브레이징(Brazing), 침탄(Carburizing), 어닐링(Annealing), 소결(Sintering), 질화(Nitriding), 경화(Hardening)와 같은 열처리 공정(Heat Treatment Processes) 은 수증기(습기, Water Vapour)의 존재에 매우 민감합니다.
아래 표는 대표적인 공정 사례와 함께, 허용 가능한 수증기 농도를 초과했을 때 발생할 수 있는 영향을 보여줍니다.
일반적으로 보호 분위기(Protective Atmosphere) 또는 환원 분위기(Reducing Atmosphere) 를 필요로 하는 모든 공정(예: 수소(H₂), 질소(N₂), 진공(Vacuum), 아르곤(Argon))은 수분의 영향을 매우 크게 받습니다.
극소량의 수분만 존재하더라도 금속 표면의 산화를 유발하고, 의도한 금속학적(Metallurgical) 변화를 방해하여 공정 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
금속 가공 분야에서는 노점 센서(Dew Point Sensor, DPS) 를 사용하여 공정 가스와 생산 환경 내 수분 함량을 측정하고 제어합니다.
이러한 측정은 생산 품질 기준을 유지하는 데 핵심적인 역할을 하므로, 높은 정확도와 신뢰성이 요구됩니다.
이를 위해 노점 센서는 정기적인 유지보수와 교정(Calibration)이 필수적입니다.
그러나 금속 생산 환경은 고온, 높은 또는 변동하는 습도, 화학 물질 및 분진 오염 등이 존재하는 매우 가혹한 조건으로, 노점 센서가 사용되기에 가장 열악한 환경 중 하나입니다.
따라서 센서의 유지보수는 복잡하고 어려울 뿐만 아니라 상당한 비용이 발생하는 경우가 많습니다.
이러한 이유로 사용자들은 외부 교정 서비스나 센서 교체에 따른 비용을 절감하면서도 성능을 직접 검증할 수 있는 인하우스(In-house) 시험 및 유지보수 방법 을 점점 더 선호하고 있으며,
이러한 요구를 충족하기 위한 솔루션으로 FPG(Frost Point Generator)의 활용이 지속적으로 확대되고 있습니다.
☑️FPG를 이용한 노점 교정 (Dew Point-Moisture Calibration in the FPG)
FPG를 이용한 노점 센서(Dew Point Sensor) 교정은 매우 간단합니다.
AC 전원만 공급되면 되므로, 교정이 필요한 장소 어디에서나 손쉽게 사용할 수 있습니다.
시험 대상 장비(IUT, Instrument Under Test)에 맞는 FPG PA 프로브 어댑터를 사용하여 프로브를 체결한 후, 시스템이 완전히 밀봉되었는지 확인합니다.
사용자 매뉴얼에는 시험 및 교정 결과에 영향을 줄 수 있는 누설(Leak)이 없는지 확인하기 위한 간단한 점검 절차가 제공됩니다.
이후 첫 번째 노점(또는 서리점, Dew/Frost Point) 값을 설정합니다.
일반적으로 가장 낮은 노점부터 시작하는 것이 권장되며, 설정값이 안정화될 때까지 기다립니다.
첫 번째 교정 지점의 측정이 완료되면 결과를 기록하고, 다음 노점 값을 설정하여 동일한 절차를 반복합니다.
필요한 모든 시험 및 교정 지점에서 측정을 완료하면 장비의 'As Found' 데이터(교정 전 상태의 측정 결과)를 확보할 수 있습니다.
만약 측정 결과에서 시험 대상 장비의 조정이 필요한 것으로 확인되면,
제조사의 조정(Adjustment) 절차에 따라 장비를 조정한 후 동일한 교정 절차를 다시 수행하여 'As Left' 데이터(조정 후 교정 결과)를 확인합니다.
필요한 경우, 측정 결과를 시험 성적서(Test Report) 또는 교정 성적서(Calibration Certificate) 형태로 정리하여 보고할 수 있습니다.
또한 FPG Metrology Calibration Software를 이용하면 교정 과정부터 성적서 발행까지 전 과정을 자동으로 수행할 수 있습니다.
아래 그래프는 실제 시험 데이터를 기반으로 작성된 예시입니다.
FPG를 기준으로 노점 미러(Dew Point Mirror) 와 시험 대상 노점 센서(IUT) 의 측정값을 비교한 일반적인 교정 프로파일을 보여주며,
FPG를 이용한 노점 교정의 정확성과 신뢰성을 확인할 수 있습니다.
☑️FPG 도입의 타당성 (FPG Justification)
FPG의 초기 도입 경험을 바탕으로 볼 때,
노점 센서(Dew Point Sensor)의 전체 유지관리 비용(Total Cost of Ownership) 을 고려하면 FPG의 초기 투자 비용은 충분히 정당화될 수 있습니다.
전체 유지관리 비용에는 다음과 같은 요소가 포함됩니다.
• 교정(Calibration) 또는 센서 교체(Exchange Product)에 소요되는 비용
• 제조사 또는 서비스 센터로 장비를 발송하기 위한 행정 처리 및 운송 비용
• 현장에서 노점 센서를 탈거 및 교체하는 데 필요한 시간과 작업 비용
또한 공정의 안정적인 운영을 보장하기 위해 많은 사용자는 일반적으로 다음과 같이 3세트의 노점 센서를 운영합니다.
• 운영 중인 센서(In Service)
• 예비(Backup) 센서
• 교정 및 유지보수를 위해 서비스 센터에 있는 센서
이와 함께 FPG는 비용 절감뿐만 아니라 품질(Quality) 및 기술적(Technical) 측면에서도 다음과 같은 장점을 제공합니다.
• 교정 시 제어 루프(Control Loop) 또는 모니터링 시스템(Monitoring System) 을 포함한 전체 시스템의 성능을 검증할 수 있어, 보다 완전한 시스템 검증(Full System Validation)이 가능합니다.
• 정기적인 교정을 통해 교정 및 측정 데이터의 추적성(Traceability) 을 지속적으로 유지할 수 있으며, ISO 9001을 비롯한 다양한 품질관리 시스템의 요구사항을 충족하는 데 도움이 됩니다.
• 센서 또는 프로브를 교체하는 방식에 비해 변경 관리(Change Control)에 필요한 문서 작성 및 관리 업무를 줄일 수 있어 운영 효율성을 높일 수 있습니다.
☑️FPG 호환성 (FPG Compatibility)
시중에는 다양한 제조사에서 생산되는 여러 종류의 노점 측정기(Dew Point Instruments) 와 수분 분석기(Moisture Analysers) 가 사용되고 있습니다.
또한 노점 센서는 미터법(Metric) 및 인치(Imperial) 규격을 포함하여 다양한 나사산(Thread) 형태와 길이를 사용하므로,
FPG는 이러한 다양한 노점 센서(DPS, Dew Point Sensor)에 대응할 수 있도록 손쉽게 구성 및 적용할 수 있도록 설계되었습니다.
FPG-PA 프로브 어댑터는 시험 대상 장비(IUT)에 맞는 사양으로 선택할 수 있으며, 필요에 따라 사용자가 직접 교체하여 다양한 센서에 유연하게 대응할 수 있습니다.
또한 FPG는 후면 패널에 샘플 루프 인터페이스(Sample Loop Interface) 를 제공하여,
샘플 튜브(Sample Tube)를 통해 노점 냉각 미러식 측정기(Dew Point Chilled Mirror) 및 수분 분석기(Moisture Analyser) 와도 연결하여 사용할 수 있습니다.
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