적용분야

열차 차축에 장착된 베어링이 과열되는 현상, 즉 핫 러너(Hot Runner)는 철도 운송에 있어 매우 심각한 위험 요소입니다. 특히 비용 문제로 차량 내 센서가 설치되지 않는 경우가 많은 화물 열차에서는 외부 온도 모니터링이 필수적입니다. 오일 누유나 유압 오일 부족과 같은 기계적 결함은 베어링 과열의 원인이 될 수 있습니다. 최악의 경우 차축이 고착되어 열차가 탈선하는 사고로 이어질 수 있습니다.

과제는 주행 중인 열차를 실시간으로 모니터링하는 것입니다. 외부 센서는 과열된 차축을 정확하게 감지해, 적시에 알람을 발생시킬 수 있어야 합니다. 하지만 고속으로 통과하는 열차와 먼지, 비, 극한의 온도와 같은 까다로운 환경 조건은 측정 과정을 더욱 어렵게 만듭니다. 또한 터널 입구나 주요 철도 분기점과 같이 사고를 반드시 예방해야 하는 구간에서는 온도 모니터링의 중요성이 더욱 큽니다.

더 나아가 철도 인프라가 노후화된 국가에서는 핫 러너 사고가 더욱 빈번하게 발생합니다. 특히 인도, 중국, 미국과 같이 철도 노선 길이가 매우 긴 국가에서는 수동 점검이 현실적으로 불가능합니다. 따라서 환경 조건과 관계없이 열차를 지속적이고 신뢰성 있게 감시할 수 있는 자동화된 솔루션이 요구됩니다.

운행 중단을 방지하고 핵심 인프라를 보호하기 위해서는, 적외선 기술을 활용한 고정밀 비접촉식 온도 측정이 필수적입니다.

핫 러너 감지를 위한 솔루션은 Optris 적외선 센서를 활용한 비접촉식 온도 측정에 기반합니다. CTlaser 4ML은 90마이크로초(µs)의 매우 빠른 응답 속도를 제공해, 고속 주행 중에도 차축 베어링의 온도를 정밀하게 감지할 수 있습니다. 또한 2.2~6 µm의 단파장 스펙트럼 범위를 갖추고 있어 금속 측정 및 고속 응용 분야에 특히 적합합니다.

이 센서들은 선로 바닥 또는 철로 측면 등 고정된 위치에 설치되며, 열차가 통과할 때 차축 베어링의 온도를 감지합니다. CF4 렌즈와 같은 특수 광학 장치를 사용하면 측정 스폿을 차축 박스에 정확히 맞출 수 있어 최대의 측정 정확도를 확보할 수 있습니다. 30:1의 광학 해상도는 작은 표면에서도 정밀한 온도 측정을 가능하게 합니다.

센서는 일반적으로 차축을 하부 또는 측면에서 최적의 각도로 스캔할 수 있는 위치에 설치됩니다. 열차가 시속 100km를 초과하는 속도로 이동하기 때문에, 측정 시스템의 노출 시간은 매우 짧아야 합니다. 이를 위해 Optris는 적외선 파이로미터를 밀리초 단위로 데이터를 포착하도록 최적화했으며, 이를 통해 고속 조건에서도 정확한 측정값을 보장합니다.

Optris 센서는 극한 환경에서의 사용을 고려해 설계되었습니다. 추가 냉각 장치 없이도 주변 온도 최대 70 °C까지 안정적으로 작동합니다. 보호 하우징은 먼지나 기상 조건으로 인한 오염을 효과적으로 차단합니다. 또한 Profinet, Ethernet/IP와 같은 표준화된 인터페이스를 지원해 기존 시스템과 원활하게 통합할 수 있습니다. 디지털 신호 처리를 통해 임계 온도 변화를 감지하고, 해당 정보는 즉시 관제 센터로 전달됩니다. 피크 홀드(Peak-hold) 기능은 순간적으로 발생하는 최고 온도 값도 정확하게 포착합니다.

추가로, 철도 네트워크 전반에 걸쳐 여러 센서를 연동할 수 있어 고급 데이터 분석이 가능합니다. 서로 다른 제어 지점에서 수집된 데이터를 비교·분석함으로써 온도 이상 징후를 식별할 수 있으며, 이를 통해 예지 정비 전략을 구현하고 주요 운송 구간에서 차축 고장 위험을 줄일 수 있습니다.

과열된 차축을 모니터링하기 위해 Optris 적외선 기술을 적용하면 열차 고장을 크게 줄이고 철도 안전성을 향상시킬 수 있습니다. 센서의 빠른 응답 속도 덕분에 베어링 과열을 실시간으로 감지할 수 있으며, 손상이 발생하기 전에 즉각적인 조치를 취할 수 있습니다.

Optris 파이로미터를 사용하면 항상 높은 측정 정확도를 안정적으로 유지할 수 있습니다. 비접촉식 측정 방식은 유지보수가 거의 필요 없는 운용을 가능하게 하여 운영 비용을 절감합니다. 특히 차량 내 센서가 설치되지 않은 화물 운송 분야에서는 Optris 솔루션을 통해 정밀한 외부 온도 모니터링이 가능합니다.

또한 Optris 적외선 센서는 실시간 데이터 처리 기능을 제공해, 철도 운영자가 다양한 환경 조건에 맞춰 알람 임계값을 설정할 수 있도록 합니다. 예를 들어 터널 진입 전 온도 급상승이 감지될 경우, 자동 안전 점검이 즉시 실행되어 사고 발생 이전에 잠재적인 위험을 차단할 수 있습니다.

적외선 기술 분야의 시장 선도 기업인 Optris는 고속 열차 온도 측정을 위한 검증되고 현장에서 입증된 솔루션을 제공합니다. CTlaser 4ML과 견줄 만한 응답 속도를 제공하는 시스템은 현재로서는 없습니다. 컴팩트한 설계와 뛰어난 진동·충격 내성을 갖추고 있어 까다로운 산업 환경에 이상적입니다. 또한 잦은 유지보수가 필요 없는 혹독한 환경에서도 안정적으로 작동해, CTlaser 4ML은 철도 안전 시스템을 위한 우수한 장기 투자 솔루션입니다.

결과적으로 Optris는 핫 러너를 조기에 감지할 수 있는 신뢰성 높고 비용 효율적이며 혁신적인 방법을 제공함으로써, 철도 운행의 안전성과 효율성을 동시에 향상시킵니다.