에너지 수확 기술, 무선화의 장점 확장

에너지 수확 기술, 무선화의 장점 확장
에너지 수확 기술 발전이 배터리 문제 제거에 기여하고 있다

 

Sean Ottewell

Chemical Processing紙 전문 기자

공정 업계에서 무선 기기 설치에 대한 관심이 증가하고 있는 추세다. 하지만 동시에 배터리 의존도 및 교체 비용에 대한 일부 우려가 야기되고 있다. 따라서 최근 급부상하고 있는 개발 사안인, 진동이나 열 경도를 통해 버려지는 전력을 수확하여 배터리를 보완하거나 대체할 수 있는 기술은 화학 업체들에게 희소식이라 하겠다. 이미 제법 많은 현장에서는 무선 장치에 에너지 수확기술 사용을 개척하는 중이다.
해당 시장에 진출한 가장 참신한 제품 중 하나는, 영국 Southampton에 본사를 둔 Perpetuum 사의 IPM(Intelligent Power Module: 지능형 전력 모듈)이다(그림1 참조). 이 제품은 미국 텍사스 Austin 소재 에머슨 프로세스 매니지먼트와 공동 개발됐다. IPM은 사용자가 Perpetuum의 진동 에너지 수확기를 Rosemount 3051S 무선 압력 센서에 연결하도록 허용하는데, 몇 초밖에 소요되지 않는 신속한 업데이트 속도와 정기적인 배터리 교체에 대한 필요성을 제거하여 현저한 절감을 제공한다.

 

지능형 전력 모듈
“제대로 무선화의 장점을 이용하기 위해서는, 무선 전력원이 필요합니다. 이상적인 솔루션은, ‘한번 장착하면 그 후 신경 쓰지 않아도 무방하고(fit and forget)’, 전원이 공급되는 무선 센서 네트워크보다 수명이 긴 에너지 수확기라 할 수 있습니다.”라고 Perpetuum 사의 사장 Roy Freeland는 설명한다.

 

호환성
IPM은 상기 제시된 이상적인 솔루션에서 한 발 더 나아간다. “중요한 사항은 IPM 유닛이 완벽하고 간편한 호환성을 갖추었다는 점이다. 이는 진동 에너지 수확기뿐만 아니라, Micropelt 및 Perpetua와 같은 여타 공급업체의 열 수확기에도 사용 가능합니다. 심지어, 공정 시설에 많이 장착되어 있는 24V-DC 전력 공급기까지 이용할 수 있습니다.”라고 Roy Freeland는 강조한다.
IPM의 개발은, ISA(International Society of Automation: 국제 자동화 협회)의 ISA 100.18 Power Sources Working Group(전력원 실무단)의 작업과 병행하여 진행됐다. Freeland가 공동 의장을 맡고 있는 본 실무단의 핵심 목표 중 하나는, 다양한 전력원의 호환성 사양 및 성능 명세를 정의하여, 사용자들이 여러 가지 수확기를 비교하고 최적의 전력원을 선택하도록 도모하는 것이다.
“본 표준 개발 작업은 여전히 진척 중이지만, 이는 상이한 유형의 수확기 간에 간단한 호환성 제공을 위해 필요한 요구사항을 충족하는 최초의 효과적 기술이라 할 수 있습니다. 실무단에서는 향후 3~6개월 내 표준 초안이 발간되길 희망합니다.”라고 Freeland는 덧붙였다.
에머슨의 경우, 다년간 여러 에너지 수확 장치를 검토한 이후 IPM과 협력하게 됐다. “초기에 주목한 장치 중 하나는 태양 전지판이었는데, 이는 유지 보수 문제로 일부 공정 사용자들에게 고충을 주었습니다.”라고 미국 미네소타 Chanhassen 시 기반 스마트 무선 팀의 업스트림 석유 & 가스 부문 수석 마케팅 책임자 Wally Baker는 설명한다.
추후, 에머슨은 Perpetuum의 에너지 수확기로 작업하기 시작하였고, 당사의 장비가 일반적으로 처리해야 하는 고온 및 고압 조건에서 적용되어 시험했다.
“당사에서는 장치의 에너지 공급원 보완을 위해 IPM을 사용합니다. 압력 장치에서 업데이트 하는데 1분이 소요되는 일반적 에머슨의 전력 모듈은, 10년의 배터리 수명을 갖습니다. 만일 업데이트에 4초가 필요하다면, 배터리 수명은 3년 이하로 감소됩니다. 반면, IPM과 진동 에너지 수확기는 장치 수명이 다할 때까지 배터리를 교환하지 않아도 되는 훌륭한 장점을 갖고 있습니다.”라고 Chanhassen 소재 에머슨의 무선 기술 영업 및 마케팅 이사 Eric Milavickas는 언급한다.
Baker와 Milavickas는 모두, IPM과 에너지 수확이 무선 기술에 대한 사람들의 사고방식을 바꾸게 될 것이라고 생각한다. 동시에, 그들은 스마트 무선 송수신기, IPM, 진동 에너지 수확기의 간편하고 신속한 설치는 공정 고객들에게 중요한 부분이라는 점을 주시하고 있다.
이러한 측면에서, 에머슨은 Firestone Polymers 시설 및 OXEA 플랜트에서 2회에 걸쳐, 미국 현장 실험을 시행했다.
Firestone 현장에서는 1세대 프로토 타입을 다수의 여러 장치에 적용한 시험이 되었다. 에머슨의 두 가지 목표는, 설치 용이성 및 일반적 운영 조건 아래에서 장시간 실행 성능을 입증하는 것이었다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 에너지 수확 기술, 무선화의 장점 확장