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진동 센서 부착 방법

진동 센서 부착, 어떤 방식이 좋을까?

진동 센서로 기계의 데이터를 정확하게 측정하기 위해 꼭 체크해야 하는 것은 무엇일까요?

바로 센서를 어디에, 어떻게 부착할지를 결정하는 것인데요, 센서는 예지보전에 필요한 데이터를 수집하기 위해 기계의 진동을 감지하고 이를 신호로 변환하는 역할을 합니다. 때문에 부착 방식과 위치가 데이터에 영향을 끼치게 됩니다.

현장에서 사용하는 부착 방법은 여러가지가 있는데요, 그 중 모터센스가 선택한 방식은 무엇인지 왜 그런 방식을 선택했는지도 포스팅을 통해 자세하게 설명하도록 하겠습니다

센서 부착 방식이 중요한 이유

진동 데이터의 정확도를 위해
센서는 부착 방식에 따라 측정 민감도가 달라집니다. 때문에 설비의 진동을 잘 측정할 수 있는 적절한 방식을 선택해야 정확한 데이터를 얻을 수 있습니다. 

외부 충격이나 진동에 의한 손상으로부터 센서를 보호하기 위해
센서가 잘못 부착된다면 설비 운전 중 손상되거나, 고정이 풀려 떨어지는 경우가 발생하기도 합니다. 센서가 떨어질 경우, 센서 손상 뿐만 아니라 작업자의 안전에도 영향을 줄 수 있기 때문에 떨어지지 않는 견고한 방식으로 부착해야 합니다. 

예지보전의 신뢰성을 높이기 위해
만약 부착 방식이 올바르지 않으면 설비 구동과 함께 센서가 움직이거나 흔들리면서 불필요한 잡음이 섞일 수 있습니다. 이로 인해 예지 보전의 신뢰성이 떨어지며, 모니터링이 제대로 이루어지지 않을 위험이 있습니다.

위와 같은 이유로 센서를 부착할 때는 그 방법과 위치, 각도, 접촉 등을 고려하여 진행하는 것이 중요합니다.

그렇다면, 진동 센서의 부착 방법은 어떤 것들이 있을까요?

진동 센서의 부착 방법

1. Attachment Material

그림 1. 진동 센서의 다양한 부착 방법

그림 2. 부착 방법에 따른 측정 민감도

센서의 부착 방식은 예지 보전 시스템의 성능과 신뢰성에 직결되는 중요한 사항인데요,

어떤 방식을 사용하는지에 따라 센서의 감도와 주파수 응답에 영향을 미치기 때문입니다. 부착 방법을 선택할 때는 설비의 주파수 대역과 센서의 응답 특성을 고려하여 선택하는 것이 중요합니다.

회전 기계의 경우, 주요 진동 주파수 대부분이 1kHz 이하에서 크게 발생하기 때문에 1kHz 까지는 흔들림이 없어야 신뢰할 수 있는 진동을 측정할 수 있습니다. 따라서 이에 해당하는 부착 방법을 선택하여 센서를 안정적으로 부착하고, 센서의 감도와 주파수 응답이 원하는 범위 내에서 동작하도록 관리하는 것이 중요합니다.

센서의 부착 방식에는 여러 가지가 있지만, 오늘 포스팅에서는 아래 세 가지 방법에 대해 중점적으로 설명하려고 합니다. 세 방식은 각각 장단점과 적용 가능한 주파수 범위가 다르기 때문에 신뢰할 수 있는 데이터를 얻기 위해서는 상황에 따라 어떤 방식이 더 적절한지 판단하여 적용해야 합니다.

Stud(나사 이용)

Magnet(자석 이용)

Adhesive(접착제 이용)

부착 방법 1. Stud: 나사를 이용한 고정 방식

기계에 Stud 방식으로 센서를 부착하는 방법은 기계에 구멍을 뚫어 나사를 이용해 센서를 고정하는 방식입니다.

장점: 센서가 기계와 일체화되어 가장 신뢰도 높은 진동을 측정할 수 있습니다.

단점: 구멍을 뚫고 나사를 조여야하기 때문에 기계에 손상을 주고, 시간과 노력이 많이 듭니다. 또한 설치 표면이 부드럽거나 민감한 재질로 되어 있는 경우는 Stud를 사용할 수 없는 경우도 있습니다. 설비나 부품의 구조에 영향을 줄 수 있어서 사용자들이 선호하지 않는 타입입니다.

부착 방법 2. Magnet: 자석을 이용한 고정 방식

자석으로 센서를 기계에 부착하는 방법입니다. 센서와 기계 사이에 자석 패드를 붙여서 부착하는 형태로 많이 사용합니다.

장점: 탈부착에 용이해 교체가 쉽습니다.

단점: 자석 부착면의 상태에 따라 부착력이 떨어질 수 있습니다.

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부착면의 형태가 곡면인 경우: 부착할 수 있는 충분한 면적을 확보하지 못해 면접촉이 아닌 선접촉 상태로 센서 부착. 접촉의 불안정으로 인해 떨림이 발생하게 되고, 측정 데이터에 노이즈가 포함되어 정확성과 신뢰성이 떨어집니다.

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부착면의 자성이 약한 경우: 충분한 자력이 확보되지 못하면 외부 요인(정비, 청소, 부딪힘 등)에 의해 센서가 이동하여 부착 위치가 변할 수 있습니다. 이로 인해, 데이터 측정이 불안정해지고, ‘동일한 위치에서 변함없이 진동이 측정된다’는 가정에 대한 신뢰도가 떨어집니다.

그 외에도, 자석은 기계나 부품이 자기장에 민감한 경우, 자석을 사용할 수 없는 환경, 높은 온도 또는 강한 진동이 발생하는 상황에서 적합하지 않을 수 있습니다.

부착 방법 3. Adhesive: 접착제를 이용한 고정 방식

그림 3. 고체형 에폭시(에폭시 퍼티)

그림 4. 고체형 에폭시

MotorSense가 선택한 부착 방식으로, Adhesive(Epoxy, 접착제)를 사용합니다.

Adhesive는 고강도 접착력을 가지고 있어 센서를 견고하게 부착할 수 있습니다.

장점: 어디에나 부착이 가능하기 때문에 환경에 제한이 적고 표면 형태(곡면 등)에 구애 받지 않고 다양한 환경에 설치가 가능합니다. 설치 유연성이 크게 향상되며, 환경과 설비 호환성이 높습니다.

단점: 이 방식은 Stud처럼 완벽한 결합을 보장하지는 않지만, 데이터 측정에는 충분한 강도와 안정성을 제공합니다.

Adhesive를 적용한 MotorSense는 센서 적용 환경에 대한 유연성과 측정 데이터 신뢰성이 높아 다양한 상황에서도 정확한 진동 측정을 수행할 수 있습니다.

2. 부착 위치, 방향

부착 방법이 정해졌다면, 센서를 회전 기계에 “어디에” 부착해야 하는지 결정해야 합니다.

적합한 위치를 선택하기 위해서는 회전 기계의 특성과 진동 특성을 모두 고려해야 하는데요.

센서 부착 위치는 일반적으로 강한 진동을 발생시키는 진동원으로부터 가까운 케이싱에 부착하는 것이 가장 좋습니다. 회전 기계에서 진동이 가장 강하게 발생하는 부위는 베어링, 기어, 벨트 등이 될 수 있습니다.

MotorSense가 추천하는 부착 부위는 구동부 근처 케이싱이나 베어링 주변의 견고하고 안정적인 부분인데요, 회전 기계의 결함 중 절반 이상이 베어링에서 발견되는 경우가 많기 때문입니다.

아래 우측의 사진은 실제 MotorSense의 센서가 도입된 사진이며, 좌측의 그림에서처럼 주로 1번과 2번의 위치에 센서를 부착하는 것을 권장합니다.

그림 5. 센서의 권고 부착 방향

그림 6. 모터센스 센서 부착 예시

마지막으로 부착 위치가 정해졌다면, 센서의 “방향”을 결정해야 합니다.

일반적으로 진동 센서는 가장 큰 진동을 발생시키는 방향과 수직 또는 수평 방향으로 부착합니다.

예를 들어, 회전 기계의 회전하는 축(Shaft 방향)의 수직 또는 수평이 될 수 있습니다.

하지만 현장의 환경과 부착 용이성 등 상황에 따라 회전 기계의 수직, 수평 방향으로 부착이 어려운 경우가 있습니다. 반드시 수직, 수평 방향으로 부착하지 않아도 되긴 하지만, 모터의 Orbit(회전 궤도) 지표를 잘 계산하기 위해서는 센서를 동일한 방법으로 통일해 설치하는 것을 권장드리고 있습니다.

진동 센서 설치는 ISO-10816의 부착 기준의 권고사항을 따릅니다.

지금까지 진동 센서의 부착 방법에 대해 알아봤습니다.

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