 경보 설정 결정: 핫 스팟이나 온도 변화를 조사해야 하는 중요 구역을 설정하는 것으로, FLIR 카메라를 설치할 때 최대 10곳의 관심 영역을 선택할 수 있으며, 모바일 장치나 컴퓨터에서 웹 기반 구성 창으로 스팟을 선택하거나 박스를 그리거나 사용자 지정 영역을 생성하기만 하면 됩니다. 데이터 수집 출력 방식을 설정하여 알람 매개 변수와 원하는 응답을 생성할 수 있습니다.

4. 제어 프로세스와 통합: 개입 과정을 개선하기 위해 자동화 열화상 카메라를 다른 제어 프로세스와 통합할 수 있으며, 이 때 자동화 열화상 카메라가 GigE Vision, RTSP, MQTT, RESTful API, MODBUS TCP 및 마스터, 이더넷 IP 및 FTP와 같은 통신 프로토콜을 준수하는지 확인해 보아야 합니다.

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