안녕하십니까 알에스코리아 기술영업부 정필승 대리입니다.
가을에 많이 가까워진 하루를 보내고 있습니다. 이제 아침 저녁으로는 선선하다고 느낄정도네요. 오늘은 잊을만 하면 나타나는 수위아저씨 블로그 포스팅입니다. 수년전 송파구 마천동에 소재한 의료재단에서 시약 폐수 보관 탱크에 초음파 수위계 ZP 와 레이더 수위계 RD 제품을 들고 시연하고 설치한 블로그 포스팅을 3편에 걸쳐 작성한 바가 있습니다.
3편의 링크를 모두 담으면 포스팅이 지저분해지니 하나만 남겨 놓을게요, 블로그 내부에도 다음편을 위한 링크가 있으니 관심이 동하신다면 집중적으로 읽어보셔도 좋습니다.
레이더 수위계 SUPMEA RD901로 수위측정하고 부피측정하고 알람 발생하고 다했어... 3부작 1편
안녕하세요 계측기 전문업체 알에스코리아 정필승입니다. 절찬리에 판매되고 있는 초음파 수위계 및 신제품...
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당시 설치 이후 몇번의 클레임 대응이 있었지만, 결론적으로 잘 사용을 하고 계신지 맞은편 생긴 분원에 같은 세팅을 필요로 하시어 견적을 진행했습니다. 같은 구조라 전달받아 실사는 별도로 하지 않고 현장 사진을 요청했습니다. 유사 환경에서는 특이점만 없다면 몇장의 사진만으로도 견적이 가능합니다.
- 제품설치 위치
- 전원공급 위치
- 전원 공급원과 설치 제품까지의 거리를 가늠할 만한사진 혹은 도면
위의 사진을 요청받고 두장의 사진을 받았습니다.
??? 이건 옥외인데요? 저번엔 실내였는데?? 그리고 220V 전원은 어디있죠? 없다구요?
방우가 되지 않는 옥외현장에, 계획을 전면 수정해야 하는 상황입니다. 긴 협의 끝에 전원 공사는 다른 업체를 통해서 미리 해두기로 하였고, R9600 은 옥외용 함체를 이용하고 센서 또한 조작부와 디스플레이가 외부로 노출된 ZP나 RD 보다, 탱크에 직접 담아 사용하는 접촉식 압력 수위센서를 사용하기로 하였습니다. 기존 사용하던 장비들이 아무리 IP등급을 받아 놨더라고 비바람을 피할수 없는 완전 개방된 위치에 설치하는건 고장의 원인이 될 수 있어 조심스럽습니다.
다행이 탱크 내부에 교반기 등 다른 시설물은 없고 폐수 이송용 파이프만 들어가 있는 상태라 물리적인 고장의 우려는 피할 수 있을 것으로 판단하여 P260 센서도 문제가 없을 것 같습니다.
오늘 선정된 P260 센서 구매링크 한번 보고 가시죠
https://www.rs-korea.com/shop/goods_view.php?gno=559&goods_name=260&x=0&y=0
SUPMEA 압력식 레벨 센서 P260
SUPMEA 압력식 레벨 센서 P260
www.rs-korea.com
물의 압력을 이용하는 방식으로 별도의 디스플레이 없이 측정된 압력값을 수위로 환산하여 아날로그 신호를 보내주는 방식입니다.
압력식 센서의 원리는 기본적으로 수두의 압력을 측정하는 방식으로 액체 안의 기준점이 받는 압력이 액체의 높이에 비례하다는 원리를 이용한 방식입니다. 한글로 적었는데도 말이 어렵네요, 그래도 영어보단 쉬우니 다행입니다.
설치 자체는 간단하게 끝난 현장이니 어렵게 들어오신 분들을 위해서 제가 아는 선에서 수두압력 측정방식의 원리를 조금 설명하고 넘어가겠습니다.
수두란 (water head) 한자로도 머리 두자를 쓰니 직역하면 물대가리라는 말같지만, 물론 그렇게 무식하게 번역할 순 없죠.
물은 그 자체가 가지고 있는 위치에너지, 운동에너지, 압력 에너지 등을이용하여 발전기를 돌리기도 하고 압력을 이용하여 고압 워터젯등을 만들기도 하는 등 다양하게 응용됩니다. 이때 앞에 말한 세가지 에너지를 높이로 환산한 것을 수두라고 할 수 있습니다. 이번 센서는 압력을 이용한 센서이니 압력 수두에 대해서 생각하면 되겠습니다.
우리는 초등학교 중학교 시절 아래의 사진을 본 적이 있습니다. (교과과정이 계속 바뀌다 보니 언제쯤 배우는지는 다를 수 있습니다. 잊혀졌을 뿐 분명히 배운적이 있을거에요)
이탈리아 물리학자 토리첼리의 실험입니다. 1m 길이 의 유리관에 수은을 가득 담은 후 비커에 잠기도록 부었더니 수은면에서 76cm 만큼의 기둥이 생기는 현상을 발견합니다. 반복실험을 통해 유리관을 기울이거나 더 큰관, 다른 모양의 관을 이용해도 똑같이 76cm 의 기둥이 생기는 것을 확인하고 이것이 대기가 액체를 누르는 힘이라는 결론을 내렸습니다.
그리하여 진공업계에서 종종사용하는 대기압 = 760torr = 760mmHg(수은주) 라는 용어가 생기게 되죠, torr 라는 단어는 실험자인 토리첼리에서 따온 단위 입니다. 이놈의 과학자들은 뭘 발견할 때마다 단위를 만들어서 후손들은 죽을 맛입니다.
만약 수은보다 밀도가 작은 물로 같은 실험을 하면 어떻게 될까요, 약 10m = 103360mm 의 물기둥이 만들어지게 될 것입니다. 왜냐하면 수은의 밀도가 물의 약 13.6 배이기 때문입니다. 아무튼 우리는 이렇게 압력과 길이의 관계를 어렴풋이나마 알고 있습니다.
쉽게 풀어가고 싶은데 잘 되고 있는지 모르겠어요, 이제 수두압의 계산식을 통해서 위 현상에서 발생하는 압력과 길이(높이)의 관계를 알아보려 합니다.
대충 이런 부피의 물이 있다고 생각하겠습니다. 밀도와 면적 등을 표기하는 기호가 있지만 수학용어 찾아 쓰기 귀찮아서 대충 A,B 등 저 편한대로 임의 기호를 사용하도록 하겠습니다.
여기서 물의 전체 부피은 V = 바닥면 A *높이 H 단위는 m3 이 되죠
거기에 밀도를 곱하면 질량이 됩니다. VB = AHB
여기서 전체에 가해지는 힘은 총질량에 적용되는 중력 가속도로 구할수 있죠
힘 F=GAHB [N] 가 됩니다.
그렇다면 이것을 길이의 관계로 다시 정리하면
H= F/GAB 가 되겠네요
일반적으로 사용되는 압력의 단위 P = 파스칼은 단위면적당 가해지는 힘 [N/m2] 이기 때문에
H =P/GA [M] 가 됩니다. F/A 가 =P 로 변하면서 식이 깔끔해 졌습니다.
멋대로 사용한 임의의 기호기이기도 하고 이 곳을 찾는 많은 분들이 단위때문에 들어오진 않았을 것이니 더 길게 설명하진 않겠지만,
완성된 식 에 따르면 H = P/GA 단면적의 넓의에 상관 없이 기준점의 압력과 액체의 밀도 그리고 중력가속도를 알고 있다면 높이를 구할 수 있게 됩니다. 즉 탱크의 단면적은 필요 없어졌습니다.
즉 이번에 적용된 센서는 이 식에서 P (압력) 을 측정하게 되는 것이구요, 이 센서에 추가적으로 적용되는 이론은 유체와 압력에 관련된 파스칼의 원리도 다뤄하야지만 그랬다가는 과학매거진이 될 것 같아 여기서 멈추겠습니다.
모쪼록 여러분이 압력을 구하면 통의 둘레와 상관 없이 높이를 구할 수 있다는 원리를 알아주셨으면 합니다. 아예 기회가 닿으면 환경계측기에 적용되는 센서의 원리와 예시를 들어주는 코너를 만들어야겠습니다.
그렇기 때문에 압력식 레벨센서 P260은 통의 크기 뿐만 아니라 하천이나 댐에서도 사용이 가능하죠, 과학 만세입니다.
이제 설치 사진을 올려 보겠습니다....
옥외 설치를 위해서 2중문 처리가 되어있는 하이박스에 R9600을 장착합니다. 뒤에 전원선과 센서선의 결선은 아주 간단합니다
구매하신 방식에 따라 2wire 혹은 3wire 옵션이 있으나 4-20ma 방식을 사용하는 경우 2wire 로 전원공급과 측정단자를 LOOP 결선을 해주시면됩니다.
이제 이정도 공사는 구두신고도 합니다.
옥외에 설치된 만큼 추가 타공을하지 않기로 협의했습니다. 탱크내 폐수처리도 다 비용인데 구멍이 송송 나면 장마철에 손해가 이만저만이 아닐 수 있습니다. 잘 넣어준 센서 선은 타이로 견고하게 고정합니다.
그러나 하나의 문제가 발생합니다..
무엇이냐 하면 기존에 설치했던 수위 센서인 ZP 나 RD 는 센서의 측정범위는 정해져 있지만, 설치 현장의 높이 그리고 신호출력의 범위등을 직접 입력하여 적용 현장에 맞는 아날로그 신호를 받을 수 있었습니다.
지난 수위 포스팅에서 사용한 사진을 재탕합니다. 이래보여도 제가 직접 만든겁니다.
문제는 이 P260은 센서 범위가 고정되어 제작이되며 0-5m 의경우 0m에서 4ma 5m에서 20ma 로 신호가 고정되어있다는 점 입니다. 그렇다면 직접 계산을 해서 R9600에 세팅을 해줘야합니다. 왜냐하면 그냥 수위를 디스플레이 하면 편한데 이들이 원하는건 부피 표시거든요
3ton 탱크의 만수위는 약 162cm 입니다 (탱크 모델별로 상이) 즉 총 측정범위 0~500cm 중간도 가지 않아 만수가 된다는 뜻이죠.
그래서 비율적으로 계산했습니다. 액채의 총 부피 3000L 를 높이로 나누면 cm 당 18.518 L 가 됩니다 그렇다면 5m 일때는 몇 L 인가를 계산하면 18.518*500cm 을 하면 9259.26 L 가 나옵니다.
일종의 비례식이죠 162cm : 3000L = 500cm : X
이제 R9600 을 세팅할 시간입니다.
당연히 4ma 를 0L 로 설정하고 20ma 일 때 9259.26L 을 입력하였습니다.
전기 공사팀에서 빼놓은 선을 연결하여 결선을 마무리하고 사무실로 들어가 통신선을 연결하여 소프트웨어를 구동시킵니다. 내부에서도 수위 상황을 모니터링 할 수 있습니다.
[알에스코리아] SUPMEA R9600 다채널 만능 데이터로거 소프트웨어 사용법!
안녕하세요 알에스코리아 ZOE 입니다. 지난 블로그에서 R9600은 블로그에 자주 인사드릴거라고 예고를 ...
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다행히 소프트웨어 사용법은 길게 설명할 필요가 없습니다. 이미 블로그에서 잘 정리해 두었거든요, 해당 링크만 공유해두면 문의가 들어오는 일이 거의 없습니다.
계산식이 입력된 상황이라 아날로그 유량계와 값이 크게 떨어지면 한번 보정을 해드린다고 말씀드렸는데 아직 소식이 없는걸 보니 저의 계산이 정확했던 것 같습니다.
수위 측정이 필요하신 많은 분들의 연락을 기다리며 오늘 포스팅을 마치겠습니다.
환경계측기 설치 시운전 데모 제품 문의는 위 명함으로 평일 근로시간 기준 부탁드립니다.
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