㈜두텍 / www.dotech21.com

 

 

각종 산업 설비에 있어 센서는 신경과 같은 역할을 수행하게 된다. 따라서 그 센서가 어떤 것을 감지해 내느냐에 따라 그 종류는 굉장히 다양하게 분류될 수 있다. 그중 산업현장에서 가장 많이 활용되는 센서를 꼽자면 단연 온도 및 습도 등을 측 정하는 온습도 센서를 꼽을 수 있을 것이다. 본문 에서는 ㈜두텍의 온습도 센서를 중심으로 한 산업용 센서의 동향에 대해 얘기해 보고자 한다.

 

 

 

센서의 가장 큰 기능은 목적하는 물리량을 계측 해내는 것이다. 이렇듯 물리량을 측정하는 장치 가 바로 센서 소자이다. 이러한 센서 소자의 성능은 일부 저가형 제품을 제외하고는 제조기술의 발 달에 따라 대체적으로 상향 평준화되어 있다고 할 수 있다. 현재 시판 중인 센서 소자는 ±0.1% 수준의 정밀도를 확보하고 있는 것이 일반적이다.

 

하지만 현장설비에 있어 언급되는 센서라 함은 단순한 센서 소자가 아닌 센서 소자와 측정값을 다양한 신호로 변환해 출력해 주는 전송장치 등이 모듈로 통합된 트랜스미터(Transmitter) 제품을 일컫는 경우가 대부분이다. 따라서 산업용 설비에 적용되는 센서기술을 논한다면 당연히 센서 소자가 아닌 트랜스미터에 대해 얘기를 하는 것이 맞을 것이다.

 

이러한 트랜스미터는 제조사의 기술력에 따 라 커다란 성능의 차이를 나타낸다는 점에서 센서기술의 집약체라고 할 수 있다. 센서 소자는 동일하더라도 측정값을 어떻게 출력하고 표현하는지 또한 그러한 회로를 어떠한 구조의 하우징 (Housing)에 집적시켜 놓았는지 등에 따라 제품 의 기능성과는 물론, 가격 또한 천차만별로 달라지기 때문이다.

 

 

 

온습도 트랜스미터 개발 트렌드는 몇 가지 키워드로 요약될 수 있다. 첫 번째 트렌드는 소형화, 집적화이다. 상대적으로 부품 크기의 제한을 덜 받는 대형 산업용 설비일지라도 동일한 기능에 외 형이 큰 제품보다는 작고 가벼운 제품이 선호되기 마련이다.

 

㈜두텍의 HTP1100시리즈는 이러한 특성을 가장 잘 나타내 주는 트랜스미터이다<그림 1>. 이 제품은 고정밀 온습도 트랜스미터로서 높은 내구성과 정밀도가 요구되는 각종 산업환경에서 사용 가능한 IP65 등급의 프로브(Probe) 타입 트랜스미터이다.

 

가장 큰 특징은 -40℃~80℃, 습도 0~100%RH 의 넓은 측정 범위 및 높은 정밀도를 실현함과 동시에 막대 형태의 프로브 내에 모든 기능을 담았다는데 있다. 다양한 형태의 루프파워 전류 전송 출력(4~20mA), 디지털 출력(RS485, RS232) 등 다기능 트랜스미터 기능을 센서 소자와 함께 하나의 PCB에 집적함으로써 지름 12mm, 길이 118.5mm(커넥터 포함), 무게 20g의 외형으로 기존 제품을 대체할 만한 성능을 실현했다.

 

기존 동급 제품의 경우 센서 소자가 내장된 프로브와 외장형 PCB 박스가 케이블로 연결된 형태의 제품들이 대부분이었다. 기존 제품과 비교해 HTP1100 시리즈의 디자인은 혁신적이리 만큼 소형화되어 있으며, 이러한 차이는 <그림 2>을 통해 비교해 보면 쉽게 알 수 있다.

 

HTP1100 시리즈와 비슷한 예로 통신형 모듈 타입 온습도 센서 HTX23C 시리즈를 들 수 있다<그림 3>. 이 제품은 온습도 센서에 통신 기능을 접목해 모듈화한 초소형 트랜스미터이다. 단순한 기능의 모듈 타입 온습도 센서는 각종 산업현장에서 두루 활용되어 왔지만 가로 63mm, 세로 63mm, 두께 16mm, 무게 16g의 초소형 하우징에 온습 도 센서와 TTL / RS232 / RS485 등 다양한 통신 기능을 하나로 통합한 제품은 흔치 않았다. 이 두 제품 모두 다양한 기능 및 작은 외형을 동시에 갖춤으로써 클린룸, 온실, 발효 체임버, 글로브 박스, 공조 시스템 내 덕트 등 광범위한 산업분야에 손쉽게 적용할 수 있다.

 

트랜스미터 개발 트렌드 두 번째는 디자인의 다변화 및 감성 디자인 강화이다. 산업용 기기에 있어 디자인은 눈으로 보이는 심미적 부분뿐만 아니라 기능성에까지 많은 영향을 주는 중요한 요소이다. 산업용 컨트롤러만 하더라도 소형 LCD / FND와 기계식 버튼으로 이루어진 단순한 형태가 주를 이루던 예전과 달리 최근 출시되고 있는 제품들의 경 우 터치 LCD 형식으로 변경되는 등의 트렌디한 변화가 다양하게 진행되고 있다. 이러한 변화는 온습도 트랜스미터 제품에 있어서도 크게 다르지 않다. 충실한 기능성은 물론 차별화된 외형 디자인 및 편리한 UI 등 감성적 측면에 있어서도 차별화된 제품 들이 속속 등장하고 있는 것이다.

 

㈜두텍의 HPX1000 시리즈는 이러한 특징을 잘 보여 주는 트랜스미터이다<그림 4>. 이 제품은 랙이나 벽면 패널 등 고정 시설물에 매립 장착하기 위해 특별히 설계된 모델로 디스플레이 설정부와 센서부가 합쳐진 일체형 구조를 가지고 있다. 고정밀 차압/온도/습도/노점 트랜스미터를 하나로 통합해 놓은 이 제품은 다채널 디지털/아날로 그 출력, RS485 통신 및 트렌드 데이터 표시 기능 등을 갖춰 디자인은 물론 성능적인 면에서도 기존 대비 큰 차별화를 이뤄 냈다.

 

가장 큰 특징은 헤어라인 마감의 스테인리스 스틸 전면 패널, 각 측정값을 동시에 표시해 주는 고해상도 그래픽 LCD와 정전용량식 터치 버튼 등이 적용되어 디자인 및 사용자 UI에서 고급화 및 차별화를 꾀했다는 것이다. 시인성을 높였으며, 글 자 폰트 및 전체적인 그래픽에 있어서도 디자인 차별화를 위해 각별히 신경을 쓴 점은 기존 제품 들과 뚜렷이 구분되는 특징이라 할 수 있다.
 

여기에 고해상도 LCD를 통해 연속 그래프로 각 측정값의 변화도를 한눈에 파악할 수 있도록 표현해 주는 트렌드 데이터 표시 기능은 기능적 측면에서도 소홀하지 않았다는 점을 보여 준다. HPX1000 시리즈는 전면 패널에 IP65 등급의 방진 방습 성능을 갖춰 일반 실내 및 클린룸, 제약, 병원, 반도체 제조, 정밀기기 관련 시설 등 환경 관리가 필수적인 정밀 제조 시설 등에 두루 적용 할 수 있다.

 

 

트랜스미터 제품들의 추후 발전 방향은 전선 없이 통신하는 무선 제품들이다. 앞서 살펴보았듯 트랜스미터는 센싱은 물론 전송 통신에 이르기까지 다양한 기능이 집적된 제품이다. 때문에 일반적인 경우 제품을 본 설비와 연결하기 위한 전선들도 여러 가닥으로 구성될 수밖에 없다. 긴 전선 다발이 별문제 없는 경우도 있겠지만, 실외 설치 시와 같이 큰 제약이 될 경우도 적지 않을 것이다.

 

이러한 한계를 극복하고자 최근에는 무선 기술을 접목한 트랜스미터 개발이 활발하다. 이러한 무선 기능을 구현하기 위해 개발사 자체 통신 프로토콜은 물론 Wi-Fi 시스템, 클라우드 서비스 등 범용 기술에 이르기까지 다양한 방식이 적용되고 있다. 일부 양산 제품이 출시된 것도 있으나 아직 안정성 및 현장 호환성 측면에서 보완해야 할 부분이 많으며, 초기기술이라는 점에서 제조 단가가 높아 일부 고가형 제품에만 실험적으로 적용 되고 있는 실정이다. 하지만 10여 년 전부터 점차 보급되기 시작해 지금은 다양한 모바일 기기에서 쉽게 찾아볼 수 있게 된 블루투스의 예와 같이 기술의 발달에 따라 머지않아 다양한 제품에 이러한 무선기술이 적용될 것으로 보인다.

 

산업용 설비 시장이 일반 소비재 시장에 비해 매우 느린 트렌드를 지닌 시장임은 틀림없지만 산업용 제품 시장 또한 소비자의 요구를 반영해 변화해야만이 살아 남을 수 있는 시장이다. 그런 의미에서 비단 센서나 트랜스미터뿐만 아니라 모든 산업용 장비시장의 트렌드를 예측함에 있어 모바일 기기 등 IT 제품의 변화를 관찰하고 이해한다면 보다 효과적인 분석과 대응이 가능할 것이다.