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적용분야

정밀 온도 계측 기술이 활용되는 다양한 산업 및 공정 영역을 소개합니다.

  • Challenge

    전기 변전소는 노후화된 설비, 증가하는 에너지 수요, 그리고 일시적인 이상을 놓치기 쉬운 드문 수동 점검으로 인해 고장 위험이 점점 증가하고 있습니다. 또한 인력 부족과 안전 문제로 인해 효과적인 열 모니터링이 제한되면서, 중요한 이상 징후가 감지되지 못하고 전력 공급의 신뢰성이 위협받고 있습니다.

  • Solution

    고정형 적외선 카메라를 활용한 지속적인 열 모니터링은 변전소에서 발생하는 비정상적인 온도 패턴을 24시간 연중무휴로 감지할 수 있게 해줍니다. 이 솔루션은 실시간 고장 식별을 가능하게 하고, 열 데이터를 통합 모니터링 시스템에 연동하여 예지 정비를 지원함으로써, 신속하고 신뢰성 있는 의사결정을 통해 계획되지 않은 가동 중단을 줄여줍니다.

  • Benefits

    • 초기 단계의 고장을 조기에 감지하여 대규모 정전이나 설비 손상으로 확대되는 것을 방지합니다.
    • 계획되지 않은 가동 중단을 줄이고 변전소 설비의 수명을 연장합니다.
    • 현장 점검의 필요성을 최소화하여 작업자의 안전을 향상시킵니다.
    • 신뢰성 있는 열 추세 데이터를 기반으로 예지 정비 전략을 지원합니다.
    • 24시간 열 감시를 통해 운영 효율성과 전력망의 안정성을 향상시킵니다.

전력 안정성 확보, 설비 고장 예방, 변전소 운영 비용 및 가동 중단 최소화

배전망을 안정적으로 운영하는 것은 오늘날의 생활 방식을 유지하는 데 매우 중요합니다. 송전 및 배전선로는 발전소와 소비자를 연결하는 핵심 설비이며, 변전소는 이러한 전력망을 광범위하게 상호 연결하는 역할을 합니다. 재생에너지 확산으로 인한 급격한 부하 변화와 증가하는 전력 수요는 전기 변전소에 더 큰 부담을 주고 있습니다. 이러한 확장은 설비 고장 위험을 높여 전력 공급의 신뢰성을 저하시킬 수 있습니다. 노후화된 인프라와 저비용 에너지에 대한 수요 증가는 변전소와 전력망에 지속적인 압박을 가하고 있으며, 이로 인해 고비용의 순간 정전(브라운아웃)과 대규모 정전(블랙아웃) 발생 위험이 크게 증가하고 있습니다. 그 결과 에너지 공급 기업들은 점점 더 큰 부담에 직면하고 있습니다. 설비 용량을 확대하고 신뢰성을 유지하며 동시에 비용을 관리하기 위해서는 신뢰할 수 있는 솔루션이 필요합니다. 전기적 저항은 열로 에너지를 소산시키며 설비의 열화를 유발하므로, 변전소 구성 요소의 열 분포를 이해하는 것은 매우 중요합니다.

휴대형 열화상 카메라를 이용한 기존의 지점별(스팟 체크) 모니터링 방식은 시간과 인력의 제약은 물론, 안전상의 위험까지 수반하기 때문에 효과적이지 않습니다. 또한 수동으로 진행되는 열화상 점검은 많아야 월 1회 정도로만 수행되기 때문에, 휴대형 적외선 카메라를 사용하는 현장 기술자가 주기적인 점검만 할 수 있어 점검 사이에 발생하거나 일시적으로 나타나는 문제를 놓칠 위험이 큽니다. 이러한 변전소 설비의 수동 점검 방식은 많은 인력이 필요하며, 점검 누락, 잘못된 설정, 영상 흐림 현상, 또는 열화상 이미지를 해석하는 기술자의 주관적 판단 등으로 인해 오류가 발생하기 쉽습니다. 반면, 현대적이고 혁신적인 접근 방식은 변전소 설비 주변에 저전력 열화상 카메라를 설치하여 지속적으로 모니터링하는 것입니다. 이러한 솔루션은 원격 모니터링을 가능하게 하여 설비 고장으로 인한 가동 중단 시간과 비용을 줄여줍니다. 초기 도입 비용은 다소 높을 수 있지만, 정전 발생 감소, 설비 고장 예방, 그리고 인력 및 유지보수 비용 절감으로 인해 장기적으로는 신뢰성을 향상시키고 전체 운영 비용을 낮추는 효과를 제공합니다.

전력 안정성 확보, 설비 고장 예방, 변전소 운영 비용 및 가동 중단 최소화
고정형 적외선 카메라를 활용한 24시간 연중무휴 열 모니터링을 통한 조기 고장 감지

고정형 적외선 카메라는 설비를 지속적으로 모니터링하여 잠재적인 고장을 조기에 식별하고, 신뢰성을 향상시키며 유지보수 비용을 절감합니다. 상시 설치된 적외선 카메라는 핵심 설비 구성 요소의 열 분포를 24시간 실시간으로 제공하여, 시간이나 환경 조건에 관계없이 잠재적인 문제를 조기에 감지할 수 있게 해주며, 갑작스러운 고장 발생 위험을 크게 줄여줍니다.

전략적으로 설치된 적외선 카메라는 최적의 측정 성능을 제공합니다. 이러한 고정형 카메라는 변전소를 24시간 연중무휴로 감시하며, 지속적인 열 모니터링을 통해 이상 징후를 감지하고, 중요 문제 발생 시 알람을 발생시키며, 설비 상태에 대한 추세 데이터를 제공합니다. 사용자가 선택한 관심 영역(ROI)의 최소, 최대 및 평균 온도는 열화상 이미지 내에서 계산되어 추세로 관리됩니다. 또한 ROI 간의 온도 차이를 계산함으로써 환경 조건의 영향을 보정할 수 있습니다. 이러한 온도 추세 데이터는 해당 적외선 이미지와 함께 확인할 수 있으며, 손쉽게 공유할 수 있습니다.

고장으로 이어지기 전에 열적 이상 징후를 보이는 주요 변전소 구성 요소로는 전력 변압기(오일 수위 및 펌프 작동 상태), 부하 탭 절환기(오일 수위 및 내부 이상), 애자 부싱(오일 수위 및 불량 접속), 스탠드오프 애자(수분, 오염 및 열화), 피뢰기(금속 산화물 디스크의 열화), 차단기(오일 또는 SF₆ 가스 누설), 그리고 기계식 단로기(접속 불량 및 오염) 등이 있습니다.

Optris Xi 410 적외선 카메라는 고속 이더넷 인터페이스와 PoE(Power over Ethernet)를 지원하여, 장거리 설치 환경에서도 간편한 설치가 가능해 자주 활용됩니다. 내장된 핫스팟 자동 탐지 기능과 독립형 스탠드얼론(autonomous stand-alone) 모드를 통해, 네트워크 연결이 중단되더라도 지속적인 측정과 알람 기능을 유지하여 높은 신뢰성을 제공합니다. 또한 Xi 410의 고급 열화상 성능은 전력 유틸리티가 핵심 설비의 열 특성을 정확히 이해하고, 고장으로 이어지기 전에 잠재적인 문제를 사전에 식별할 수 있도록 지원합니다.

전압, 전류, 주파수 또는 가시광 카메라를 모니터링하는 다른 센서들의 데이터는 함께 통합되어야 합니다. Optris는 Cutsforth와 협력하여, InsightCM™ 소프트웨어 플랫폼을 활용해 수집된 데이터를 효율적으로 처리하고 분류합니다. Optris Xi 80 및 Xi 410 적외선 카메라는 InsightCM™과 완벽하게 호환되며, 다수의 카메라 입력에서 열화상 이미지와 온도 데이터를 모니터링하도록 설계되었습니다. InsightCM™ 플랫폼은 열화상 카메라 데이터를 OSI PI Historian, SCADA, CMMS 및 기타 엔터프라이즈 소프트웨어 환경과 통합합니다.

고정형 적외선 카메라를 활용한 24시간 연중무휴 열 모니터링을 통한 조기 고장 감지
Xi410 적외선 카메라를 활용한 느슨한 접속부 및 팬 오작동 감지

미국 중서부의 한 대형 발전 시설에서는 변압기와 개폐기 설비의 신뢰성 문제를 조기에 감지하는 것이 매우 중요했습니다. 이 과제를 해결하기 위해 Optris Xi410 적외선 카메라를 도입하면서 해당 프로세스가 크게 개선되었습니다. 이 견고한 열화상 카메라는 지속적인 적외선 영상 획득을 위한 엣지 기반 솔루션을 제공하며, 추세 분석, 알람 기능, 이미지 검토를 지원하는 백엔드 소프트웨어와 결합되어 안정적인 모니터링 환경을 구축했습니다.

예를 들어 변압기를 모니터링할 때, 탱크 온도와 각 부싱의 온도를 지속적으로 추적하고 알람을 설정하여 시간에 따른 온도 변화를 관리했습니다. 세 개 상(相) 간의 최대 온도 및 온도 차이를 모니터링함으로써 변압기로 연결되는 고압 라인의 인입부에서 느슨한 접속 상태를 식별할 수 있었습니다. 또한 발전소에서는 고압(HV) 라인에서 GSU 부싱으로 연결되는 인입부와 모선(busbar)의 느슨한 접속도 발견했는데, 이러한 문제는 코로나 방전, 열 축적, 그리고 궁극적으로 아크(arcing) 발생으로 이어져 치명적인 고장을 초래할 수 있습니다.

이 열 감시 솔루션은 방열기 팬의 약 3분의 1이 정상적으로 작동하지 않고 있다는 사실도 밝혀냈으며, 이로 인해 변압기 과열, 성능 저하 및 출력 저감(디레이팅) 위험이 존재했습니다. 성능 향상을 위해 방열기 청소가 필요하다는 점도 확인되었습니다.

Xi 410 적외선 카메라는 이러한 문제를 식별하는 데 핵심적인 역할을 하여, 적시에 조치를 취하고 설비 성능을 개선할 수 있도록 했습니다. 높은 측정 정확도와 합리적인 가격대를 갖춘 이 산업용 카메라는 종합적인 모니터링 시스템 구축에 필요한 초기 비용을 크게 낮춰줍니다.

Xi410 적외선 카메라를 활용한 느슨한 접속부 및 팬 오작동 감지

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