레벨 센서는 탱크나 호퍼 안에 든 액체·분체의 높이를 측정하거나, 정해진 높이에 도달했는지를 알려주는 센서입니다.
같은 물을 재는데도 플로트식은 몇만 원이고 80GHz 레이더는 수백만 원인데, 이 차이는 정밀도만이 아니라 센서가 견딜수 있는 조건도 추가 됩니다.
증기가 차는 탱크에 초음파를 달면 값이 튀고, 부착물이 생기는 분체 사일로에 정전용량 프로브를 넣으면 레벨이 올라간 것처럼 읽힙니다.
이 글에서는 레벨 센서 6가지 방식의 측정 원리와 한계, 조건별 선정 기준, 설치·배선에서 자주 나는 문제를 순서대로 정리했습니다.
- 레벨 센서는 먼저 연속식(높이를 숫자로)과 포인트식(도달 여부만)으로 갈립니다.
만수위 경보만 필요하면 포인트식으로 충분하고, 재고 관리나 비례 제어가 필요하면 연속식을 씁니다. - 초음파는 매질(공기)에 영향을 받고, 레이더는 매질을 타지 않습니다. 증기·분진·온도 변동이 있는 탱크에서 초음파는 적합하지 않습니다.
- 정전용량식과 가이드파 레이더는 측정 대상의 유전율(εr)에 영향을 받습니다.
물은 약 80, 오일은 2~5, 공기는 약 1입니다. - 차압식은 밀도에 따라 측정이 달라집니다.
비중 0.8 용제를 물 기준으로 스케일링해 두면 실제 3m가 2.4m로 표시됩니다. - 탱크 내부에 아무것도 넣을 수 없다면 로드셀 계량식을 사용합니다. 다만 배관 응력이 오차에 영향을 줍니다.
레벨 센서란? — 연속식과 포인트식의 구분
레벨 센서는 용기 안 내용물의 높이를 전기 신호로 바꾸는 계측기입니다.
탱크의 액면, 사일로의 분체 높이, 유압 유닛의 유면이 모두 측정 대상입니다.
그런데 카탈로그를 열면 “레벨 스위치”와 “레벨 트랜스미터”가 별도로 나옵니다.
가장 먼저 이 둘을 구분하여 선택 하는 것이 레벨 센서 선정의 첫번째 스텝입니다.
포인트식(레벨 스위치) — 도달했는지만 알려줍니다
포인트식은 정해진 한 지점에 내용물이 닿았는지를 접점 신호로 내보냅니다.
출력은 릴레이 접점이거나 트랜지스터 출력이고, PLC 입력에는 디지털 입력으로 들어갑니다.
만수위 경보, 저수위 펌프 보호, 오버플로 차단처럼 “넘었다 / 모자란다”만 판단하면 되는 곳에 씁니다.
공정 제어가 아니라 안전 인터록 용도라면 연속식 대신 포인트식을 별도로 하나 더 다는 편이 안전합니다. 연속식 하나가 고장 나면 경보 알람까지 같이 사라지기 때문입니다.
연속식(레벨 트랜스미터) — 높이를 숫자로 보여줍니다
연속식은 0~100% 구간의 높이를 4~20mA나 통신 값으로 연속 출력합니다.
재고량 관리, 배합 비율 제어, 펌프 인버터의 비례 제어처럼 값 자체가 필요한 곳에 씁니다.
초음파·레이더·차압·정전용량 방식이 대부분 여기에 속하고, 플로트도 마그네토스트릭티브 방식이면 연속 출력이 가능합니다.
또한, 측정 대상이 액체인지 분체인지 구분해야 합니다.
분체는 표면이 평평하지 않고 안식각을 이루며 쌓이는데, 이 각도가 재료에 따라 25~45° 범위로 잡힙니다.
그래서 한 점만 재는 방식은 투입구 쪽과 벽면 쪽 값이 크게 차이 납니다.
분체 사일로에 비접촉식을 달 때 빔 각도와 조준 방향을 따지는 이유가 이것입니다.
레벨 센서 6종류 비교
현장에서 실제로 사용하는 레벨 센서는 대부분 아래 6가지 입니다.
이 중 레이더는 안테나로 공중에 쏘는 비접촉형과 프로브를 따라 내려보내는 가이드파(TDR)형으로 다시 갈리므로, 표에서는 구분하여 정리했습니다.
가격은 국내 유통 기준의 대략적인 범위이며, 방폭·위생 사양이나 측정 길이에 따라 크게 달라집니다.
표에서 “강한 조건”보다 “약한 조건”을 먼저 보는 것이 더 중요합니다.
대부분의 레벨 센서 문제는 성능이 부족해서가 아니라, 해당 센서가 설치 되는 조건에 맞지 않게 설치돼서 생깁니다.
플로트식 레벨 센서 — 가장 단순한 포인트 측정 방식
플로트식은 액체에 뜨는 부표 안의 자석이 리드 스위치를 붙였다 떼는 구조입니다.
액면이 올라오면 부표가 따라 올라가고, 부표 속 영구자석이 스템 안의 리드 접점을 자기력으로 동작시킵니다.
접점은 SPST 또는 SPDT로 나오며, SPDT는 a접점과 b접점을 함께 쓸 수 있어 경보와 제어를 따로 뽑을 때 편합니다.
국내에서는 하이트롤 HM-95 시리즈, 서진인스텍 SOL·SFS-2 시리즈 같은 제품이 널리 쓰입니다.
스템 하나에 부표를 여러 개 끼워 저수위·중간·만수위를 한 개 제품으로 처리하는 다단형도 있습니다.
플로트식의 한계
구조가 단순하다는 장점이 한편으로는 단점이 되기도 합니다.
부표가 물리적으로 움직여야 하므로, 점성이 높거나 이물이 섞인 액체에서는 부표가 스템에 눌어붙어 동작하지 않습니다.
교반기가 도는 탱크에서는 부표가 흔들려 접점이 채터링을 일으키고, PLC 입력에 노이즈처럼 들어갑니다.
교반조나 유입 난류가 있는 탱크에 플로트식을 쓸 때는 스틸링 웰(보호관)을 함께 시공하거나, 접점 신호에 0.5~2초 온딜레이를 걸어두는 방식이 효과적입니다.
부표 안 리드 접점은 소용량으로 정격을 넘겨 마그네트 코일이나 대용량 부하를 직결하면 접점이 융착되어 붙은 채로 굳습니다.
릴레이나 PLC 입력을 한 단 거쳐 받는 것이 기본이고, 접점 사양은 반드시 카탈로그의 최대 개폐 전류로 확인하는게 좋습니다.
레벨 스위치 출력을 PLC 입력에 받을 때 소스·싱크를 잘못 잡으면 아예 인식되지 않습니다. 배선 방식은 PLC 배선 — NPN·PNP 소스·싱크 정리에 정리해 두었습니다.
PLC 자체가 처음이라면 PLC란? — 기초 및 구성요소를 먼저 보는 것도 도움이 됩니다.
정전용량식 레벨 센서 — 유전율 차이로 재는 방식
정전용량식은 프로브와 탱크 벽을 콘덴서의 두 극판으로 보고, 그 사이 유전체가 공기냐 액체냐에 따라 달라지는 정전용량을 읽습니다.
공기의 비유전율은 약 1, 오일류는 2~5, 물은 약 80입니다.
액면이 올라와 프로브를 덮는 만큼 정전용량이 커지므로, 그 변화를 높이로 환산하는 구조입니다.
프로브 하나만 넣으면 되기 때문에 노즐이 좁은 소형 탱크나 분체 사일로에 넣기 좋습니다.
전도성 액체(물, 산·알칼리)에는 PTFE나 세라믹으로 절연 코팅된 프로브를 쓰고, 비전도성 매질(오일·유기용제)에는 코팅하지 않은 전극을 씁니다.
유전율이 변하면 값도 변한다
정전용량식의 약점은 매질 자체가 바뀌면 교정값이 어긋난다는 점입니다.
같은 탱크에 수분 함량이 다른 원료가 들어오면 유전율이 달라져 같은 높이인데도 다른 값이 나옵니다.
배합 라인처럼 품목이 자주 바뀌는 설비에서는 품목별 교정값을 저장해 두고 레시피 전환 시 함께 불러오도록 구성하는 편이 안전합니다.
부착물도 염두해야 할 부분입니다.
최근 제품의 경우 프로브에 매질이 얇게 묻는 정도는 보상 회로가 대부분 걸러냅니다.
다만 설탕액이나 슬러리처럼 두껍게 굳는 매질에서는 그 층이 계속 정전용량을 만들어, 탱크를 비워도 레벨이 남아 있는 것처럼 표시됩니다.
이 경우에는 접촉식 자체를 피하고 비접촉 레이더로 넘어가는 편이 낫습니다.
초음파 레벨 센서 — 비접촉의 기본과 온도 오차
초음파식은 센서에서 발사한 음파가 액면에 반사돼 돌아오는 시간으로 거리를 계산합니다.
매질에 닿지 않아 마모나 오염이 없고, 개방 수조나 폐수 처리장처럼 조건이 얌전한 곳에서는 가격 대비 성능이 좋습니다.
설치도 상부 노즐에 나사로 조이면 끝나 배관을 수정할 필요가 없습니다.
음속은 온도에 따라 변한다
초음파의 가장 큰 오차 요인은 공기 온도입니다.
음파의 전파 속도는 1K 변할 때마다 약 0.17%씩 달라집니다.
온도 보상이 없는 센서를 100cm 거리에 설치했다면, 주변이 70℃까지 오를 때 약 -8.5cm, -25℃까지 내려갈 때 약 +7.65cm의 오차가 생깁니다.
그래서 실용 제품에는 온도 프로브가 내장되어 있고, -25~+70℃ 범위에서 약 ±1.5% 수준으로 보상됩니다.
다만 보상 온도는 센서 헤드 부근의 온도입니다.
탱크 상부와 액면 근처의 온도가 크게 다르면 그 구간 음속은 보상되지 않습니다.
증기가 올라오는 온수 탱크나 반응조에서 초음파 값이 계속 흔들리는 원인이 대부분 이것입니다.
폼·진공·분진에서는 쓰기 어렵다
초음파는 공기를 타고 가기 때문에, 공기를 방해하는 모든 조건이 그대로 오차가 됩니다.
액면에 거품층이 두껍게 뜨면 음파가 그 층을 뚫지 못하고 거품 위를 액면으로 읽습니다.
진공 탱크에서는 매질이 아예 없어 측정 자체가 되지 않고, 분체 사일로에서 투입 중 분진이 날리면 신호가 흩어집니다.
강한 바람이 부는 옥외 개방 수조도 편차가 커집니다.
이런 조건이 하나라도 걸리면 초음파 대신 레이더를 검토해야 합니다.
비용 차이가 3~5배까지 나지만, 조건이 맞지 않는 환경에 계측기를 설치하면 결국 사용하지 않거나 다시 재설치하게 됩니다.
레이더 레벨 센서 — 80GHz 비접촉과 가이드파(TDR)
레이더식은 전자파를 쏘고 반사파가 돌아오는 시간을 재는데, 전자파는 공기를 매질로 쓰지 않습니다.
그래서 증기·분진·온도 변동·진공 상태에서도 값이 흔들리지 않습니다.
초음파가 적합하지 않은 조건에서 레이더가 표준이 된 이유가 바로 이것입니다.
비접촉 레이더 — 주파수가 높을수록 빔 각도가 좁다
비접촉 레이더의 성능은 송신 주파수와 안테나 크기가 만드는 빔 각도로 결정됩니다.
빔이 넓으면 탱크 벽면, 교반 날개, 사다리, 노즐 같은 구조물의 반사가 함께 잡혀 오측정이 납니다.
VEGA VEGAPULS 64는 80GHz로 송신하며, 80mm 안테나에서 빔 각도가 약 3°까지 좁아집니다.
측정 범위 30m에서도 ±2mm 정밀도를 유지하고, 다이내믹 레인지가 120dB에 이릅니다.
빔이 좁으면 좁고 긴 탱크나 내부 구조물이 많은 반응조에도 조준해 넣을 수 있습니다.
분체용으로는 VEGAPULS 69 계열이 별도로 나옵니다.
분체는 반사율이 액체보다 낮고 표면이 기울어져 있어, 액체용 모델을 그대로 쓰면 신호가 약해집니다.
가이드파 레이더(TDR) — 프로브를 타고 내려간다
가이드파 레이더는 전자파를 공중으로 쏘지 않고 로드나 와이어 프로브를 따라 내려보냅니다.
매질 표면에서 비유전율이 급변하는 지점에서 펄스가 반사되고, 그 왕복 시간으로 높이를 계산합니다.
신호가 프로브에 갇혀 이동하므로 구조물 반사나 좁은 노즐의 영향을 거의 받지 않습니다.
Endress+Hauser Levelflex 계열 기준으로 정밀도는 로드 프로브 ±2mm, 와이어 프로브는 15m 이하 ±2mm, 15m 초과 ±10mm 수준입니다.
코액시얼 프로브는 비유전율 1.4부터 측정이 가능해 액화가스처럼 반사가 약한 매질에도 적용됩니다.
단, 와이어 프로브는 비유전율이 7 미만이면 프로브 끝단 0~250mm 구간에서 측정이 되지 않으므로, 저레벨 경보를 이 구간에 걸어두면 안 됩니다.
가이드파는 유면과 계면을 동시에 잡을 수 있어 유수 분리조에서도 씁니다.
반대로 프로브가 매질에 잠기는 접촉식이므로, 굳는 슬러리나 섬유질이 감기는 조건에서는 청소 주기를 감안해야 합니다.
제품 사양은 Endress+Hauser Korea와 VEGA Korea 카탈로그에서 확인할 수 있습니다.
차압식 레벨 센서 — 밀도가 곧 오차
차압식은 액체가 바닥에 만드는 압력을 재서 높이로 환산합니다.
액주가 만드는 압력은 P = ρ × g × h 로, 밀도와 중력가속도와 높이의 곱입니다.
밀폐 가압 탱크에서는 탱크 상부 압력이 함께 걸리므로, 하부와 상부의 압력을 각각 받아 차이를 취하는 차압 방식을 씁니다.
실제 숫자로 보면 이해가 빠릅니다.
물이 3m 차 있으면 바닥 압력은 1,000 × 9.81 × 3 = 29,430Pa, 약 29.4kPa이고 수두로는 약 3,000mmH₂O입니다.
참고로 1기압은 101.325kPa이고 10,332mmH₂O에 해당합니다.
밀도를 잘못 넣으면 정확한 측정이 되지 않습니다.
차압식의 계산식에는 밀도가 들어가므로, 밀도를 모르면 정확한 높이를 알 수 없습니다.
비중 0.8인 유기용제가 3m 차 있으면 바닥 압력은 800 × 9.81 × 3 = 23,544Pa입니다.
그런데 트랜스미터를 물 기준(밀도 1,000)으로 스케일링해 두었다면, 이 압력을 23,544 ÷ (1,000 × 9.81) = 2.4m로 표시합니다.
실제 3m가 2.4m로 나오니 20% 낮게 읽히고, 만수위 경보가 울리기 전에 오버플로가 납니다.
온도도 같은 이유로 영향을 줍니다.
같은 액체라도 온도가 오르면 밀도가 떨어져, 레벨은 그대로인데 압력이 낮게 잡힙니다.
온도 변동이 큰 공정에서는 온도 보상을 함께 걸거나, 밀도 영향이 없는 레이더 방식으로 넘어가는 방향을 검토하는게 좋습니다.
도압관(임펄스 라인) 관리도 빠뜨리기 쉬운 부분입니다.
하부 도압관에 슬러지가 쌓이거나 상부 라인에 응축수가 고이면, 그 자체가 압력을 만들어 영점이 이동합니다.
점검 주기에 도압관 플러싱을 넣어두는 편이 안전합니다.
로드셀 계량식 — 탱크째 무게로 환산
로드셀 계량식은 탱크를 통째로 저울 위에 올려 무게를 재고, 밀도로 나눠 부피와 높이를 환산합니다.
탱크 안에 아무것도 넣지 않으므로 매질의 부식성·점성·위생 조건에서 완전히 자유롭습니다.
투입량을 그램 단위로 관리해야 하는 배합 공정에서는 레벨보다 무게 자체가 더 중요하기도 합니다.
탱크·호퍼용으로는 더블 엔디드 시어빔이나 S빔 형식의 스트레인 게이지 로드셀을 3~4점 지지로 배치합니다.
지지점 수는 탱크 형상과 편심 하중을 보고 정하며, 3점은 자동으로 하중이 분배되고 4점은 레벨링이 필요합니다.
배관과 진동이 오차가 된다
로드셀 계량식의 오차는 대부분 탱크 밖에서 발생됩니다.
탱크에 연결된 배관이 단단히 고정돼 있으면, 배관이 탱크를 위아래로 붙잡아 하중의 일부를 대신 받습니다.
이 상태에서는 실제로 내용물이 들어와도 무게 변화가 덜 잡히고, 온도가 변해 배관이 신축하면 값이 흔들립니다.
그래서 탱크 연결 배관에는 플렉시블 조인트를 넣고, 배관 지지를 탱크가 아닌 별도 구조물에서 받는 것이 기본입니다.
주변 설비의 진동도 영향을 줍니다.
교반기나 인접 펌프의 진동이 계량 신호에 실려 값이 계속 요동하면, 지시계의 필터 시정수를 늘려 잡습니다.
다만 필터를 과하게 걸면 투입 정지 응답이 늦어져 과투입이 나므로, 배합 제어에서는 응답과 안정도를 함께 보고 조정해야 합니다.
레벨 센서 선정 5단계 체크리스트
레벨 센서 선정에서 정밀도는 후순위로
조건으로 후보를 먼저 걸러내고 남은 것들 사이에서 정밀도를 비교하는 것이 좋습니다.
1단계 — 필요한 것이 값인가 신호인가
높이를 숫자로 받아야 하면 연속식, 도달 여부만 필요하면 포인트식입니다.
경보와 인터록만 필요한데 연속식을 넣으면 비용이 몇 배가 되고, 반대로 재고를 관리해야 하는데 포인트식만 달면 나중에 재설치 하는 불상사가 발생할 수 있습니다.
2단계 — 매질의 성질 확인
점도, 부착성, 슬러리 여부, 부식성, 비유전율, 밀도 변동 폭을 먼저 정리하여
부착성이 강하면 접촉식(정전용량·가이드파)을 제외하고, 밀도가 변하면 차압식을 제외합니다.
비유전율이 1.5 이하로 낮은 액화가스류라면 비접촉 레이더도 조건을 따로 확인해야 합니다.
3단계 — 탱크 조건 확인
증기·폼·분진·진공 여부, 교반기 유무, 내부 구조물, 측정 거리, 노즐 크기와 위치를 봅니다.
증기나 폼이 있으면 초음파가 빠지고, 내부 구조물이 많으면 빔 각도가 좁은 고주파 레이더나 가이드파가 남습니다.
노즐이 탱크 벽에 붙으면 어떤 비접촉식을 써도 벽면 반사를 잡으므로, 제조사 공통 권고인 탱크 반경의 1/3~1/2 지점에 두는 것이 기본입니다.
정중앙도 피하는 편이 좋습니다. 원통형 탱크에서는 벽면 반사가 중심으로 모여 허위 신호가 커집니다.
4단계 — 방폭·위생 등급 확정
인화성 액체를 다루면 방폭 등급이, 식품·제약이면 위생 등급(3-A, EHEDG)과 표면 조도가 요구됩니다.
이 조건은 선정 후반에 확인하면 후보가 통째로 뒤집히므로 3단계 직후에 미리 확인해 두는 편이 낫습니다.
보호 등급도 함께 봅니다. 옥외나 세척수가 튀는 위치라면 IP66·IP67 이상이 필요합니다.
5단계 — 출력 형식과 제어 연계를 확인
PLC 아날로그 입력 카드가 4~20mA인지 0~10V인지, 통신이라면 HART·Modbus·IO-Link 중 무엇인지 확인합니다.
경보용 접점이 별도로 필요하면 트랜스미터 자체 접점 출력 유무도 함께 봅니다.
여기까지 정리되면 남는 후보는 대개 한두 개입니다.
설치·배선에서 자주 발생하는 문제 5가지
2선식·3선식·4선식을 구분하지 않고 결선하면 안됩니다
레벨 트랜스미터 결선에서 가장 먼저 막히는 부분이 전원과 신호를 몇 가닥으로 처리하느냐입니다.
2선식은 같은 두 가닥으로 전원 공급과 신호 전송을 함께 합니다. DC24V 루프 전원이 센서를 지나 돌아오고, 그 루프에 흐르는 전류 자체가 4~20mA 신호가 됩니다.
현장 계측기의 사실상 표준이고, 배선이 적어 원거리 설치에 유리합니다.
3선식은 전원 +, 전원 −(공통), 신호 출력을 따로 쓰고, 4선식은 전원 2가닥과 신호 2가닥을 완전히 분리합니다. 소비 전력이 큰 레이더나 통신 기능이 많은 제품에서 씁니다.
2선식 센서를 PLC 아날로그 입력에 연결할 때는 입력 카드가 루프 전원을 공급하는 방식인지 반드시 확인해야 합니다.
전원을 공급하지 않는 입력 카드에 2선식을 그냥 물리면 센서가 아예 동작하지 않고, 이때는 외부 DC24V를 루프에 직렬로 넣어줘야 합니다.
반대로 4선식 센서의 신호 출력을 루프 전원이 나오는 입력에 물리면 두 전원이 부딪혀 카드가 손상되는 경우가 있습니다.
4~20mA 신호가 흔들린다
레벨 트랜스미터의 값이 주기적으로 튄다면 인버터 계통의 노이즈를 먼저 의심해야 합니다.
아날로그 신호선을 인버터 출력 케이블과 같은 트레이에 묶어 배선하면 스위칭 노이즈가 그대로 유도됩니다.
신호선은 실드 트위스트 페어를 쓰고, 실드는 제어반 쪽 한쪽에서만 접지합니다.
양쪽을 접지하면 실드에 순환 전류가 흘러 오히려 노이즈원이 됩니다.
인버터 노이즈가 계측 신호까지 흔드는 경우의 대책은 노이즈 필터란? — 인버터 노이즈 대책과 선정·설치 기준에 정리했습니다.
실드 접지 방식은 기계 접지란? — 기계 접지 방법과 접지선 굵기 선정 기준을 함께 보면 판단이 빠릅니다.
인버터 자체의 노이즈 발생 원리는 인버터 종류와 원리 — V/F·벡터 제어 4가지 선정 기준에서 다룹니다.
탱크를 비웠는데 레벨이 측정 된다
접촉식에서 이 증상이 나오면 프로브 부착물, 비접촉식이면 바닥 반사 설정을 확인합니다.
정전용량 프로브에 매질이 굳어 붙으면 그 층이 계속 용량을 만들어 0%로 안 내려갑니다.
비접촉 레이더는 탱크 바닥의 형상이나 아지테이터가 만드는 허위 반사를 액면으로 잡는 경우가 있어, 빈 탱크 상태에서 허위 반사 학습을 한 번 시켜주면 대부분 해결됩니다.
포인트식 접점이 계속 붙었다 떨어진다
액면 근처에서 접점이 반복해서 붙었다 떨어지면 펌프도 그대로 따라 움직입니다.
플로트가 흔들리거나 액면이 설정점 부근에서 출렁이는 경우이고, 펌프가 짧은 주기로 기동·정지를 반복해 모터에 부담이 갑니다.
기동점과 정지점을 다르게 두는 히스테리시스를 반드시 걸어야 하며, PLC에서 온딜레이 타이머로 처리하는 것이 가장 간단합니다.
레벨 신호로 펌프를 자기유지 회로로 제어하는 기본 문법은 래더 다이어그램 기초 — 접점·코일·타이머 문법에서 다룹니다.
측정 범위 끝단에서 값이 안 나온다
모든 레벨 센서에는 측정할 수 없는 불감대가 있습니다.
초음파·레이더는 센서 바로 아래 구간에서 송신파와 반사파가 겹쳐 측정되지 않습니다. 이 구간을 근접 불감대(Blocking Distance)라고 부릅니다.
제품마다 다르지만 초음파는 대략 0.25~0.5m, 비접촉 레이더는 안테나 형식에 따라 수 cm에서 0.2m 정도로 잡히고, 가이드파는 프로브 상단과 끝단 각각에서 정밀도가 떨어집니다.
탱크 만수위와 센서 사이 거리가 불감대보다 짧으면 만수위 부근에서 값이 사라지므로, 노즐 높이를 정할 때 카탈로그의 불감대 수치를 먼저 확인해야 합니다.
영점·스팬 교정을 건너뛴다
레벨 트랜스미터는 설치만 하고 전원을 넣는다고 바로 맞는 값이 나오지 않습니다.
탱크를 비운 상태에서 4mA에 해당하는 영점(0%)을 잡고, 만수위나 기준 높이에서 20mA에 해당하는 스팬(100%)을 잡는 두 단계가 기본입니다.
탱크를 채워 교정하기 어렵다면 대부분의 제품이 실측 거리값을 직접 입력하는 드라이 교정을 지원하므로, 노즐 하단부터 바닥까지의 실측 치수를 넣어 설정할 수 있습니다.
차압식은 여기에 밀도 입력이 하나 더 붙고, 정전용량식은 매질을 채운 상태에서 두 점 교정을 해야 유전율이 반영됩니다.
교정을 마쳤으면 실제 액면 높이를 자로 재서 지시값과 대조해 두는 편이 좋습니다. 나중에 값이 의심스러울 때 비교 기준이 됩니다.
자주 묻는 것들
초음파와 레이더 중 하나만 고르라면 무엇이 낫나요?
A조건이 무난하면 초음파, 조금이라도 까다로우면 레이더입니다.
상온의 물이나 폐수를 개방 수조에서 재는 정도라면 초음파로 충분하고 비용이 절반 이하입니다.
반대로 증기가 올라오거나 거품이 뜨거나 온도 변동이 크거나 분진이 날리는 조건이 하나라도 있으면 레이더로 가는 편이 결과적으로 저렴합니다. 초음파는 이런 조건에서 값이 튀고, 값이 안 맞는 계측기는 설치하지 않은 것만 못하기 때문입니다.
비유전율이 낮은 액체에는 어떤 방식을 써야 하나요?
A가이드파 레이더의 코액시얼 프로브를 먼저 검토하는게 좋습니다.
코액시얼 구조는 신호를 프로브 안에 가둬 손실을 줄이기 때문에 비유전율 1.4 정도의 액화가스류까지 측정이 가능합니다.
비접촉 레이더는 반사가 약해 신호 대 잡음비가 나빠지고, 정전용량식은 공기와 매질의 유전율 차이가 작아 분해능이 떨어집니다.
다만 와이어 프로브는 비유전율이 7 미만이면 끝단 0~250mm 구간이 측정되지 않으므로 저레벨 경보 위치를 그 위로 잡아야 합니다.
차압식 레벨계를 설치했는데 값이 실제보다 낮게 나옵니다.
A스케일링에 넣은 밀도값을 먼저 확인해야 합니다.
비중 0.8인 액체를 물 기준으로 스케일링하면 실제 3m가 2.4m로 표시되어 정확히 20% 낮게 읽힙니다.
밀도가 맞다면 하부 도압관에 슬러지가 쌓였거나 상부 도압관에 응축수가 고여 영점이 이동했을 가능성이 있습니다. 도압관을 플러싱하고 탱크를 비운 상태에서 영점을 다시 잡으면 대부분 해결됩니다.
분체 사일로에는 어떤 레벨 센서가 맞나요?
A연속 측정이 필요하면 분체용 레이더, 만재·공재 경보만 필요하면 회전 패들식이나 정전용량식 포인트 센서가 무난합니다.
분체는 표면이 안식각을 이루며 기울어 쌓이기 때문에, 한 점만 재면 투입구 쪽과 벽면 쪽이 크게 차이 납니다.
그래서 재고를 정확히 봐야 하는 사일로에서는 레이더를 여러 대 설치하거나 3D 스캐너 방식을 쓰기도 합니다. 초음파는 투입 중 분진에 신호가 흩어져 적합하지 않습니다.
레벨 스위치 하나로 만수위 경보와 펌프 정지를 같이 써도 되나요?
A안전 인터록이 걸린 설비라면 분리하는 방향을 권합니다.
하나의 센서로 제어와 경보를 함께 쓰면 그 센서가 고장 났을 때 제어와 경보가 동시에 사라집니다.
오버플로가 사고로 이어지는 공정이라면 제어용 연속식과 별개로 최상단에 포인트식 스위치를 하나 더 두고, 이 접점은 PLC를 거치지 않고 하드와이어로 차단 회로에 직결하는 구성이 일반적입니다.
교반기가 도는 탱크에 비접촉 레이더를 달아도 되나요?
A가능하지만 빔 각도와 설치 위치를 함께 봐야 합니다.
빔이 넓으면 회전하는 날개가 주기적으로 반사파를 만들어 값이 규칙적으로 튑니다.
80GHz급 고주파 제품은 80mm 안테나에서 빔 각도가 약 3°까지 좁아져 날개를 피해 조준할 수 있습니다.
그래도 반사가 잡히면 빈 탱크와 교반 중 상태에서 허위 반사 학습을 시켜주면 대부분 걸러집니다. 구조물이 너무 많으면 가이드파 방식이 더 안정적입니다.
플로트 스위치 접점을 마그네트에 직접 물려도 되나요?
A피하는 게 좋습니다.
플로트 내부의 리드 접점은 개폐 용량이 작아 마그네트 코일의 돌입 전류나 개방 시 서지에 융착됩니다.
접점이 붙은 채로 굳으면 액면이 내려가도 펌프가 계속 돌아 사고로 이어집니다.
릴레이나 PLC 입력을 한 단 거쳐 받고, 코일 부하에는 서지 흡수 소자를 병렬로 달아두면 접점 수명이 길어집니다.
4~20mA 값이 주기적으로 흔들리는데 센서 불량인가요?
A센서를 바꾸기 전에 배선부터 확인해야 합니다.
아날로그 신호선이 인버터 출력선과 같은 트레이에 묶여 있거나, 실드를 양쪽에서 접지했거나, 실드를 아예 접지하지 않은 경우가 대부분입니다.
신호선은 실드 트위스트 페어로 포설하고 실드는 제어반 쪽 한 점에서만 접지합니다. 그래도 남으면 인버터 입력단 노이즈 필터와 출력측 리액터를 검토하는 순서가 됩니다.
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▸ 유압 오일 종류 — 점도 선정과 교환 주기
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본 글은 일반적인 기술 정보 제공을 목적으로 작성되었으며, 실제 설계 및 시공 시에는 반드시 자격을 갖춘 전문가와 상담하시기 바랍니다. 현장 조건과 법규에 따라 적용 방법이 달라질 수 있습니다.
