적용분야

철도 차량과 기관차에 사용되는 철도 차량용 바퀴의 생산은 복잡하고 여러 단계로 이루어진 공정입니다. 이 공정은 철도 운행의 가혹한 요구 조건을 견딜 수 있도록 특별히 설계된 고강도 강재를 선택하는 단계에서 시작됩니다. 이 강재는 대형 블록 또는 블랭크 형태로 공급되며, 요구되는 규격에 맞게 절단됩니다.

절단된 강재 블랭크는 단조 프레스를 통해 바퀴의 거친 형상으로 성형됩니다. 단조 공정 이후에는 선삭, 밀링, 드릴링 등 다양한 기계 가공을 거쳐 최종 형상을 완성하고 요구되는 공차를 충족하게 됩니다.

정확한 온도 측정을 위해 강 합금은 800 °C에서 1300 °C 사이의 온도에 도달해야 합니다. 측정 대상은 센서 설치 위치로부터 약 4미터 떨어져 있으며, 주변 온도는 약 30 °C에서 55 °C 범위입니다. 한 가지 과제는 시야 경로에 존재하는 연소 부산물과 미세 분진이 적외선 신호를 감쇠시켜 측정 정확도를 저하시킬 수 있다는 점입니다. 온도를 측정해야 하는 목표 영역의 직경은 약 1인치 정도입니다.

각 철도 차량용 바퀴는 차축이 들어갈 공간을 형성하는 펀칭 공정 이전에 반드시 사전에 정의된 온도에 도달해야 합니다. 온도가 너무 낮거나 너무 높은 상태에서 펀칭을 진행하면 바퀴가 손상될 수 있습니다. 이러한 환경에서는 기존의 접촉식 온도 측정 방식이 효과적이지 않은 것으로 나타났습니다.

고객사는 기존 파이로미터 제품을 대체하기 위한 방안으로 단파장 적외선 카메라를 검토했으나, 최종적으로는 가시 채널이 포함된 비율식 파이로미터가 더 적합한 솔루션이라고 판단했습니다.

시험에 사용된 IR 카메라는 온도 측정이 필요한 시점에 정지 상태로 유지되는 바퀴 코어의 측정 위치를 검증하는 데 활용되었습니다. 내장된 비디오 채널을 갖춘 CSVision 비율식 파이로미터는 측정 지점을 정밀하게 조준할 수 있게 해주었습니다. 비율식 적외선 온도계를 선택하는 데 있어 핵심적인 요소는 광학 경로에 존재하는 분진과 연소 부산물로 인해 발생하는 심각한 신호 감쇠로 인한 측정 오차를 최소화할 수 있다는 점이었습니다. 비율식 온도 측정 방식은 이러한 간섭이 존재하더라도 보다 일관된 측정 결과를 보장합니다.

또한 비율식 파이로미터로 측정한 온도 값은, 고온·저방사율 금속 대상에 적합한 동일한 비율식 기술을 사용한 기존의 단파 적외선 센서에서 얻은 과거 데이터와 매우 잘 일치했습니다. CSVision은 이 적용에 중요한 요소였던 보다 합리적인 가격의 에어 퍼지 액세서리도 함께 제공했습니다.

주변 온도가 최대 55 °C에 이르는 열악한 환경을 고려해, 높은 내구성을 갖춘 적외선 센서가 선호되었습니다. 또한 단순한 4~20 mA 신호 출력이 고객사의 PLC 입력 요구 사항과 호환되어, CSVision 비율식 파이로미터를 선택하는 데 추가적인 근거가 되었습니다.

철도 차량 휠의 온도 모니터링에 Optris 솔루션을 적용하면 여러 가지 이점을 얻을 수 있습니다. 정확하고 신뢰할 수 있는 온도 측정을 통해 펀칭 공정 이전에 바퀴가 최적의 온도에 도달하도록 보장함으로써, 손상 위험을 줄이고 바퀴의 구조적 완전성을 유지할 수 있습니다.

비접촉식 적외선 기술을 적용하면 접촉식 측정 방식의 한계를 극복할 수 있으며, 열악한 환경에서도 정확한 온도 측정을 제공합니다. 이 기술의 핵심적인 장점 중 하나는 환경 요인으로 인해 발생하는 측정 오차를 줄일 수 있다는 점입니다. 비율식 파이로미터는 신호 감쇠를 보정하는 기능을 갖추고 있어, 분진과 연소 부산물이 존재하는 상황에서도 일관되고 정밀한 측정값을 보장합니다.

CSVision R2M과 같은 Optris 비율식 파이로미터는 최적의 조준을 위한 내장 비디오 채널, 센서를 청결하게 유지하는 에어 퍼지 액세서리, 그리고 높은 주변 온도를 견딜 수 있는 견고한 설계 등 첨단 기능을 갖추고 있습니다.

또한 파이로미터는 4~20 mA 신호 출력을 통해 기존 PLC 시스템과 호환되어, 통합 과정을 단순화하고 실시간 모니터링과 제어를 가능하게 합니다. 이러한 기능들은 생산 품질과 안전 기준을 유지하는 데 필수적인, 일관되고 정확한 온도 측정에 기여합니다.