듀라텍, 동력설비 결함 전기신호로 실시간 원격감지

진동대신 주파수분석 발상 전환
7년 연구끝 고장예보 '입스' 개발
설치후 최소 연 1.92배 투자수익

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듀라텍, 동력설비 결함 전기신호로 실시간 원격감지

■성장기업
듀라텍


생산 공정이나 교통, 물류, 발전 분야에서 모터 즉 동력설비는 빠질 수 없는 핵심 요소다. 동력설비의 성능에 따라 아웃풋이 달라진다. 모터의 미세한 회전수 감소도 장기적으로는 큰 손실로 이어질 수 있다. 지금까지 대부분의 현장에서는 모터 성능 관리를 진동수 점검으로 해왔다. 동력설비에 진동센서를 부착하고 표출되는 지표에 따라 육안으로 이상유무를 파악했다.

하지만 이 방식은 동력설비에 센서를 직접 붙여야 하고 또 현장에서 파악해야 해 번거롭다. 모터의 다양한 성능요소, 이를 이를테면 편심, 베어링, 축기울기 등을 뭉뚱그려 표출하기 때문에 세밀하고 정확한 결함 원인을 찾기 어려웠다.

동력설비 예지(豫知)보전 기술 개발기업 듀라텍(대표 박재성·사진)은 동력설비 결함 및 고장 예보분석시스템을 통해 이 같은 문제점을 해결했다.

듀라텍, 동력설비 결함 전기신호로 실시간 원격감지

◇기계적 운동을 전기적 신호로 파악하는 발상의 전환=듀라텍의 동력설비(모터, 부하장치, 에너지 효율) 자동분석시스템 '입스'(EAPS; Equipment Anomaly Prediction System)는 3상 전기신호의 빅데이터를 분석해 동력설비의 결함 여부를 예측한다. '입스'는 스마트 박스와 UI를 탑재한 SW로 구성된다. 동력설비와 연결된 전기실에 전기신호를 검출하는 스마트박스를 설치하고 이를 통해 모터와 그에 부수적인 기계설비가 발생하는 빅데이터를 분석한다. 동력설비와 스마트박스가 연결된 IoT를 형성해 동력설비의 예지 보전이 실시간 가능하게 한 것이다. 다시 말해, 모터의 기계적 운동과 연계된 전기적 신호를 빅데이터 분석함으로써 전기실에서 원격으로 이상유무를 모니터링 할 수 있게 한 것이다.

모터에 부착해 기계적 신호(진동수)를 검출했던 기존 방식에서 모터와 연결된 전기적 신호(주파수)의 분석으로 이상유무를 파악하는 발상의 전환을 이룬 것이다.

그것도 모터와 멀리 떨어진 전기실에서 실시간 원격으로.

듀라텍 박재성 대표는 "모터로 공급되는 전기에너지는 운동에너지로 변환돼 생산설비를 구동하는데, 모터 또는 기계 장치의 이상이 발생하면 모터에 자속(磁束,magnetic flux) 변화를 유발한다"며 "공급되는 전기에너지에 영향을 주어 고속푸리에변환(FFT; Fast Fourier Transform, 신호를 진동수의 성분으로 변환하는 함수) 시 이상 피크를 확인할 수 있어 전기신호만으로 모터 및 부하장치의 이상유무를 조기에 파악 할 수 있다"고 말한다.

듀라텍이 2005년부터 개발에 들어가 7년 만에 제품을 출시하자 많은 이들이 전기적 신호에 의한 동력설비 성능검사의 신뢰성에 의문을 제기했다. 기계적 결함을 어떻게 전기적 신호로 파악할 수 있느냐는 것이었다.

이에 대해 박 대표는 "전기적 신호를 통해 기계적 운동의 이상유무를 파악하는 것은 이미 80년대 미국에서 원자력발전소의 냉각수 구동펌프의 성능을 원격으로 검사하는 데서 비롯됐다"며 "모터 결함은 자속 변화를 유발해 모터 동력인 전압 및 전류의 작은 변화를 만들게 되는데, 정상파형과 결함파형이 벡터 합이 돼 정상파형의 찌그러짐으로 나타나고 이를 FFT 처리하면 정상주파수와 결함주파수로 나뉘어 모터, 부하장치의 결함 원인을 찾을 수 있다"고 설명했다.

◇전기차, 엘리베이터 등 적용 분야 크게 확대 전망=입스는 기존 진동 측정방식 대비 데이터의 신뢰성, 설치의 편리성, 에너지 효율 측정 기능 유무, 가격 경쟁력 등 모든 면에서 경쟁력을 갖고 있다. 축의 기울기, 편심, 벨트 결함, 접지 결함, 과부하 결함 등 수십 가지의 세세한 결함을 분류해 자동 분석해준다. 외산 장비보다 동일한 시간에 20배 이상의 전기적 신호를 측정할 수 있다. IEEE를 충족하는 세계 유일의 FFT 제품으로 100% 자체 개발했다.

2012년 출시 후 현재까지 현대제철 당진공장을 포함 500여 대의 동력설비를 진단하는데 공급돼 동력설비와 관련한 결함 예보를 함으로써 생산성 향상에 크게 이바지해왔다. 듀라텍이 수요처의 자료를 바탕으로 계산해본 결과, 입스 설치로 최소 연 1.92배의투자수익률(ROI)를 얻는 것으로 나타났다. 현재 POSCO 인도네시아 및 태국공장, LG화학, 한화케미칼, SKC, 팜한농, 코카콜라 등과 도입 논의를 벌이고 있다.

박 대표는 "입스의 적용 분야는 앞으로 모터가 핵심인 전기차 분야와 엘리베이터 등 안전산업 분야로 확대될 것"이라며 "세계 시장으로 진출하기 위해 미국 파트너사를 물색 중"이라고 말했다.

이규화 선임기자 david@dt.co.kr

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