누적 유량이란? 유량 합산기란?

일반적으로 "합산기(Totalizer)"는 흐르는 물질(예: 유체)의 총량을 계산하는 데 사용됩니다.
우리의 일상생활에서도 어느 정도 "합산기"의 응용을 접할 수 있습니다. 예를 들어, 주유소에서 주유할 때, 합산기는 결제의 핵심 역할을 합니다. 주유건을 들고 스위치를 올리면 연료 계량기가 0으로 초기화되고, 주유를 마친 후 주유건을 걸고 스위치를 내리면 계량기에 주유한 휘발유의 갤런 수가 표시되며, 이 갤런 수를 기준으로 결제가 이루어집니다. 여기서 주유한 "갤런 수"가 바로 이른바 "합산기"입니다. 이 경우, 속도는 덜 중요하며 "총량"이 우리와 더 직접적인 관계를 갖습니다. 또한, 매달 확인하는 수도계량기, 가스계량기, 전기계량기도 동일한 방식으로 요금을 계산하는 합산기입니다.

유량계에서 "합산기(Totalizer)"는 유량을 누적하는 기능을 의미합니다. 누적 유량은 특정 파이프라인을 통해 운송되는 의약품, 폐수, 원재료 등의 유량을 제어하여 비용 관리를 할 수 있습니다. 또한, 정확한 액체 투여량을 통해 화학 반응을 제어하거나 식품, 의약품 등의 제조 공정에서 제조 배합의 일관성을 보장할 수 있습니다. 추가로, 시장에 나와 있는 일부 전자 유량계는 일정 기간 내 누적된 유량 데이터를 조회할 수 있는 기능도 제공하고 있습니다.

1 ) 누적 유량 (Cumulative flow)： 시간 단위가 고정되어 있으며, 각 시간 단위마다 흐르는 유체의 양을 측정합니다. 예를 들어, 1분에 50리터의 폐수가 배출된다면, 순간 유량은 50 L/min입니다. 또 다른 예로, 폐수가 순간 유량 50 L/min으로 배출되며, 유량이 전혀 변하지 않고 하루에 8시간 동안 배출 시간이 안정적이라면, 하루에 배출되는 폐수의 누적량은 24,000리터가 될 수 있습니다.

2 ) 순간 유량 (Instantaneous flow)： LPM은 "리터 퍼 분(Liters per Minute)"의 약자로, 특정 시점(마이크로초 또는 밀리초 단위)에서 측정된 값입니다. 그러나 이 데이터는 순간 유량이 1분 동안 유지되고 파이프의 직경이 일정할 때만 적용됩니다. 사실, 일정 시간 동안 순간 유량은 높아지거나 낮아질 수 있으며, 일정 시간이 지난 후에 측정된 누적 유량은 순간 유량과 일치하지 않을 수 있습니다. 따라서 순간 유량 값은 실제로 최종 누적 유량에 영향을 미치지 않습니다. 예를 들어, 10분 동안의 유량 모니터링 중, 한 밀리초에 측정된 순간 유량은 60 LPM이고, 다른 밀리초의 순간 유량은 40 LPM일 수 있지만, 10분 후 누적 유량은 50 LPM이 됩니다.

3 ) 유속(Flow rate)： 단위 시간당 단면을 통과하는 유체의 속도를 말하며, 주로 액체 또는 가스의 유동 변화를 모니터링하는 데 사용되는 물리적 양입니다.

1 )수동 기록: 14일 기록 기능을 사용하는 것이 더 편리합니다.
현장 담당자는 특정 시간과 주기로 유량계 설치 위치에서 누적 유량을 모니터링하고 기록합니다. 유량계 설치 위치가 멀리 떨어져 있을 경우, 시간과 관리 비용이 증가할 수 있습니다. LORRIC의 패들휠 유량계는 14일간의 누적 유량을 기억하는 기능을 제공하여, 담당자가 매일 자주 이동할 필요 없이 관리 및 시간 비용을 크게 줄일 수 있습니다.


2 ) LORRIC AxleSense 패들휠 유량계: "지난 14일 동안의 양/음/순 유량 누적"
비공정 시설의 인프라에서는 일반적으로 PLC가 시스템을 모니터링하지 않습니다. LORRIC AxleSense 패들휠 유량계는 양의 유량, 음의 유량, 순 유량 등의 유량 모니터링 데이터를 누적 기록하며, 이 중 하나를 14일 동안의 이력 데이터로 설정할 수 있습니다(데이터는 최대 10자리까지 표시 가능). 동시에 백업 배터리가 장착되어 있어, 장치가 일시적으로 전원이 꺼지더라도 데이터를 안전하게 유지할 수 있습니다.
⇒FP-AS510 특허 AxleSense 패들휠 유량계
 

3 )전자 신호를 통한 데이터 전송
수동 데이터 기록 방법은 추가 장비나 중앙 제어 시스템 없이 실시간 신뢰성을 제공하지만(보다 복잡한 계산을 위해 외부 로거를 사용할 수 있음), 일반적인 유량계 화면은 비용, 크기, 디자인 고려 사항 또는 설치 위치가 접근하기 어려운 경우, 조명 상태가 나쁜 경우 현장 직원이 모니터링하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
더 크고 정교한 운영 환경에서는 모든 장치의 데이터가 외부 장치(예: 프로그래머블 로직 컨트롤러, PLC)에 의해 조정되고 기록됩니다. 일반적으로 RS485, 4-20mA 또는 스위치 신호와 같은 유선 통신 방법을 사용하여 개별 장치를 PLC에 연결합니다. 이러한 설정은 각 장치에 맞는 특정 통신 장비를 요구합니다.

1 ) 4-20mA
주로 순간 유량 데이터를 전송하는 데 사용되며, LORRIC의 패들휠 유량계는 누적 유량 데이터 출력을 설정할 수도 있습니다. 전용 라인을 사용하여 지연이 최소화된 신뢰성 높은 빠른 데이터를 제공하며, 빠른 응답 시간이 요구되는 자동화 제어 애플리케이션에 적합합니다.
예를 들어, 지연 요구사항이 1/1000초 정도로 낮은 자동 제어에서는 4-20mA 전송이 이상적입니다. 그러나 데이터 정확도는 유량 크기와 미리 설정된 범위에 따라 4-20mA 범위를 정확하게 설정하는 것에 달려 있습니다. 출력이 20mA에 도달하면 데이터를 계속 수집하려면 수동으로 리셋해야 하므로 이 방법을 사용하는 사용자는 많지 않지만, 누적 유량 신호에 대한 피드백 역할을 합니다.
⇒ 자세히 알아보기: 아날로그 출력(Analog Output)이란?

2 ) RS485
다수의 데이터를 전송할 수 있는 이 전송 라인은 데이터 수집 지연이 길지만, 가장 다양한 정보를 제공하며 장거리 전송이 가능합니다.
RS485는 다중 연결이 가능해 즉각적인 타이밍이 필요하지 않은 데이터 수집에 적합합니다. 누적 유량계로부터 다양한 데이터를 직접 수집해 후속 애플리케이션에 적용할 수 있습니다. PLC 엔지니어는 유량계 설명서에 따라 통신 내용을 해석하는 추가 프로그램을 작성해야 합니다.
⇒ 자세히 알아보기: RS485란?

3 ) 스위치 신호 (Switch Signal)
가장 간단한 방법으로, 상한 및 하한 알람을 내장 설정하여 누적량이 한계를 초과했는지 모니터링할 수 있습니다.
"아날로그 출력 전류의 상한 초과" 및 "하한 미만" 데이터를 설정함으로써 "순간 유량"이 정상 범위에 있는지 모니터링할 수 있지만, 데이터를 자체적으로 캡처할 수는 없습니다. 예를 들어, 사용자가 특정 화학물질의 주입 속도와 양을 순간 유량 60l/s로 제어하려는 경우, 상한을 62로, 하한을 61로 설정해 초과하거나 미달하는 경우 경고를 받아 유량이 올바르게 제어되도록 할 수 있습니다. 자기 포인터나 링이 있는 기계식 유량계는 이러한 한계 설정만을 기반으로 스위치 신호를 전송하여 현재 유량 모니터링 상태를 확인할 수 있습니다. 스위치 신호를 통해 실시간 누적 유량 데이터를 얻으려면 출력을 펄스 신호로 변경하고 PLC 또는 카운터에 연결하여 즉각적인 결과를 얻을 수 있습니다.
⇒ 자세히 알아보기: 스위치 신호(Switch Signal)

'누적 유량'을 차량이 주행한 총 거리를 알려주는 '누적 주행 거리'에 비유할 수 있습니다. 제조사가 권장하는 주행 거리 내에서 정기적인 유지보수를 하면 차량의 안전과 수명이 보장됩니다.

'누적 유량'은 산업 및 응용 분야에 따라 해석이 다릅니다. 예를 들어, 식품 산업에서는 혼합된 재료의 비율이 특정 제품의 맛에 결정적인 영향을 미칩니다. 순간 유량 모니터링 외에도 각 재료의 누적 유량 데이터를 통해 정확한 조정과 제어가 가능하여 표준화된 식품 생산이 이루어집니다. 또한, 누적 유량은 장비의 정기 유지보수 일정을 안내하며, 정밀한 기록은 운영 및 유지보수 계획 수립에 도움이 됩니다.

LORRIC은 '순간 유량'과 '누적 유량'을 모두 유량계에서 제공하는 기본 데이터로 간주하며, 이는 환경적 요인이 고려되는 모든 응용 및 공정에서 중요한 데이터입니다.