안녕하십니까 알에스코리아 기술영업부 정필승 대리입니다.
오늘 이야기는 제목과 같이 고온 고습 환경에서의 온습도 측정입니다.
위 포스팅의 연구기관과 진행하는 프로젝트의 마지막 단계로서 기존에 알에스코리아에서 자주 취급하지 않았던 제품의 정보를 드릴 수 있어 기쁜마음입니다.
일단 지난 포스팅을 링크를 타고 들어가 읽어보시기 귀찮은 분들을 위해 그간의 스토리를 정리해드리겠습니다.
1편
1. 콘크리트 양생에 CO2를 주입하여 경도를 올리는 연구를 진행함.
2. 주입 및 유지되는 CO2 양을 측정하기 위해 FIX800 제품이 적용됨.
3. 온도습도 조건을 만드는 과정에서 발생한 응축수가 제품의 고장을 유발함
4. 알에스코리아가 개발한 샘플링 장비를 통해서 문제가 해결되어 정상적으로 측정됨
2편
- 1편의 성공에 힘입어 대형 챔버를 만들고 동일 실험을 진행함
- 규격외 챔버를 제작하였기 때문에 기존 챔버에서 사용하던 컨트롤러나 온습도 센서를 사용할 수 없음
- 미팅을 통해 새로 제작될 챔버를 위한 계측장비를 알에스코리아에서 공급하기로 함
- CO2 측정기 + 데이터로깅 및 컨트롤러 + 온습도 측정 장비를 세트 구성하고 납품 설치함
이제 3편입니다. 지난번 포스팅에서 길이 때문에 올리지 못한 그 마지막 부분을 정리해보려합니다.
2편에서 대부분 설명이 되었지만 결국 이 프로젝트의 핵심은 CO2 주입량 + 온도 + 습도 의 관계에 따른 콘크리트 양생 강도입니다. 그에 따라 알에스코리아가 구성하는 것은 CO2 센서 온도센서 습도 센서 그리고 이 모든 데이터를 관리할 수 있는 데이터 로거와 컨트롤러 구성이죠. 이렇게 적고 나니까 다 저희가 하는 것 처럼 보이네요.
온습도 센서는 굳이 전문가를 찾지 않아도 온라인에 너무나 많이 판매되고 있습니다. 다만 고온과 고습 환경에서는 이야기가 다릅니다. 왜냐!
산업계측기 전반에서 사용하는 대부분의 습도 센서는 정전용량방식의 원리로 센서부분이 이렇게 외부로 노출되어있고 물리적인 파손을 막는 가드가 있는 형태가 대부분입니다. 구글에 습도 센서를 검색해보시면 대부분의 센서 디자인이 대동소이한 것 을 볼 수 있습니다.
노출되어있는 센서는 빠른 반응속도와 측정 정확도에서는 나쁘지 않은 성능을 보여주지만, 결국 전자 회로가 노출되어있는 형태이다 보니 수분에 취약합니다 ( 습도와 수분은 다릅니다)
브랜드 사 마다 0~99%RH 의 습도를 측정할 수 있다 표기해 두는데 사실상 80%RH 이상의 습도라면 대기중에 손만 뻗어도 물방울이 잡힐 것 같은 환경입니다. (올해 여름이 이정도 습도였던 것 같습니다) 이렇게 고습환경에서 기판에 물방울이 닿으면 측정 이상이 발생하거나 전기적인 쇼트로 인해서 고장이 나게 됩니다.
그렇기에 필요한 것이 제목에 표시한 고습용 습도 센서입니다. 소개하겠습니다. TESTO 사의 환경 트랜스미터 TESTO 6681 입니다.
장착하는 센서에 따라서 다양한 파라미터를 측정할 수 있는 환경 트랜스미터입니다. 환경 트랜스미터를 취급하는 브랜드는 다양하지만 고습용 온습도 센서를 장착할 수 있는 모델은 많지가 안습니다. 그중에 제가 선택한 것은 6614 프로브입니다.
자세한 스펙을 나열하는건 또 제 성미에 맞지 않으니 현장 사진과 함께 이야기 나눠보시죠.
영롱한 디자인의 TESTO 6681 모델입니다. 스테인레스 스틸 재질로 무게가 상당합니다. 제품 하단에는 결선 작업을 할 수 있는 케이블 그랜드와 전용의 센서를 연결할 수 있는 연결부가 있습니다. 사진으로 잘 보이는지 모르겠지만, 깊은 곳에 연결 핀이 보입니다.
이번 내용의 핵심인 센서입니다. 위에 굵은 아이가 습도 센서이고 아래 얇은 친구가 온도센서입니다. 사진의 맨 위 사진의 예시와 같은 센서 형태를 보이지만 전요의 보호캡이 있습니다. 습도 센서가 이렇게 두꺼운 이유는 내부에 열선 처리가 되어있기 때문입니다. 수분이 센서에 맺힐 정도의 습도환경이 되면 센서 내부에 열선이 동작하여 결로를 방지합니다.
브랜드에 따라서 하나의 센서로 온습도가 동시에 측정되는 모델도 있지만 치명적인 단점이라면, 결로 방지를 위해 동작하는 열선이 온도센서에 영향을 주어 일시적으로 온도 측정이 불가한 상황이 발생하는 점 입니다. 시시각각 변하는 트랜드를 봐야하는 상황에 누락된 부분이 생긴다면 유의미한 데이터를 관리하는데 어려움이 생깁니다.
거창하게 말했지만 이게 말씀드릴 내용에 전부입니다. 이제 설치하는 과정과 함께 남은 디테일을 설명드리겠습니다.
메뉴얼 대로 케이스를 분리하면 아주 직관적인 포지션의 부품이 나옵니다. 장비에 전원을 공급하고 전류신호가 출력되는 형태입니다. 장비 왼쪽의 빈 공간은 압력 등 다른 파라미터를 요청할 시 부품이 장착되는 공간으로 판단됩니다.
전원을 연결하고 전용 프로브를 연결하니 바로 인식합니다. 너무 쉬어서 설명할 만한 내용이 없습니다.
센서를 꽂으면 바로 인식을 해버리니 할말이 없습니다. 다음 단계는 유저가 필요한 환경에 맞추어 4-20ma 출력 레인지를 확인하고 설정합니다. 한국사람 의 종족특성으로 메뉴얼도 보지 않고 버튼부터 눌러봤습니다만, 전혀 어려움이 없습니다. 각 채널의 파라미터를 결정하고 (온도 습도 압력 등) 파라 미터에 맞는 단위를 선택하고, 4-20ma 의 출력 범위를 설정하면 끝입니다.
설정한 출력범위대로 수신부의 범위를 맞추어 세팅합니다. 업계 용어로는 맵핑이라고 합니다. 데이터로거와 트랜스미터 수치가 거의 일치함을 볼 수 있습니다. 물론 아날로그 신호의 특성상 발생하는 약간의 오차는 감안해야합니다.
이제 제품을 챔버에 장착합니다.
제품 뒷면에 기본적인 브라켓을 제공합니다. 분리하여 컨트롤 박스의 철속판에 미리 고정한다음 끼워주면 됩니다. 미리 가공한 하이박스 구멍으로 커다란 센서가 딱 들어맞습니다. 기가막힌 거리감각이 아닐 수 없습니다. 온도 트랜스미터가 컨트롤 박스 내부로 들어가며 기존의 사진과 외관상으론 동일한 구성이 되었습니다.
시운전을 시작합니다.
CO2를 주입하기 전 온도를 열풍라인을 조작하여 온도를 65℃ 대로 올렸습니다. 결과 대기중 55%RH 수준이었던 습도가 연구원님들의 예상과 다르게 떨어지기 시작합니다. 충분한 습도 공급을 위해서 챔버내에 물을 채워놨는데 습도가 올라가지 않아 의아해하셨습니다.
현재는 동작온도가 65℃ 수준이기때문에 잠열을 고려하여도 아직은 물에의한 습기가 올라오지 않는 단계이며 오히려 드라이기 처럼 내부가 건조해지는 상황일 것이라 안내 했습니다.
장시간 테스트의 결과, 적당한 온도와 습도를 유지하기 위해선 차라리 온도 범위는 지금 수준으로 유지하되 습기 조성을 위해 물을 끓이는 별도의 장치가 들어가는 것이 좋을 것 같다 제안드렸습니다.
마치며
콘크리트 CO2 양생에 관련된 미팅과 설치 그리고 그에 관한 3번의 포스팅에서 이야기 하고 싶은 내용을 정리하며 길었던 내용을 마치겠습니다.
- 수분 습도 환경에서의 발생할 수 있는 그리고 발생했던 문제를 샘플링 시스템 개발을 통하여 해결하였다.
- 문제 해결 능력과 빠른 대응으로 신뢰를 얻어 다음 프로젝트에 참여하였다.
- 유저의 요청을 정확하게 이해하고 원하는 구성을 제공하였다.
- 이제 알에스코리아는 고온 고습 환경에서의 안정적인 가스 측정을 넘어 온도 습도 (필요하시다면 압력) 까지도 측정 및 컨트롤 할 수 있는 구성을 갖췄다.
안전, 생산, 연구, 개발 어느 환경이라도 측정이라는 벽에 부딪히는 많은 분들의 문의를 기다리고 있습니다. 아래 명함으로 연락주시면 전국 어디든 달려가 원하는 솔루션을 드릴 수 있도록 최선을 다하겠습니다.
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