[논문]기계 상태진단을 위한 인-라인형 오일 모니터링 스마트 센서

공호성; 오씨아빅터; 한흥구; 류보브마르코바

doi:10.9725/kstle.2008.24.3.111

[국내논문] 기계 상태진단을 위한 인-라인형 오일 모니터링 스마트 센서
In-line Smart Oil Sensor for Machine Condition Monitoring 원문보기

윤활학회지 = Journal of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers, v.24 no.3, 2008년, pp.111 - 121

공호성 (한국과학기술연구원 에너지메카닉스연구센터) , 오씨아빅터 (한국과학기술연구원 에너지메카닉스연구센터) , 한흥구 (한국과학기술연구원 에너지메카닉스연구센터) , 류보브마르코바 (MPRI 고멜 백러시아)

Abstract ▼ AI-Helper

An integrated in-line oil monitoring detector assigned for continuous in situ monitoring multiple parameters of oil performance for predicting economically optimal oil change intervals and equipment condition control is presented in this study. The detector estimates oil deterioration based on the information about chemical degradation, total contamination, water content of oil and oil temperature. The oil oxidation is estimated by "chromatic ratio", total contamination is measured by the changes in optical intensity of oil in three optical wavebands ("Red", "Green" and "Blue") and water content is evaluated as Relative Saturation of oil by water. The detector is able to monitor oils with low light absorption (hydraulic, transformer, turbine, compressor and etc. oils) as well as oils with rather high light absorption in visible waveband (diesel and etc. oils). In a case study that the detector is applied to a diesel engine oil, it is found that the detector provides good results on oil chemical degradation as well as soot concentration.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

6는 제 1 파라미터 색채비 값(CR)이 전산가(1AN) 변화와 좋은 상관관계를 나타남을 보이고 있다. 따라서 본 연구에서 자체개발하여 적용한 오일 열화도 측정센서가 오일의 화학적 열화를 신뢰성 있게 측정하였음을 예시하고 있다. Fig.
본 논문에서는 상기의 오일 모니터링과 관련된 여러 측정 센서 기술들에 관하여 종합적인 관점에서 간단하게 소개하고자 한다. 둘째 본 논문의 연구자들에 의하여 오일 모니터링 목적으로 개발된 통합형 오일 모니터링 스마트 센서의 구성 예를 소개하고, 작동원리를 설명하고자 한다.
본 장에서는 상기 목적과 관련하여 본 저자들에 의하여 현재 진행되고 있는 인-라인형 오일 모니터링 스마트 센서의 주요 사항들과 실제 적용 예를 예시하고자 하며, 이를 통하여 향후 기계상태진단을 위한 유용한 툴로서의 적용 가능성을 제시하고자 한다.

제안 방법

소개하고자 한다. 둘째 본 논문의 연구자들에 의하여 오일 모니터링 목적으로 개발된 통합형 오일 모니터링 스마트 센서의 구성 예를 소개하고, 작동원리를 설명하고자 한다. 마지막으로 본 연구진에 의하여 개발되고 있는 센서중의 하나를 디젤상용차에 적용하여 얻어진 예비 시험결과를 통하여 현재 개발된 센서가 실험실적 분석방법으로 사용되고 있는 수트 함량 및 산가 측정결과와 좋은 상관관계가 나타났음을 예시하고자 한다.
본 오일 모니터링 장치에 의하여 측정된 총 4개의 측정 파라미터로부터의 데이터는 프로브의 각 센서들에 의해 분석 모듈로 출력된다. 분석모듈은 센서들로부터 출력된 신호에 근거하여 상기 4개의 파라미터를 연산하고 모니터링하여 사용자에게 오일의 현재 상태를 실시간으로 알려주며, 나아가 기 설정된 한계치와 비교함으로써 오일의 최적 교환 시기를 알려주고 오일이 사용되는 장비의 작동 상태를 알려준다.
상기 프로브에는 오일의 상태를 검출하여 신호를 출력하는 측정센서가 내장되어 있다. 센서에서 출력된 신호는 분석모듈(100)로 전송되어 처리되며, 분석모듈은 센서들로부터의 출력신호에 근거하여 오일의 열화 및 장비의 작동에 영향을 줄 수 있는 오일의 물성 변화를 실시간으로 모니터링 한다. Fig.
따라서, 광흡수가 높은 오일을 모니터링 하는 경우, 측정 정확성을 높이기 위해서는 작은 즉정두께를 연속적으로 구성할 필요가있다. 이와 관련하여, 본 연구에서는, 가시광 파장범위에서 광흡수가 높은 오일을 모니터링하기 위하여 Fig. 1에서의 프로브(220)을 투명한 실린더형 광학봉 프로브 (320)로 대체하여 사용하고 광학봉 내에서의 내부전반사(total internal reflection; TIR) 현상을 이용하였다. 상기 기술은 관련 참고문헌[16, 20]을 통하여 상세하게 설명한 바 있으므로, 이곳에서는 측정 결과만을 다루기로 한다.

대상 데이터

프로세서는 프로브의 작동을 제어하고 색채비(제1 파라미터), 총 오염지수(제 2 파라미터), 물의 오일에 대한 상대포화도(제3 파라미터) 및 오일 온도(제4 파라미터)를 연산하기 위해 센서들로부터의 출력신호를 처리하도록 프로그램 되어있다. 또하 픈로새서느 새서모니터릿부 시호조젓부 신호보정부를 제어하고, 하드웨어 인터페이스를 통해 디스플레이부(150)와 통신부(160)에 데이터를 보낸다.
분석모듈은 오일의 상태에 관한 정보를 표시하기 위한 디스플레이부(150)와 호스트컴퓨터와의 통신을 위한 통신부(160)를 포함하고 있다. 통신부는 프로세서와 호스트컴퓨터 사이에서 명령 및 파라미터 정보를 통신하기 위한 인터페이스(161)를 구비한다.
1 및 3을 참조하여, 분석모듈(100)에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 분석모듈은 제어부(110), 센서 모니터링부(120), 신호보정부(130), 신호조정부 (140), 디스플레이부(150) 및 통신부(160>를 포함한다. 오일 모니터링 장치의 일반적 작동 제어는 제어부에 의해 실행된다.
모니터링 한다. 센서 모니터링부는 피드백 포토 다이오드(121), 증폭기(122) 및 전류드라이버(123)를 구비한다. 피드백 포토다이오드(5)는 프로브의 발광수단 부근에 설치된다.
통신부(160)를 포함하고 있다. 통신부는 프로세서와 호스트컴퓨터 사이에서 명령 및 파라미터 정보를 통신하기 위한 인터페이스(161)를 구비한다. 인터페이스는 하드웨어 와이어 인터페이스(예컨대, RS-232 또는 표준 USB) 또는 하드웨어 와이어리스 인터페이스(예컨대, 무선 송신기, 무선 수신기 및 안테나를 포함하는 인터페이스)로 구성될 수 있다.

성능/효과

사의 Infacal Soot Meter로 측정되었다. 따라서 본 연구에서의 센서가 디젤엔진 오일의 수트 함량을 역시 신뢰성 있게 측정할 수 있음을 나타내고 있다.
4의 프로브를 채용한 오일 모니터링 장치에 의해 실험실에서 측정되었다. 본 논문의 2절에서 설명한 바와 같이, 적정(titration) 방법에 의해 결정되는 전산가(TAN)는 오일 내에 존재하는 산성 분해 생성물의 농도에 관련되므로 오일 열화가 진행됨에 따라 점차적으로 증가하는 것으로 예상할 수 있다. Fig.

후속연구

그러나 전 세계적으로 반도체 센서기술 및 IT 신기술들이 비약적으로 발전함에 따라서 점차적으로 경제적이며 소형화된 측정센서들이 시장에 많이 선을 보이고 있는 실정에 있으며, 특히 상기 측정센서들을 측정하고자 하는 여러 기계요소 부위 on-site들에 직접 장착하고 측정센서 네크워크를 통하여 실시간적으로 관련된 정보들을 측정함으로써 과거의 문제점들이 획기적으로 개선될 수 있을 것으로 기대된다. 측정센서의 개발도 윤활유의 다양한 물리/화학적 물성 변화를 실시간적으로 측정할 수 있는 광범위한 수준으로 진행되고있어서 과거의 실험실적 분석방법으로부터 현장 환경에 적합한 실시간 측정방법으로 전환될 것으로 보인다.
둘째 본 논문의 연구자들에 의하여 오일 모니터링 목적으로 개발된 통합형 오일 모니터링 스마트 센서의 구성 예를 소개하고, 작동원리를 설명하고자 한다. 마지막으로 본 연구진에 의하여 개발되고 있는 센서중의 하나를 디젤상용차에 적용하여 얻어진 예비 시험결과를 통하여 현재 개발된 센서가 실험실적 분석방법으로 사용되고 있는 수트 함량 및 산가 측정결과와 좋은 상관관계가 나타났음을 예시하고자 한다.
아울러 장래에는 본 연구에서 예시한 바와 같이 소형화된 다종의 측정센서들이 하나의 소형 유니트로서 병합되어 한 측정센서의 활용으로도 오일의 여러가지 변화 특성을 측정하고 이들 결과를 근거로 오일 및 기계 상태를 종합적으로 진단하는 이른바 스마트 센서가 활발하게 등장할 것으로 보여서 윤활유 관리기법을 기반으로 하는 기계 상태진단기술에 획기적인 발전이 될 것으로 사료된다.

참고문헌 (20)

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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