[기술자료] 가속도계 진동 센서

안녕하세요. 측정 기술 및 설비 예지보전 솔루션 전문기업 USENS 유센스입니다.

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가속도계 진동 센서는 기계의 상태를 파악하고, 효율적인 유지보수를 가능하게 하는 필수 장비입니다. 다양한 센서 유형과 설치 방법을 적절히 활용하면 보다 효과적인 장비 관리와 운영 비용 절감이 가능합니다. 상태 기반 유지보수를 적용하여 예측 가능한 자산 관리 시스템을 구축하는 것이 바람직합니다.

 

가속도계란 무엇인가?

가속도계는 에너지를 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 트랜스듀서입니다. 특정한 힘이 가해지면 기계적 에너지를 전기 신호로 변환하며, 이 신호는 측정된 힘과 정비례합니다. 가속도계는 진동, 충격, 운동 가속도 등의 다양한 힘을 측정하는 데 사용됩니다. 최근에는 자산의 상태 모니터링을 위해 가속도계 진동 센서를 활용하는 유지보수 팀이 증가하고 있습니다.

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▶ 가속도계 진동 센서의 작동 방식

모든 기계는 진동하지만, 진동 패턴의 변화는 잠재적인 문제의 초기 신호가 될 수 있습니다. 과도한 진동은 기계 부품의 조기 마모를 초래하고 수명을 단축시킬 수 있습니다. 따라서 진동 모니터링을 통해 문제를 조기에 감지하고 진단하는 것이 중요합니다.

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특히 회전 기계(팬, 모터, 펌프 등)는 다음과 같은 네 가지 주요 결함이 발생하기 쉽습니다.

1. 불균형
2. 헐거움
3. 정렬 불량
4. 베어링 마모

​가속도계는 이러한 결함으로 인한 이상 진동을 감지합니다. 진동 센서는 기계 내부 또는 표면에 직접 장착되며, 변화를 실시간으로 측정합니다. 일부 애플리케이션에서는 비접촉 방식의 센서를 활용하기도 합니다.

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가속도계를 설치하는 방법(자석, 접착제, 스터드 부착 등)에 따라 측정 가능한 주파수 범위가 달라질 수 있습니다.

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▶ 가속도계 진동 센서의 유형

가속도계 진동 센서는 다양한 종류가 있으며, 각각의 특성과 장점이 다릅니다.

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1. 압전 가속도계

압전 효과(Piezoelectric Effect)를 활용하는 가속도계입니다. 석영이나 결정 구조가 외부 압력을 받을 때 전하를 생성하는 원리로 작동합니다.

• 넓은 주파수 범위 지원
• 고온 등 극한 환경에서도 사용 가능
• 정밀한 데이터 제공

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2. MEMS 가속도계

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 기술을 기반으로 한 가속도계입니다. 크기가 작고, 저렴하며, 전력 소모가 적어 대규모 장비 관리에 적합합니다.

• 소형화 및 저비용
• 낮은 전력 소비
• 대량 배치 가능 (단, 데이터 품질은 다소 낮을 수 있음)

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3. 단축(1축) vs. 3축 가속도계

• 단축 가속도계: 한 방향의 진동만 측정 (가장 일반적인 형태)
• 3축 가속도계: X, Y, Z 세 축의 진동을 동시에 측정하여 보다 정밀한 분석 가능

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▶ 가속도계 진동 센서의 활용 분야

가속도계 진동 센서는 다양한 산업에서 활용됩니다. 특히 회전 기계의 유지보수 및 구조물 안정성 검사에 필수적입니다.

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▶ 진동 모니터링의 이점

진동 모니터링은 예방 유지보수의 핵심 요소입니다.

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< 주요 이점 >

• 불필요한 유지보수 비용 절감
• 계획되지 않은 가동 중지 시간 최소화
• 기계 수명 연장 및 성능 최적화
• 자산 가동률 향상

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특히 상태 기반 유지보수(CBM)를 적용하면 기계의 실제 상태를 바탕으로 유지보수 시점을 결정할 수 있어, 너무 이른 수리나 늦은 수리로 인한 문제를 방지할 수 있습니다.

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