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아크 플래시 감지 어플리케이션을 위한 파이버옵틱

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글. Alek Indra, Asia Pacific Marketing Manager, Avago Technologies

개폐장치라고 하는 전력 시스템의 전기 장비를 제어, 보호, 차단하는 전기 차단 스위치를 비롯해 퓨즈 및/또는 회로 차단기에 오류가 발생하는 경우, 해당 전력을 사용하는 장비는 물론 인접해 있는 운용 인력 등을 포함한 전체 전력 시스템이 위험해질 수 있다. 위와 같은 상황은 회로의 단락시 더욱 많이 발생한다.

일반적으로 금속 단락과 아크 플래시 단락의 두 가지 유형이 있는데 아크 플래시 단락의 위험 수위가 더 높다. 이를 감지하지 못하고 즉시 대응하지 못하는 경우 아크 플래시는 화재를 발생시킬 수 있으며 장비 손상은 물론 신체에 손상을 미치기도 한다. 이러한 피해로는 구리 배선이 과열되거나 알루미늄 봉이 녹기도 하며 독가스 확산 등도 예를 들 수있다. 또한 과열이 되면 압력이 상승해 개폐 장치가 폭발하는 위험이 야기되기도 한다.

개폐 장치에 사용되는 보호 방법으로는 신속한 버스 보호, 전류 보호 및 아크 플래시 보호장치 백업 등이 있다. 신속한 버스 보호 방법은 고압 개폐장치에만 사용 가능하며 전류 보호 백업은 회로 차단기를 전환하는 시간이 너무 많이 소모된다. 따라서, 저전압 및 중전압 개폐장치는 빠른 탐지 시스템이 필요하다.

중요한 건 응답 시간
아크 플래시가 발생하게 되면 수천분의 일초 내에 엄청난 파괴력이 생긴다. 제 시간 안에 회로 차단기를 열지 못하면 엄청난 손상이 발생할 수 있다(그림 1). 아크 플래시 사고로 발생한 손해는 짧은 시간 안에 흐르는 전류량과 직접적인 관계가 있지만 시간과 전류량이라는 두가지의 변수 중 시간이 더욱 치명적이다. 따라서, 보호를 최대화 하려면 아크 플래시 탐지기 및 전체 개폐장치 시스템 모두 응답 시간이 빨라야 한다.

아크 플래시 탐지 방법
아크 플래시에 오류가 발생하면 즉각적으로 빛 에너지 및 발열 에너지를 포함한 대량의 복사 에너지가 방출된다. 아크에의해 발생한 빛의 강도는 일반적인 주변 빛보다 수천 배 높은 양이다.

아크 플래시 탐지 릴레이는 엄청나게 빠른 응답 시간을 발휘하기 위해 아크 플래시의 강도를 활용하기 때문에 기존의 릴레이에 비해 더욱 많은 피해를 줄일 수 있다. 따라서, 아크 플래시 탐지 기능은 모든 개폐장치 설비에 핵심 요건이 되었다. 단, 빛은 아크 플래시가 발생했음을 알려 주는 여러 가지 징후 중 일부에 지나지 않는다.

아크 플래시가 발생하면 빛, 압력, 열, 전류 및 심지어 소리까지 대폭 증가하기 때문에 개폐장치는 이러한 모든 현상을 모니터링, 탐지할 수 있도록 설계되었다. 빛을 탐지하는 방법이 가장 쉽고 빠른 탐지 방법일 수 있지만 대다수의 시스템은 두가지를 탐지하거나 심지어는 세개 이상 (예; 빛, 전류 및 소리)을 탐지한다.

세가지 이상을 탐지하면 더욱 철저하게 응답할 수 있지만 이 방법은 비용이 증가하고 더욱 복잡하기 때문에 한계가 있다. 따라서 가장 효율적이고 비용 대비 효과가 좋은 일반적인 방법은 빛과 전류를 검출하는 방법이다. 이 방법은 안전한 아크 플래시 탐지 시스템을 구축할 때 선택하는 해결책으로 급부상하고 있다.

아크 플래시 탐지 시스템
아크 플래시 탐지 시스템(빛 / 전류 탐지기)는 기본적으로 아크 플래시 모니터링 장치, 제어 장치, 광 탐지기, 전류 탐지기 및 전류 변류기로 구성되어 있다. 제어 장치는 고감도 광 탐지기 및 상류 전류 변류기 모두에서 신호를 수신해 회로 차단기 발생 여부를 결정할 수 있다.

이러한 신호 처리 프로세스는 빠르면서도 동시에 안정적으로 진행되어 위험 및 손상을 최소화시켜야 한다. 따라서, 파이버옵틱 고유의 속도 및 EMI 내성 요소는 이러한 환경에서 아크 플래시 탐지 시스템에 완벽한 매개체가 된다.

광 탐지기에는 광 방사체와 수신기, 베어 파이버 루프 형식의 광센서 및 파이버옵틱 케이블이 포함된다. 광센서는 아크 플래시를 수집한 뒤 파이버옵틱 케이블을 통해 아크 플래시를 파이버옵틱 수신기로 전송함으로써 광 신호를 전기 신호로 전환해 제어 시스템에 아크 플래시가 발생할 때 이를 알린다.

일반적으로 포인트 센서 및 루프 센서라는 두가지 유형의 광센서가 사용된다. 포인트 센서는 광센서 및 광수신기를 사용해 지정된 지역에서 빛을 감지하며 루프 센서(그림 3)는 장비 전체의 중요한 곳에 위치한 베어 파이버루프를 사용한다.

루프 센서 기술은 포인트 센서와 비교할 때 몇 가지 이점이 있다. 우선, 설치 비용이 대폭 절감된다. 한 개의 파이버옵틱 센서의 길이는 최대 200 피트까지 가능한데, 기존의 버스 차별화 보호 장치와 관련된 보호 영역과 동일한 영역을 처리할 수 있지만 포인트 센서보다 비용이 훨씬 저렴하다.

두 번째로, 루프 방식을 사용하면 내부 구조물의 그림자로 인해 아크 플래시에 직접 노출되지 못하는 우려가 없어진다. 세 번째로, 파이버옵틱 센서가 루프 안에 구성되어 있는 경우, 센서의 무결성 및 지속성을 주기적으로 스스로 확인할 수 있어 문제가 발생하면 알람이 즉시 작동한다.

파장 및 조도
일반적으로 아크 플래시의 파장 범위는 300nm ~ 1,500nm의 복합광이다. 따라서, 한 개의 센서에서 650nm 또는 820nm 광섬유 수신기를 사용해 아크 플래시의 빛을 탐지할 수 있다. 플라스틱 파이버옵틱(POF) 또는 멀티모드 유리 파이버옵틱 케이블이 이 파장 범위에서 사용가능하다.
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POF 케이블은 위와 같은 파장에서 최소로 감쇠하므로 650nm에 가장 적합하다. POF는 비용 또한 최저일 뿐 아니라 기타 파이버옵틱 케이블 유형 보다 설치가 용이하다. 멀티모드 유리 파이버옵틱 케이블은 POF 케이블(650nm의)보다 820nm에서 보다 적게 감쇠한다.

아바고 관련 제품
아바고는 파장 성능이 650nm, 820nm, 1300nm인 송수신기, 수신기 등 다양한 파이버옵틱 제품을 제공한다. 이러한 제품은 커넥터가 적은 아크 플래시 탐지기, Versatile Link 및 Miniature Link 시리즈에서 가장 적합하며, 이러한 장치에서 제공되는 선형성, 우수한 민감도성능 및 빠른 응답 시간은 아크 플래시 탐지 시스템에서 탁월하게 기능한다.

결론
단락은 개폐장치에 가장 일반적으로 발생하는 사고이다. 개폐장치에 탐지 및 보호 기능이 없는 경우, 단순히 금전적인 손실 뿐만이 아니라 인명 피해가 발생할 수 있다. 따라서 엄청난 손실을 방지하려면 각기 시스템에 문제가 발생하는 즉시 사고를 확실히 탐지하는 일이 급선무이다.

본 문서에 제시된 아크 플래시 탐지 시스템은 비용 및 성능 측면에서 가장 효율적인 방법이다. 파이버옵틱 구성 요소는 아크 플래시 탐지 체계를 구축하는 가장 용이하면서도 안전한 해결책이다.

아이씨엔 매거진 2013년 03월호

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힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

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힐셔 netIOT

산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH)는 11월 2일(금), 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자 간담회를 개최하여 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안에 대해 소개하는 자리를 가졌다.

힐셔 netIOT

netIOT

힐셔 프로덕트 매니저인 크리스토프 훙어(Christof Hunger)는 “IoT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 필드 디바이스의 정보를 기반으로 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다”며 “힐셔는 디바이스 제조업체들이 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있도록 더욱 집중하였고, 힐셔 솔루션을 통해 고객들이 스마트 팩토리를 구축하는데 도움이 되길 바란다.” 라고 말했다.

인더스트리 4.0과 IIoT는 4차 산업혁명으로 센서에서 클라우드까지 지속적인 통신을 요구한다. 힐셔는 이를 산업용 클라우드 통신이라 칭하고 고객들이 Industry 4.0, 스마트팩토리 및 IoT를 구현하도록 돕기 위해서 힐셔 netIOT 제품군이라는 솔루션을 구축하고, 지속적으로 프로모션을 진행하고 있다. netIOT는 netIOT 서비스(Service), netIOT 엣지(Edge), netIOT 인터페이스(Interface)와 같이 총 3개의 영역으로 구분된다. 특히 netIOT 인터페이스는 IoT 기능을 갖는 netX기반의 통신제품으로 netIC IOT와 같은 모듈형 제품을 생산 및 공급하고 있다.

힐셔 넷프록시

netPROXY

 

netIC IOT는 필드 디바이스용 지능형 멀티 프로토콜 모듈로 하나의 하드웨어만으로 모든 Real-Time Ethernet 슬레이브 프로토콜을 지원한다. OEM 고객들은 엔지니어링 툴을 이용하여 고객 어플리케이션 소프트웨어에서 한번만 개발하면 되는 고객 디바이스용 프로토콜 독립형 객체 모델을 생성한다. 네트워크 프로토콜 변경은 툴 내에서 ‘Build Process’를 통해 전적으로 진행되기 때문에 어플리케이션에 필요한 네트워크 별 조정이 없으며 OEM은 정확히 하나의 하드웨어와 소프트웨어 설계로 진정한 멀티 프로토콜 디바이스를 구현할 수 있다.

힐셔코리아 원일민 지사장은 “스마트 팩토리의 구축에 있어 가장 중요한 포인트는 IT영역과 OT영역의 연결에 있다”고 언급하며, “힐셔는 netIOT를 통해 시스템 설치시 발생할 수 있는 리스크를 최소화시킬 수 있게 하고자 한다. 기존OT영역의 사용자들이 IT영역으로 데이터를 전송하거나 클라우드에 연결함에 있어서 사용자의 실수나 의도치 않은 수고를 덜어줄 수 있는 제품과 서비스를 지원하고 있어 시스템 설계나 설치시 발생할 수 있는 오류나 리스크를 최소화 시켜준다”고 덧붙혔다.

힐셔 netIOT 제품에 대한 자세한 설명은 홈페이지 https://www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/ 에서 확인할 수 있다.

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[포토] PTC, 3D CAD에 증강현실 접목해 디지털 트윈 현실화

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'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

'2018 코리아 CAD 서밋'에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다.

(사진. PTC 코리아)


PTC코리아가 10월 18일 개최한 ‘2018 코리아 CAD 서밋’에서 증강현실(AR)을 통한 디지털 트윈을 체험하고 있다. PTC의 3D CAD 소프트웨어 크레오(Creo®) 5.0은 디지털 트윈 솔루션을 현실화한 세계 최초이자 유일한 기술로 제품의 면면에 증강현실을 적용하여 물리적 세계와 디지털 세계를 연결한다. (사진. PTC 코리아)

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2016 스마트테크쇼, 6월 8~10일 코엑스서 개최

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인공지능 시대를 전망하고 사람을 위한 스마트 기술을 소개하는 ‘2016 스마트테크쇼(Smart Tech Show 2016)’가 6월 8일부터 10일까지 코엑스에서 개최된다. 

본 행사는 ‘Smart Tech for Human’라는 슬로건 아래, ▲드론/로봇 ▲가상/증강현실 ▲에듀테크 ▲스마트 모빌리티 ▲리테일테크 ▲3D프린팅 등 주요 이슈를 선정하여 국내 대표 스마트 기술 컨퍼런스 및 전시회를 개최하며, 관련 산업 간의 시너지를 창출할 수 있는 비즈니스의 장을 마련한다. KT, LG전자, ADT 시큐리티, 프로차일드, 한국과학기술원, 경북대학교 산학협력단 등 각 분야별 주요 기업·기관 125개사 400부스 규모로 이루어질 예정이다. 

유통과 IT산업의 융합을 위한 자리로 스마트 기기 체험과 첨단 리테일 솔루션을 접목한 리테일&테크 특별관이 구성되어 IT/유통산업 관계자를 대상으로 앞으로의 IT 리테일샵이 나아갈 방향을 제시한다. 더불어 한국마이크로소프트와 SGA임베디드 주최로 ‘스마트 리테일에 최적화된 MS IoT 솔루션 세미나’를 개최하여 리테일에 스마트한 혁신을 가져올 솔루션을 소개하는 자리를 마련한다. 

◇인공지능 시대, 일자리 전망 콘퍼런스 개최 

본 전시회와 더불어 ‘인공지능 시대의 일자리 창출과 직업능력 개발’을 주제로 분야별 전문가를 초빙하는 전문 콘퍼런스가 6월 8일과 9일 이틀간 열린다. 

첫째 날은 IBM 김연주 상무와 국내 대표 뇌공학자인 카이스트 정재승 교수의 기조강연과 핀란드 미래학자 마르쿠 윌레니우스(Markku wilenius) 교수의 특별강연을 시작으로 스마트기술의 산업과 일자리에 대해 블록체인OS 박창기 대표와 한국직업능력개발원 김영생 박사의 강연이 이어질 예정이다. 

둘째 날은 ‘새로운 일자리 창출 엔진으로서의 VR 그리고 교육훈련 플랫폼으로서의 가능성’에 대한 한국VR산업협회 현대원 회장의 발표와 ‘에듀테크가 가져올 교육의 혁명적 변화를 주제’로 휴넷 조영탁 대표의 기조연설 후에 스타트업 케이스 스터디를 통해 스마트시대에서 일하기 위한 우리의 성공 전략을 짚어볼 예정이다. 

◇드론에 스마트 기술의 미래를 담다 

드론 관련 신기술 촉진과 국내 드론산업 활성화를 목적으로 6월 대규모 드론 이벤트가 열린다. 드론톤은 우수한 엔지니어와 창의적인 메이커들이 드론 관련 기술을 뽐내는 자리로, 4인 1조로 팀을 꾸려 드론을 직접 제작하고 완성된 기체로 드론 게임을 진행하여 완성도와 비행능력을 종합하여 우승자를 가리게 된다. 

드론 조작에 능숙한 유저라면 도전해 볼 만한 대회도 있다. 다양한 장애물 통과 미션을 통해 드론 실력자를 가리는 ‘드론챌린지’가 9일 개최된다. 우승자에게는 최신 스마트 모빌리티가 수여되며, 참가를 원하는 이는 한국FPV협회 홈페이지를 통해 신청 가능하다. 

그밖에 스마트카, O2O, 핀테크 등 분야별로 이루어지는 테크니컬 세미나와 국내 대표 엑셀러레이터간 의 공동 데모데이를 통해 참가기업과 바이어 간의 비즈니스 기회를 마련한다. 

본 행사는 홈페이지에서 온라인 사전등록 시 무료로 관람할 수 있다.

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