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적용분야

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

  • Challenge

    소독, 멸균 및 냉각 과정에서 빠르게 이동하는 유리 바이알의 온도를 정밀하고 오염 없이 모니터링하는 것은 매우 중요합니다. 기존의 접촉식 센서는 바이알 자체의 온도를 직접 측정하지 못해, 공정 시간이 매우 짧고 구간별 온도 조건이 다른 환경에서는 불완전한 멸균이 발생할 위험이 있습니다.

  • Solution

    비접촉식 적외선 온도 모니터링을 통해 멸균 및 냉각 전 과정에서 각 바이알의 온도를 실시간으로, 오염 없이 추적할 수 있습니다. 바이알 이동 경로 상부에 설치된 고정형 열화상 카메라는 유리의 공동 효과(cavity effect)를 활용해 미세한 온도 변화까지 정확하게 감지하며, 이를 통해 고속 제약 생산 공정에서도 공정 제어와 추적성을 확보할 수 있습니다.

  • Benefits

    • 충전 공정이 시작되기 전, 모든 바이알이 멸균 기준을 충족했는지 보장합니다.
    • 온도 측정 시 접촉을 제거하여 오염 위험을 방지합니다.
    • 냉각이 불충분하거나 과열된 바이알을 자동으로 감지하고 제거합니다.
    • 정확하고 추적 가능한 온도 데이터를 통해 규제 요건을 충족할 수 있도록 지원합니다.
    • 고속 제약 생산 공정에서 수율을 최적화하고 불량률을 감소시킵니다.

제약 산업에서의 열 소독 및 멸균 검사는 정밀한 온도 모니터링을 요구합니다

열 소독은 의료 산업에서 매우 중요한 공정으로, 온도에 강한 단단한 표면과 외부 표면에 존재하는 세균을 효과적으로 감소시키는 신뢰도 높은 방법입니다. 대부분의 유해한 세균, 바이러스, 박테리아는 열에 민감하여 70 °C 이상의 온도에서는 생존할 수 없기 때문에, 열 소독은 매우 안정적이고 신뢰할 수 있는 방식으로 평가됩니다. 화학 소독제와 달리 의료 장비에 유해한 잔여물을 남기지 않아, 위험한 화학 물질을 취급할 때 발생할 수 있는 위험을 줄여줍니다. 또한 다양한 박테리아를 효과적으로 제거함으로써 감염 관리 기준 준수를 강화하고, 그 신뢰성을 더욱 높여줍니다.

열 소독은 표면을 특정 온도에 일정 시간 동안 노출시켜 오염을 제거하는 방식입니다. 백신 바이알을 소독하고, 냉각한 뒤 충전하는 제약 공정은 백신의 안전성을 최우선으로 고려하여 매우 엄격하고 정밀하게 관리됩니다. 이 공정에서 가장 큰 위험 요소는 바이알이 적절하게 소독되지 않았을 경우 발생하는 오염입니다.

이 적용 사례에서는 열 및 화학 소독 공정 전반에 걸쳐 각 바이알의 온도를 지속적으로 확인해야 합니다. 특수 장비에서 세정 및 소독 과정을 거친 후, 바이알은 멸균기로 이송되어 약 300 °C의 온도에서 건조됩니다. 이후 바이알은 냉각 터널을 통과하며, 충전 공정을 준비하기 위해 온도가 약 25 °C까지 낮아집니다. 이 공정에서 추가적인 과제는 온도 측정이 필요한 바이알의 속도와 처리 수량입니다. 바이알은 공정 내에서 매우 빠르게 이동하기 때문에 온도를 측정할 수 있는 시간이 수 밀리초에 불과하며, 공정 전반에 걸쳐 온도가 지속적으로 변화합니다.

기존의 센서는 주변 온도만을 측정하기 때문에 적합하지 않습니다. 이 방식은 바이알 자체의 온도가 아닌 주변 환경 온도만 감지하므로, 실제로 온도가 낮은 바이알을 놓칠 수 있습니다. 비접촉식 적외선 온도 센서는 오염 위험 없이 제약 제품의 실제 온도를 정확하게 측정함으로써 이러한 문제를 해결합니다. 비접촉 방식은 측정 원리상 불순물 발생을 원천적으로 방지합니다.

제약 산업에서의 열 소독 및 멸균 검사는 정밀한 온도 모니터링을 요구합니다
고정형 적외선 카메라를 활용한 바이알 온도 모니터링으로 청정도 확보

바이알의 온도를 적외선으로 모니터링하는 과정은 비교적 간단합니다. 이 적용 사례에서는 공동 효과(cavity effect)로 인해 유리 바이알의 방사율(emissivity)을 별도로 고려하지 않아도 됩니다. 공동 효과란 작은 밀폐 공간 안에 적외선 복사가 갇혀 여러 번 반사되면서 열 감지가 강화되는 현상을 말합니다. 이 효과는 유리 용기 내부 표면의 겉보기 방사율을 높여 주어 온도 측정의 정확도와 감도를 향상시킵니다. 본 적용 분야에서는 저온 영역의 측정이 필요하므로, 장파장 대역(8 µm ~ 14 µm)의 센서가 요구됩니다. Optris의 제품 포트폴리오에는 고정 설치에 적합한 컴팩트한 디자인의 장파장 적외선 카메라 Xi 시리즈가 포함되어 있습니다.

Optris Xi 시리즈 열화상 카메라는 특히 Xi 80 및 Xi 400 모델을 중심으로 이상적인 솔루션을 제공합니다. 이 OEM 적외선 카메라는 공정에 쉽게 통합할 수 있으며, 바이알 이동 경로 상부에 설치해 비접촉 방식으로 온도를 측정함으로써 오염 위험을 완전히 제거할 수 있습니다.

Optris PIX Connect 소프트웨어는 주요 지점(냉각 터널 직후 및 충전 전 분리 공정 중)에서 백신 바이알의 온도를 정확하게 모니터링할 수 있도록 측정 영역을 설정합니다. 이 설정을 통해 전체 바이알 수를 기록하고, 핫스팟 감지 기능으로 온도 이상을 자동으로 식별할 수 있습니다.

Xi 카메라는 최대 80 Hz의 측정 주파수를 지원하여 빠르게 이동하는 바이알의 온도를 실시간으로 정밀하게 기록할 수 있습니다. 수집된 온도 데이터는 4~20 mA 신호로 PLC(프로그래머블 로직 컨트롤러)에 전달되어 냉각 공정을 자동으로 제어하고 안정적으로 관리할 수 있도록 합니다. 온도 이상이 감지된 바이알은 쉽게 식별되어 공정에서 제거할 수 있습니다.

Optris Xi 열화상 카메라는 불량률과 비용을 크게 줄여 공정을 최적화합니다.

고정형 적외선 카메라를 활용한 바이알 온도 모니터링으로 청정도 확보
제약 제조 공정에서 정확한 온도 측정을 위한 열화상 카메라의 핵심 방사 측정 특성

고객은 Optris 적외선 카메라와 분석 소프트웨어 솔루션의 간편한 통합성과 다양한 기능을 통해 큰 이점을 얻을 수 있습니다. 비교적 적은 투자로도 모든 과제를 최소한의 노력으로 해결할 수 있는 강력하고 종합적인 패키지를 제공받게 됩니다. Optris의 Xi 카메라는 백신 바이알 생산 공정을 크게 최적화합니다. 비접촉 거리에서 온도를 측정하는 적외선 온도 모니터링의 고유한 특성 덕분에 적용과 설치가 매우 용이합니다. 다양한 출력 기능을 통해 어떤 공정에도 손쉽게 통합할 수 있습니다.

자동 핫스팟 감지 기능과 최대 80/27 Hz의 프레임 속도와 같은 특징은 측정 영역을 수 밀리초 동안만 통과하는 매우 많은 수의 대상 물체가 있는 환경에서도 임계 온도를 고속으로 정확하게 감지할 수 있도록 합니다.

이와 같은 적외선 카메라에서는 방사 측정(radiometric) 특성이 정확한 온도 측정을 위해 필수적이라는 점을 강조할 필요가 있습니다. 이 특성은 단순히 열 분포를 시각화하는 일반 적외선 카메라와 달리, 각 픽셀별로 정밀한 온도 값을 제공합니다. 이러한 기능은 백신 바이알 모니터링과 같이 제품의 무결성을 보장하기 위해 정확한 온도 제어가 필수적인 공정에서 매우 중요합니다. 방사형(방사 측정) 카메라는 미세한 온도 차이와 이상 징후를 감지할 수 있게 해줍니다. 또한 제약 산업의 엄격한 의료 규제 기준을 충족하는 데 필수적인 상세한 분석과 문서화 기능을 가능하게 합니다.

제약 제조 공정에서 정확한 온도 측정을 위한 열화상 카메라의 핵심 방사 측정 특성

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