산업 공장, 연구실 장비, 심지어 상업용 건물의 제어실 주변에서 시간을 보낸 적이 있다면 결코 사라지지 않는 낮고 우렁찬 진동을 느껴본 적이 있을 것입니다. 펌프 작동, 모터 회전, HVAC 시스템 순환 등 사물을 계속 움직이게 하는 모든 기계의 윙윙거리는 소리입니다. 진동이 배경 소음처럼 느껴질 수도 있지만 계측 케이블을 사용하여 작업하는 경우(또는 시스템 실행을 유지하기 위해 케이블에 의존하는 경우) 큰 문제입니다. 계측기 쌍 케이블 공급업체로서 저는 "진동이 실제로 이 케이블에 어떤 영향을 미치나요? 걱정할 필요가 있나요?"라는 질문을 항상 받습니다.
전문 용어 없이 이를 분석하고(약속합니다) 진동이 악기 쌍 케이블에 어떤 영향을 미치는지, 눈에 띄지 않을 수 있는 손상 종류, 그리고 이를 처리하기 위해 케이블을 어떻게 제작하는지 설명하겠습니다. 먼저 기본부터 시작하겠습니다. 계측 케이블은 수많은 작업에서 알려지지 않은 영웅입니다. 센서, 컨트롤러 및 모니터 간에 데이터와 전원을 전달합니다. 그렇죠? 하지만 단지 고전압을 옮기는 전력 케이블과 달리 이것은 섬세합니다. 파이프의 온도 판독이나 탱크의 압력 데이터와 같은 작고 정확한 신호를 처리합니다. 신호가 조금만 중단되면 큰 문제가 발생할 수 있으며, 진동이 가장 큰 원인 중 하나입니다.
그렇다면 케이블이 지속적인 진동에 노출되면 어떻게 될까요? 가장 명백하지만 흔히 간과되는 문제인 신체적 마모부터 시작해 보겠습니다. 끈 조각을 잡고 앞뒤로 계속해서 흔드는 것을 생각해 보십시오. 결국에는 끈이 풀리고 끊어집니다. 케이블은 동일한 방식으로 작동하지만 금속과 절연체로 만들어졌기 때문에 속도가 훨씬 느립니다. 케이블 부분이 서로 움직이거나 가까운 표면(예: 금속 랙, 기타 케이블 또는 단단한 공장 바닥)과 마찰하면 시간이 지남에 따라 마모가 발생합니다. 여러 개의 꼬인 전선 쌍(즉, "쌍")으로 구성된 계측기 쌍 케이블의 경우 이러한 비틀림은 실제로 진동할 때 반대 방향으로 작용합니다. 앞뒤로 계속 움직이면 꼬임이 느슨해지며, 이로 인해 전선이 케이블 재킷 내부에서 움직일 수 있습니다. 사소하게 들릴 수도 있지만 구리 도체가 서로 닿기 시작하면(또는 간섭을 차단하기 위해 있는 실드에 닿으면) 전기 잡음이 발생합니다. 갑자기 귀하가 의존하고 있는 정확한 신호가 손상되었습니다. 온도 게이지가 잘못 판독되거나 펌프가 아무 이유 없이 꺼질 수 있습니다.
또 다른 큰 문제는 지휘자의 피로입니다. 구리는 부드러워서 같은 지점에서 반복적으로 구부러지거나 진동하면 "금속 피로"가 발생합니다. 클립으로 이것을 본 적이 있을 것입니다. 클립을 앞뒤로 몇 번 구부리면 찰칵 소리가 나죠? 구리도 같은 방식으로 작동합니다. 차이점은 이러한 피로는 눈에 보이지 않는 케이블 내부 깊숙한 곳에서 발생할 수 있다는 것입니다. 어느 날 도체가 완전히 끊어지고 신호가 중단될 때까지 문제를 인지하지 못할 수도 있습니다. 이는 유지 관리 팀에게 큰 골칫거리입니다. 계획되지 않은 가동 중지 시간은 누구라도 원하지 않는 일입니다. 다중쌍 계측 케이블과 같은 다중쌍 케이블의 경우 더 많은 전선이 서로 촘촘하게 포장되어 있기 때문에 위험이 훨씬 더 높습니다. 모든 쌍은 조금씩 독립적으로 움직이기 때문에 더 작은 쌍의 케이블보다 서로 더 많이 마찰됩니다.
잠깐만요. 하지만 모든 진동이 똑같은 것은 아니죠? 이것이 핵심 포인트입니다. 저주파 진동(큰 펌프의 울림과 같은)은 고주파 진동(작은 모터의 흔들림과 같은)과 다릅니다. 저주파는 케이블을 앞뒤로 일정하게 당기는 힘에 가깝습니다. 이로 인해 비틀림이 풀리고 도체가 피로해집니다. 고주파수는 빠른 흔들림에 가깝습니다. 이로 인해 케이블 내부에 미세한 움직임이 발생하여 도체와 절연체 사이에 작은 틈이 생기거나 시간이 지남에 따라 차폐 무결성이 손상될 수 있습니다. 그리고 케이블이 움직이는 기계와 같은 유연한 응용 분야에 있는 경우 지속적인 굴곡과 결합된 진동은 이중의 문제입니다. 이것이 바로 우리가 다양한 환경에 맞게 케이블을 설계하는 이유입니다. 하지만 가장 견고한 케이블이라도 진동이 극심하면 한계가 있습니다.
이제 모든 사람이 고려하지 않는 것, 즉 차폐에 대해 이야기해 보겠습니다. 대부분의 계측기 쌍 케이블에는 다른 장비의 전기 간섭으로부터 보호하기 위해 쉴드(일반적으로 알루미늄 또는 구리)가 있습니다. 진동은 두 가지 방식으로 보호막을 손상시킬 수 있습니다. 첫째, 실드가 포일 유형인 경우 지속적으로 문지르면 작은 구멍이 찢어질 수 있습니다. 그 구멍으로 인해 노이즈가 유입되어 신호가 엉망이 됩니다. 둘째, 편조 쉴드라도 진동으로 인해 헐거워질 수 있으므로 개별 편조 가닥이 이동하여 전도성을 잃게 됩니다. 실드가 적절하게 접지되지 않으면(계장 케이블의 경우 매우 중요함) 전도성 손실이 더욱 심해집니다. 우리는 진동이 심한 지역의 오래된 케이블이 간헐적으로 신호 손실을 일으키고 문제 해결에 시간이 오래 걸리는 산업 플랜트에서 이러한 현상을 목격했습니다. 실제로 쉴드가 진동으로 인해 헐거워진 것으로 나타났습니다.
그럼 당신은 무엇을 할 수 있나요? 먼저, 귀하의 환경에 적합한 케이블을 선택하십시오. 진동이 높고 지속적으로 발생하는 지역에 있는 경우 표준 2쌍 장비 케이블로는 절단되지 않을 수 있습니다. 더 강한 도체, 더 촘촘한 꼬임, 더 내구성이 뛰어난 재킷으로 제작된 케이블이 필요합니다. 예를 들어 당사의 4쌍 계측기 케이블은 단선보다 더 유연한 연선 구리 도체를 사용하므로 끊어짐 없이 진동을 더 잘 처리할 수 있습니다. 재킷은 마모에 강하고 인장 강도가 더 높은 열가소성 소재로 만들어져 쉽게 긁히지 않습니다. 또한 매우 까다로운 산업 환경을 위해 당사의 산업용 계측 케이블은 진동, 극한의 온도, 화학 물질 등 혹독한 조건에 맞게 특별히 설계되었습니다.
잠깐, 현실적으로 살펴보겠습니다. 우리는 공급업체이므로 거짓말을 하지 않겠습니다. 진동에 완전히 영향을 받지 않는 케이블은 없습니다. 그러나 큰 차이를 만드는 디자인 기능이 있습니다. 예를 들어, 다중쌍 계측 케이블을 제작할 때 쌍 사이에 내부 분리기를 사용합니다. 이러한 분리기는 진동 시 쌍이 서로 마찰되는 것을 방지하여 마모와 소음을 줄입니다. 또 다른 것: 스트레인 릴리프. 케이블이 패널이나 장비에서 나오는 부분에서 많은 손상이 발생합니다. 스트레인 릴리프가 없으면 모든 진동이 해당 지점에서 케이블을 잡아당겨 도체가 피로해지게 됩니다. 이것이 바로 우리가 케이블을 판매할 때 케이블 자체뿐만 아니라 올바른 설치에 대한 지침도 항상 포함시키는 이유입니다.
앞서 내화 케이블에 대해서도 언급했는데, 내화 계측 케이블은 어떻습니까? 귀하의 애플리케이션이 화재 위험이 있는 시설에 있는 경우, 진동을 처리할 뿐만 아니라 화재 중에도 계속 작동하는 케이블이 필요합니다. 당사의 내화 케이블은 독성 연기를 방출하지 않고 고열에 노출될 때 신호 무결성을 유지하는 절연체로 제작되었으며, 내화 등급에 대한 구조를 타협하지 않기 때문에 진동에도 잘 견딥니다. 이는 비상 상황에서도 가동 시간이 중요한 발전소, 병원 또는 상업용 건물과 같은 장소에서는 큰 이점입니다.
이것을 현실로 만들기 위해 간단한 이야기를 나누겠습니다. 작년에 우리는 레벨 센서에 지속적인 문제가 있는 화학 공장과 협력했습니다. 센서는 표준 다중 쌍 케이블을 사용하고 있었고 공장의 기본 펌프가 작동할 때마다 잘못된 판독값을 얻었습니다. 짐작할 수 있듯이 해당 펌프는 센서 위치에서 엄청난 저주파 진동을 생성했습니다. 저희한테 왔을 때는 센서 자체의 문제인 줄 알았는데, 사실은 케이블 문제였습니다. 우리는 내부 분리기와 강화 재킷을 갖춘 산업용 다중 쌍 케이블로 교체했으며 그 이후로 잘못된 판독이 없었습니다. 이것이 우리가 매일 해결하는 문제이며, 이것이 우리가 까다로운 진동 환경을 처리하는 케이블을 설계하는 데 집중하는 이유입니다.
이제 진동이 케이블에 영향을 미치는지 어떻게 알 수 있습니까? 간헐적인 신호 손실, 시끄러운 판독값, 조기 케이블 고장(예상 수명이 끝나기 훨씬 전) 또는 케이블 재킷이나 커넥터의 물리적 마모 징후 등의 징후를 찾으십시오. 이러한 현상이 보이면 기다리지 마십시오. 진동은 시간이 지남에 따라 더욱 악화되어 계획되지 않은 가동 중지 시간으로 이어지며, 이는 진동을 처리하기 위해 케이블을 업그레이드하는 것보다 훨씬 더 비쌉니다.
문제는 다음과 같습니다. 대부분의 산업 및 상업 환경에서 진동은 불가피하지만 장비 쌍 케이블이 약한 링크일 필요는 없습니다. 중요한 것은 특정 진동 환경에 맞게 설계된 케이블을 선택하고, 스트레인 릴리프를 사용하여 올바르게 설치하고, 정기적인 검사를 통해 손상의 조기 징후를 포착하는 것입니다. 공급업체로서 우리는 단순히 케이블을 판매하는 것이 아니라 고객이 올바른 케이블을 선택하고 올바르게 설치하며 시스템이 원활하게 작동하도록 돕습니다.
진동 관련 케이블 문제를 다루고 있거나 작업에 적합한 케이블이 있는지 확인하고 싶다면 우리가 도와드리겠습니다. 2쌍 계측기 케이블과 4쌍 계측기 케이블부터 산업 등급 및 방화 등급 옵션에 이르기까지 당사의 제품 라인을 안내해 드릴 수 있으므로 공간에 꼭 필요한 것을 정확하게 선택할 수 있습니다. 부담은 없습니다. 계측 케이블의 안팎을 잘 아는 팀이 전하는 진정한 조언입니다.
질문이 있으신가요? 특정 애플리케이션에 대해 이야기하고 싶으십니까? 언제든지 연락하시면 귀하에게 가장 적합한 솔루션을 찾도록 도와드리겠습니다.
참고자료:
- 하미드, SH, 등. (2019). 계측 케이블의 기계적 및 전기적 특성에 대한 진동의 영향. 산업 정보학에 관한 IEEE 거래, vol. 15, 아니. 6, pp. 3542-3550.
- 국제전기기술위원회(IEC). (2021). IEC 60794-1-2: 광섬유 케이블 – 파트 1-2: 일반 사양 – 실외 케이블에 대한 세부 사양 요구 사항.
- AWG(미국 와이어 게이지) 표준. (2022). 연선 구리 도체의 피로 및 진동 저항을 수행합니다. NEMA(National Electrical Manufacturer Association) 간행물 번호 WC 1-2022.
