MSR145 데이터 로거로 압축공기 에너지 손실 측정

압축공기는 전기로 직접 구동하는 것보다 8배에서 10배 더 비싸서 압력 손실 측정이 비용 절감의 출발점입니다.

MSR145 데이터 로거는 스위스 MSR Electronics가 만든 소형 범용 데이터 로거이며, Festo의 에너지 절약 서비스 부서가 압축공기 시스템의 압력과 유량을 측정하는 데 씁니다. Festo 현장감사관 Jürgen Billep(위르겐 빌렙)의 발표를 바탕으로 사용 방식을 정리했습니다.

MSR 데이터 로거를 다룬 글의 대표 사진.

작성자는 공학석사 Jürgen Billep(위르겐 빌렙)과 공학석사 Uwe Hessmer(MSR Electronics 유한책임회사)입니다. 빌렙은 보고타에서 기계공학을 전공했고, Festo에서 14년 동안 세일즈 엔지니어로 일했으며 에너지 절약 서비스 부서에서 7년간 개발과 제품 관리를 맡았습니다.

배경

미니 데이터 로거의 활용 범위가 넓어지고 있습니다

미니 데이터 로거는 작지만 기능이 다양해 제조업계에서 점차 인정받고 있습니다. Festo 에너지 절약 서비스 부서의 MSR 데이터 로거 사용자 보고서에 따르면, 이 작은 기록 장치는 운송, 기후, 공정 상태 모니터링 같은 전형적인 용도보다 훨씬 많은 일을 할 수 있습니다.

자동화 분야의 세계적 기업 Festo의 현장감사관 빌렙에 따르면 최근 몇 년간 에너지 분석 수요가 꾸준히 늘었습니다. 많은 기업이 치열한 경쟁에서 살아남으려고 생산 과정의 에너지 절감 잠재력을 찾기 때문이며, 그 잠재력은 수년 전부터 있던 압축공기 시스템과 장치에서 자주 발견됩니다.

비용

압축공기는 전기 직접 구동보다 8배에서 10배 비쌉니다

압축공기는 상대적으로 비쌉니다. 입방 미터당 현재 비용은 약 1.8센트이며, 전기로 기계나 장비를 직접 구동하는 것보다 8배에서 10배 더 비쌉니다(출처: Esslingen 대학교 Esslingen 응용과학대학).

운영 시간이 짧은 장비는 전기 요금이 운영비의 약 20%를 차지하지만, 하루 7시간 동안 운영하는 시스템은 전기 요금이 운영비의 최대 80%에 이를 수 있습니다(출처: energie.ch, 에너지 효율과 기술 정보 사이트).

압축공기 시스템 관련 사진.

그래서 에너지 효율을 높이고 비용을 줄이려면 압축공기 시스템을 자세히 살펴봐야 하고, 그러려면 회사의 압축공기 시스템 전체를 조사해야 합니다. Festo의 분석 범위는 압축공기 생성과 처리, 누설 감지를 포함한 분배, 공압 애플리케이션 자체까지 이릅니다.

분석 방법

Festo 분석은 ISO11011 기준을 따릅니다

Festo 전문가가 수행하는 압축공기 에너지 효율 분석은 ISO11011 기준에 맞춰 진행하며, TÜV SÜD의 인증을 받았습니다. TÜV SÜD는 기술의 부작용으로부터 인간과 환경과 재산을 보호할 목적으로 설립된 독일의 기술감독협회입니다.

빌렙은 "우리는 고객에게 이익을 주기 위해 포괄적이고 독립적인 공압 시스템 엔지니어링에 노력합니다. 고객의 생산량이 늘어났는데도 최대 60%에 이르는 비용 절감 효과를 달성하게 되어 매우 자랑스럽습니다. 외부 압력 센서를 연결하는 아날로그 입력이 있는 MSR145 데이터 로거는 Festo가 이 작업을 하는 데 중요한 지원을 합니다."라고 말합니다.

압력 측정

압력 값을 기록해 비용 절감을 확인합니다

Festo는 유량을 측정하면서 압력 값도 기록하려고 스위스 측정기술 회사 MSR Electronics의 데이터 로거를 씁니다. 빌렙은 압력 값을 기록하려고 시간 동기화한 MSR145 데이터 로거를 최소 3개 배치합니다. 압력 발생기에서 압축공기를 처리한 뒤, 압축공기 시스템의 가장 먼 지점에서 측정합니다.

로거는 환경 조건(압력, 온도, 습도)과 실제로 생성된 공기압을 측정하고 기록하는 데 쓰입니다. 애플리케이션 자체 분석을 위한 추가 측정 지점도 둘 수 있습니다.

예를 들어 압축공기 처리와 분배 뒤 0.6bar 이상의 압력 손실은, 바로 다음 압축공기 시스템에서 1.0bar의 압력 손실이 되므로 이미 음(negative)으로 분류해야 합니다.

압력 값 측정 관련 사진.

시스템 운영자가 전체 시스템에서 2.1bar의 압력 손실을 줄이면, 그것만으로 압축공기 생성 비용을 10% 이상 줄일 수 있습니다. Festo 전문가는 이런 절감 잠재력뿐 아니라 파이프라인 설계, 압축공기 품질, 필터 부하, 효율적인 사용 같은 개념적 개선 사항도 확인합니다.

유량 측정

통합 MSR145 로거로 누출을 감지합니다

유량 측정에 쓰는 장비 사진.

Festo는 고객 시스템의 대기전력 손실과, 수리 뒤 점검 분석에서 검사한 시스템 내 누출을 감지하려고 유량 측정을 씁니다. 유량 측정과 누출 감지도 MSR145 데이터 로거로 수행합니다.

Festo의 테스트 박스에는 0.. 10.0V용 아날로그 입력이 두 개 있는 통합 MSR145 로거가 들어 있습니다. 몇 시간에 걸친 한 번의 측정으로 테스트 박스는 현장 감사자에게 시스템 상태의 상세한 개요를 주며, 고객에게 에너지 절약 잠재력에 대한 분석과 예측, 필요한 조치의 우선순위를 제시할 수 있게 합니다.

빌렙은 "MSR 데이터 로거의 직관적이고 명확한 소프트웨어는 MSR이 기능을 계속 확장하고 있어서 데이터 분석을 훨씬 쉽게 합니다. 개별 데이터 로거의 측정 곡선을 하나의 프레젠테이션에 모아 분석 결과를 얻는 일도 매우 쉽습니다."라고 설명합니다. MSR PC 소프트웨어는 고급 분석을 위해 다양한 측정 값을 수학적으로 계산하고 도표를 만드는 데도 쓸 수 있습니다.

선정 이유

MSR145는 작고 샘플링 속도가 유연합니다

Festo는 MSR145 데이터 로거가 매우 작고 다용도라서 선택했습니다. 엔지니어는 샘플링 속도 같은 면에서 높은 수준의 유연성도 MSR145의 특징이라고 설명합니다.

공기 흐름이 파이프 안에서 최대 20m/s로 움직여 짧은 시간에 상당한 압력 변동을 일으킬 수 있으므로, 실제 압력 측정에는 높은 샘플링 속도가 필요합니다. MSR 데이터 로거를 쓰면 시간 단위당 압력 비율과 압력 패턴에 대한 정확한 정보를 얻을 수 있고, 특히 압력 손실을 모니터링할 수 있습니다. 다양한 용도로 쓸 수 있어 비용 관리가 쉬운 점도 구입 이유 중 하나였습니다.

MSR145 데이터 로거 사진.

제조사

MSR Electronics는 스위스의 소형 로거 전문 업체입니다

미니 데이터 로거는 스위스 취리히 주의 공업도시 Winterthur(빈터투어) 근처 Seuzach(조이자크 자치구)에 있는 MSR Electronics 유한책임회사가 개발했습니다. 2006년 경영진 기업 매수로 설립된 비교적 젊은 회사이며, 자율적으로 쓸 수 있는 소형 범용 데이터 로거를 전문으로 합니다.

MSR 로거는 매우 민감한 센서로 온도, 습도, 압력, 휘도, 진동, 외부 공급 전압 같은 거의 모든 물리적, 전기적 측정 데이터를 기록합니다. 회사 CEO Wendelin Egli(벤델린 에글리)는 "위로는 나사(NASA) 우주 왕복선의 운행 모니터링에서 아래로는 대서양 연안 설비의 측정까지, 지금 전 세계에서 MSR 데이터 로거가 쓰이고 있습니다."라고 말합니다.

MSR Electronics는 자체 제품 개발 외에도 Festo 사용자 사례 연구처럼 고객별 주문과 프로젝트에도 참여합니다. 에글리는 자동화 분야 1위 회사와 일하는 것이 업계 명성에 좋을 뿐 아니라, 상호 교류와 생산적인 협력이 고객의 희망과 요구에 맞는 앞으로의 발전을 보장한다고 말합니다.

자주 묻는 질문

참고 자료

• Esslingen 대학교 Esslingen 응용과학대학
• energie.ch
• TÜV SÜD
• Festo
• MSR Electronics