설비진단 기술과 최적 계측기의 선택(음향방출 초음파의 관점으로…)

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설비의 아픈 곳을 진단하는 방법 또는 모니터링하는 방법으로 설비진단기술이라고 하는 것을 보면 대표적으로 진동(Vibration)이 있고 윤활(Lubrication), 열화상(Infrared) 그리고 초음파(Acoustic emission)가 있다. 이 중에서 초음파는 가청주파수(20Hz~20kHz)를 상위하는 음파(종파)로서 투과성질이 있고 에너지를 집적할 수 있는 장점이 있다.

사용처는 자동차 후방감지기에서부터 산업용(위치제어, 비파괴검사), 의학과 군사용으로 다양한데 그 중에서 초음파(Ultrasonic)를 이용한 설비진단방법은 진동과 열화상으로 할 수 없었던, 오일로 할 수 없었던 그 영역이 따로 존재함이 있다. 그 것은 다름아닌 직감(오감)의 사용에 의한 ‘편리성’이다. 이러한 편리성은 인체의 진단과 비교하면 청진기(진동)과 초음파촬영의 차이점으로 비교할 수 있다. 어쨌든, 중요한 점은 “직접 듣고 보고 판단한다.”는 점이다. 인간의 감각은 생각보다 아주 뛰어나서, 변화량을 기억하고 집어내는 능력(dB의 원리)은 훌륭하기 때문이다.

진동, 열화상, 윤활분석과 초음파의 비교1

영역구분	진동 , 윤활, 열화상 및 기타	초음파(Acoustic Emission)
진단 및 평가방법	FFT spectrum분석, wave분석, 윤활마모, 오염도 등 채취분석, MCSA분석 등 고도의 해석지식필요	측정한 자료를 가청영역으로 변환하여 귀로 듣고 판단하거나, Level(uV)을 측정하여 비교한다.
측정방법	측정오차에 매우 염려하며, 공진에 대한 고려, 여러 방향에서 측정하여 방향성을 고려(진동)	한 곳을 수직으로 접촉(고체음) 측정 또는 음향센서로 근접, 비접촉 측정.
기계의 속도 (주파수대역)	고속에 적용, 초고속 및 초저속의 기계는 측정곤란	저속, 고속의 음향진동특성을 모두 관찰가능.
판단기준	기계의 상태판단(30Hz~30kHz), 윤활은 초기발견과 관리방법이 적절하며 열화상은 초기보다는 말기에 가깝다.	결함의 초기발견(40kHz)
투자비 회수율	고가의 끝없는 투자, 장기적인 효과 예상	Assembly detector구성, 즉각적인 설비상태판단, PM직접적 근거제시
Leakage적용 (공기,전기)	전문장비 추가로 설치, 별도교육 필요. 열화상도 변형 적용 후 반응.	누설의 위치와 양, 코로나 방전상태 등을 즉각 판단.