광학 가스 이미징(OGI)은 적외선 카메라를 사용하여 육안으로 보이지 않는 가스를 시각화하는 비접촉 검사 기법입니다. 식품 및 공정 산업에 사용되는 일부 용제를 포함한 대부분의 탄화수소는 특정 파장에서 적외선 에너지를 흡수합니다. OGI 기술은 역사적으로 오일, 가스 또는 유틸리티 산업에서 메탄과 같은 탄화수소 배출 감지를 중심으로 활용되어 왔습니다. 최근에는 OGI 기술이 정량화를 포함하도록 발전하여 이러한 산업의 주요 기업이 누출을 찾을 수 있을 뿐만 아니라 이를 측정하여 배출량을 보다 효과적으로 관리할 수 있게 되었습니다.

유량 제어 기술의 글로벌 리더이자 Smiths Group plc의 사업부인 John Crane은 수십 년 동안 다양한 산업에 솔루션을 제공해 왔습니다. John Crane의 제품 중 한 가지 측면은 종종 OGI 카메라를 사용하고, 최근에는 배출 측정을 역량에 통합하여 비산 배출 감지로 고객을 지원하는 데 중점을 둡니다. 

최근 John Crane의 한 팀은 선도적인 식품 산업 생산업체를 위한 정량적 광학 가스 이미징(QOGI) 조사를 성공적으로 완료하여 숙련된 서비스 카메라 운영자와 결합된 첨단 가스 시각화 및 정량화가 어떻게 재료 손실을 직접적으로 줄이고 자산 신뢰성을 개선하며 측정 가능한 재무 수익을 제공할 수 있는지 입증했습니다.

광학 가스 이미징(OGI)으로 헥산 등 탄화수소를 확인하는 방법

OGI 카메라는 탄화수소와 같은 가스의 흡수 특성에 해당하는 특정 파장을 통과시키도록 필터링되어, 가스 플룸과 배경 사이의 적외선 흡수 대비를 감지할 수 있습니다. 씰, 플랜지, 피팅에서 가스가 누출되면 카메라가 생산을 중단하거나 누출 지점에 직접 접근하지 않고도 실시간으로 눈에 보이는 플룸 형태로 표시합니다.

포인트 센서 또는 기존 스니핑 방법과 달리 OGI를 통해 검사자는 다음을 수행할 수 있습니다.

• 넓은 영역을 빠르게 스캔
• 누출 현상을 동적으로 관찰
• 간헐적 배출과 공정 의존적 배출 구분
• 위험하거나 모니터링하기 어려운(DTM) 장비를 안전하게 검사

이로 인해 OGI는 식품 제조에서 흔히 사용되는 회전 설비, 용제 추출 시스템, 밀폐 또는 고온 공정에 특히 효과적입니다.

식물성 오일 추출에 일반적으로 사용되는 탄화수소인 헥산의 경우, OGI 카메라는 이 화합물의 적외선 스펙트럼에서 나타나는 강한 흡수 특성에 맞게 조정됩니다. Flir의 Gx620과 같은 첨단 OGI 카메라는 이러한 특성을 최대한 활용하기 위해 냉각식 적외선 검출기와 가스별 광학 필터링 기술을 적용했습니다.

그림 1: Flir Gx620의 필터링된 영역(빨간색)과 비교한 헥산(노란색)의 스펙트럼 흡수

헥산이 설비에서 누출되면, 주변 공기나 배경 표면과는 다르게 적외선 방사를 흡수합니다. 카메라는 이 흡수 차이를 가시적인 이미지로 변환하여 엔지니어가 다음을 사항을 확인할 수 있습니다.

• 누출 위치 및 크기
• 가스 플룸의 방향 및 분산
• 작동 조건에서 누출 거동의 변화

이 기능은 제품 손실, 안전 위험 및 환경 영향에 기여하면서 작은 누출이 눈에 띄지 않게 지속될 수 있는 용제 기반 식품 공정에서 특히 유용합니다.

누출 감지부터 영향 평가까지: QOGI가 중요한 이유

전통적인 OGI는 “누출이 있는가?”라는 질적 질문에 답하지만, QOGI(Quantitative Optical Gas Imaging)는 훨씬 더 가치 있는 질문에 답합니다: “이 누출로 인해 비용이 얼마나 드는가?”

QOGI는 검증된 정량화 기법을 사용하여 감지된 누출의 방출 속도를 추정함으로써 표준 OGI 기술을 기반으로 합니다. QOGI는 가스 시각화와 운영 매개변수를 결합하여 각 누출에 대한 추정 질량 또는 부피 유량을 제공합니다. Flir Gx620과 같은 첨단 이미저는 카메라 내부에서 이 기능을 제공하여 정량화 과정을 검사 자체만큼 원활하게 수행할 수 있습니다. 

이는 누출 감지를 단순한 진단 활동에서 데이터 기반의 유지보수 및 재무 의사결정 도구로 전환시켜, 운영사가 다음을 수행할 수 있습니다.

• 경제적 영향에 따라 누출 순위 지정
• 단순한 가시성이 아닌 가치 기준으로 수리 우선순위 결정
• 유지보수 후 절감된 손실액 정량화
• 신뢰할 수 있는 데이터로 내부 지속 가능성 및 효율성 목표 지원

식물성 오일 생산에서의 손실 정량화

최근 John Crane QOGI 조사는 식물성 오일 생산에 사용되는 핵심 추출기를 대상으로 진행되었습니다. 첨단 OGI 기술을 활용하여 엔지니어들은 피팅, 씰, 점검 지점, 플랜지에서 22개의 잠재적 누출 지점을 확인했습니다.

이 중 9건의 누출에 대해 정량적 분석이 이루어졌으며, 총 배출량은 시간당 약 16kg으로 나타났습니다. 고객의 탄화수소 용제 사용 기준 단가를 바탕으로 산출했을 때, 이 정량화된 배출량은 방치할 경우 연간 미화 약 194,000달러 이상의 물질 손실로 이어지는 것으로 추산되었습니다.

그림 2: 다양한 설비에서 발생한 헥산 누출을 보여주는 가시광 카메라, HSM 및 OGI 검사 이미지

이 조사는 예상 절감액의 극히 일부만 투입하여 진행되었음에도 불구하고, 투자 대비 높은 수익을 명확히 입증했습니다. 더 중요한 것은, 운영 및 재무적 효익이 가장 큰 수정 유지보수 조치의 우선순위를 결정할 수 있도록 고객에게 명확하고 객관적인 데이터를 제공했다는 점입니다.

QOGI 및 ROI: 더 스마트한 유지보수, 더 빠른 투자 회수

QOGI의 핵심 가치는 배출량을 비용과 직접 연결하는 능력에 있습니다. 모든 누출을 동일하게 처리하는 대신, QOGI는 운영자가 가장 큰 효과를 발휘하는 곳에 자원을 집중할 수 있게 합니다. 주요 ROI 이점으로는 영향이 큰 누출을 식별 및 수리하여 제품 손실 절감, 가치 기반 우선순위 결정을 통한 유지보수 효율성 향상, 씰 및 피팅 고장 악화 방지를 통한 비계획 다운타임 위험 감소 등이 있습니다. 용제 집약적 공정에서는 소수의 정량화된 누출만으로도 검사 및 수리 비용을 몇 배 이상 상쇄할 수 있습니다. 예를 들어, 아래 그림 3에는 분당 6리터를 초과하는 누출이 표시되어 있으며, 벌크 헥산의 가격이 리터당 미화 약 4달러인 경우, 이 누출 하나만으로도 일일 미화 약 34,000달러에 가까운 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 

그림 3: 파란색 원을 통과하는 헥산 누출이 컬러화된 플룸으로 표시되며, Flir의 QOGI 기술로 측정되었습니다. 이 누출은 분당 6리터를 초과했습니다.

탄화수소와 용제는 식품 산업에서 QOGI에 가장 적합하지만, 동일한 접근 방식은 오일 및 가스, 재생 천연가스, 자동차 산업에서 사용되는 기타 탄화수소 및 VOC를 포함한 광범위한 가스와 응용 분야에서도 가치를 제공합니다. 어떤 경우든 경제적 논리는 동일합니다. 가스에 가치가 있다면, 손실을 정량화함으로써 더 스마트한 의사결정과 빠른 투자 회수가 가능합니다.

응용 분야 스포트라이트: 정기적인 QOGI 모니터링을 통한 지속적인 성능 유지

John Crane의 QOGI 프로그램에 대한 고객의 반응은 매우 긍정적이었습니다. 초기 조사에 이어, 유사한 설비를 운영하는 두 번째 시설에서도 추가 QOGI 검사가 이미 완료되었습니다. 유지보수 효과를 검증하고 지속적인 성능 개선을 지원하기 위해 2026년 초 두 현장 모두에서 반복 조사가 예정되어 있습니다. 다른 지역에서도 관심이 높아지면서, 현재 유사한 방안들이 모색되고 있습니다.

John Crane Performance Plus™ 모듈식 서비스 프레임워크의 일부로 제공되는 QOGI는 자산 상태 관리(Asset Condition Management) 범주에 속하며, 체계적인 관리형 신뢰성(Managed Reliability) 접근 방식 내에서 정보에 입각한 데이터 주도 유지보수 의사결정을 지원합니다. 

John Crane의 상업 및 서비스 부사장 Philippe Lambert는 “이 프로젝트는 첨단 진단 기술이 어떻게 더 신뢰성 있고 지속 가능한 식품 생산 공정을 지원할 수 있는지를 보여줍니다.”라고 말했습니다. “QOGI는 고객에게 손실 메커니즘에 대한 명확한 가시성을 제공하여, 수리 대상을 효과적으로 정하고 시간이 지남에 따른 유지보수의 효과를 검증할 수 있습니다.”

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보이지 않는 것을 실행 가능하게

QOGI는 기존 방법으로는 감지하기 어려운 배출을 시각화하고 정량화함으로써, 식품 산업 운영자가 공정 효율성을 보호하고 직원 안전을 강화하며 불필요한 운영 비용을 절감할 수 있도록 지원합니다. 이번 조사가 입증하듯, 가스 손실을 감지하고 측정하여 조치를 취하는 능력은 용제와 공정 가스가 중요한 역할을 하는 모든 분야에서 점점 더 가치 있는 역량이 되고 있습니다.

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