💡 이 글의 핵심 3가지
- CI-PC196은 배기가스의 수분(H₂O)과 산소(O₂)를 한 대에서 동시에 측정합니다. 측정 범위는 H₂O 0~40.00%(설정 가능), O₂ 0~25.00%입니다.
- 프로브를 배기 덕트 안에 직접 꽂는 인시추(In-Situ) 방식이라 복잡한 시료 전처리 장치가 필요 없고, 프로브는 0~700℃ 환경에서 사용할 수 있습니다.
- 자동 교정 + 자동 역세척(역송풍) + 압력 감지가 내장되어, "센서가 막혀서 측정값이 틀어진 것을 아무도 몰랐다"는 상황을 구조적으로 줄입니다.
연소 설비를 운전하는 현장에서 가장 자주 나오는 질문은 이것입니다. "연료를 더 넣어야 하나, 공기를 더 넣어야 하나?" 이 질문의 답은 감(感)이 아니라 배기가스에 남아 있는 산소 농도에 들어 있습니다. 그리고 배기가스 성분을 정확한 농도로 환산하려면 또 하나의 값이 반드시 필요합니다. 바로 배기가스 속 수분(H₂O)입니다.
결론부터 말하면 — 창아이 CI-PC196 고온 습도 분석 시스템은 프로브를 고온 배기가스 내부에 직접 삽입해, 수분과 산소를 현장에서(in-situ) 동시에 측정하는 장비입니다. 프로브는 0~700℃ 환경에 대응하고 알루미늄 히터로 100~180℃ 범위에서 온도를 제어하며, 자동 교정·자동 역세척·압력 감지 기능을 갖춰 복잡한 전처리 설비 없이 상시 운전할 수 있습니다. (출처: 창아이 공식 제품페이지 CI-PC196 및 CI-PC196 한글 사양서)
그런데 왜 굳이 "덕트 안에 직접 꽂아야" 할까요? 왜 배기가스를 뽑아와서 편하게 측정하면 안 될까요? 여기에 이 제품의 설계 철학이 전부 들어 있습니다.
배기가스 수분과 산소를 몰라서 벌어진 실제 사고 2건
사례 ① 구리 제련 폐열보일러 튜브 누설 — 황산 노점 부식
일본 미쓰비시 머티리얼즈 나오시마 제련소(Naoshima Smelter)의 구리 제련로 폐열보일러 튜브에서 누설이 발생했고, 이를 분석한 연구가 학술지에 보고되었습니다. 해당 보고서에 기록된 배기가스 조건은 온도 1,513K, 유량 36,000Nm³/h, 조성은 SO₂ 34%, O₂ 5%, H₂O 14%, N₂ 39.5%였고, 보일러수 온도는 523K, 튜브 재질은 STB340이었습니다. 연구진은 X선 형광·X선 회절·EPMA 분석을 통해 파손 원인을 황산 노점 부식(sulfuric acid dew point corrosion)으로 규명했습니다.
(출처: "Sulfuric acid dew point corrosion in waste heat boiler tube for copper smelting furnace", Engineering Failure Analysis, Vol.33, pp.29–36, 2013 — ScienceDirect)
메커니즘은 단순합니다. 배기가스 속 황산화물과 수증기(H₂O)가 만나 황산이 되고, 금속 벽면 온도가 그 지점의 노점보다 낮아지면 황산이 액체로 응축해 벽을 부식시킵니다. 즉 "배기가스에 수분이 몇 %인가"를 모르면 노점이 몇 ℃인지도 모르고, 벽면 온도를 얼마 이상으로 유지해야 하는지도 모르는 것입니다. 실측 자료에 따르면 황산 노점 온도는 미분탄 연소 보일러에서 75~80℃, 순환유동층(CFB) 보일러 연도에서 55~60℃ 수준으로 보고됩니다.
(출처: "Corrosion of air preheater tubes of oil shale CFB boiler. Part I. Dew point of flue gas and low-temperature corrosion" — 에스토니아 오일셰일 발전소 공기예열기 저온부식 연구)
사례 ② 보일러 연소실 불완전연소 추정 폭발
안전보건공단(KOSHA)이 동종 사고 재발 방지를 위해 배포한 사고사례 자료에는, 노통연관식 보일러가 연소실 내 불완전연소로 추정되는 폭발을 일으켜 버너부가 떨어져 나가면서, 조작반에서 작업 중이던 보일러 기사가 안면부에 피해를 입은 사례가 기록되어 있습니다. 같은 자료에는 시운전 시 프리퍼지(내부 미연소 가스 제거)를 이행하지 않고 공기비 조정 부품을 버너에 취부하지 않은 상태로 점화해, 연소실 내부에 체류한 미연가스가 폭발한 사례도 함께 실려 있습니다.
(출처: 안전보건공단 사고사례 「보일러 폭발 사고사례(2015.11.27.)」 KOSHA-MIA-202003, kosha.or.kr)
⚠️ 정직하게 밝힙니다. 위 두 사례는 "CI-PC196이 없어서 발생한 사고"로 발표된 사건이 아닙니다. 다만 두 사례 모두 배기가스의 수분·산소 상태를 실시간으로 알고 있었다면 위험 신호를 더 이른 시점에 읽을 수 있었던 유형입니다. 또한 사례 ①처럼 SO₂ 등 부식성 가스가 다량 포함된 가스는 CI-PC196의 사용 조건이 아니므로(아래 발주 전 확인 사항 참조), 그런 현장에는 비접촉식 레이저 분석기 등 다른 창아이 제품을 검토해야 합니다.
CI-PC196은 어떻게 배기가스 수분과 산소를 측정하는가 — 측정 원리
CI-PC196의 측정 흐름은 다섯 단계로 정리됩니다.
- 프로브 삽입(In-Situ) — 스테인리스 프로브를 DN50~65 플랜지로 배기 덕트에 직접 장착합니다. 시료를 멀리 끌고 오지 않으므로 배관 도중에 수분이 응축되어 값이 낮게 나오는 문제 자체가 생기지 않습니다. 프로브는 0~700℃ 환경에서 사용 가능합니다.
- 프로브 가열(결로 차단) — 프로브 온도를 알루미늄 히터로 100~180℃ 범위에서 제어합니다. 시료 경로 온도를 수증기 응축점 위로 유지해, 측정하려는 수분이 측정 전에 물방울로 사라지는 것을 막습니다. 고온 습도 측정의 성패는 사실상 이 한 가지에서 갈립니다.
- 시료 이송(분출 배기 · 이젝터 방식) — 샘플 모드는 분출 배기 방식으로, 압축 공기를 이용해 시료를 끌어옵니다. 회전 펌프처럼 마모되는 부품에 의존하지 않는 구조입니다. 권장 시료 유량은 1~2L/min입니다.
- 센서 검출(H₂O + O₂ 동시) — 습도와 산소를 동시에 검출해 H₂O 0~40.00%, O₂ 0~25.00% 범위로 표시합니다. 응답 속도는 완전 예열 후 T₉₀ < 60초입니다.
- 신호 처리 및 출력 — 5인치 컬러 터치스크린에 표시하고, 절연 아날로그 2세트(4-20mA / 0-20mA / 0-5V / 0-10V 소프트웨어 전환), RS485 표준(RS232 옵션), 스위치(릴레이) 신호 4세트(24VDC, 0.2A)로 DCS·PLC에 전달합니다. 데이터는 1년 이상 연속 저장되며 USB 메모리로 내보낼 수 있습니다.
CI-PC196의 3가지 독보적 강점
① 전처리 설비를 없앤다 — "복잡한 전처리 장치가 필요 없다"
[기존 방식의 문제] 고온 배기가스를 측정하려면 보통 시료를 뽑아 냉각기로 식히고, 응축수를 제거하고, 필터를 거쳐 분석기로 보냅니다. 그런데 이 과정에서 측정하려던 수분이 응축수로 빠져나가 버립니다. 수분을 재려고 수분을 버리는 모순이 생기고, 전처리 랙 자체가 또 하나의 유지보수 대상이 됩니다.
[창아이의 해결] CI-PC196은 프로브를 배기가스 내부에 직접 삽입하는 인시추 방식으로, 사양서에 "복잡한 전처리 장치가 필요 없으며 유지보수는 최소화된다"고 명시되어 있습니다. 시료 경로는 짧고, 그 짧은 경로마저 100~180℃로 가열됩니다.
② 스스로 청소하고 스스로 교정한다 — 자동 역세척 + 자동 교정
[기존 방식의 문제] 배기가스에는 분진이 섞여 있습니다. 프로브 필터가 서서히 막히면 응답이 느려지고 값이 흘러가는데, 계기는 여전히 숫자를 보여주기 때문에 담당자는 그것이 틀린 값인지 알 방법이 없습니다. 정기 점검 때가 되어서야 발견되고, 그 사이 데이터는 모두 의심스러워집니다.
[창아이의 해결] CI-PC196은 자동 역송풍(역세척)으로 프로브를 주기적으로 불어내 청결하게 유지하고 프로브 수명을 연장합니다. 여기에 설정 주기에 따른 자동 교정이 더해져 드리프트를 스스로 보정합니다. 사람이 사다리를 들고 올라가야만 유지되던 정확도를, 장비가 스스로 유지합니다.
③ 시료를 제대로 빨아들이고 있는지까지 감시한다 — 압력 모니터링
[기존 방식의 문제] 분석기가 보여주는 값이 "지금 이 순간의 배기가스"인지, "막힌 라인에 갇힌 옛날 가스"인지 구분할 방법이 없는 경우가 많습니다.
[창아이의 해결] CI-PC196의 프로브에는 압력 감지 기능이 있어 시료 가스 채취 상태를 실시간으로 확인하고, 정상적으로 가스가 수집되고 있는지 판단할 수 있습니다. "값이 틀렸다"보다 먼저 "값을 믿을 수 없다"를 알려주는 것 — 이것이 산업용 계측기의 진짜 신뢰성입니다.
일반 추출식 습도 측정 vs CI-PC196 인시추 방식
| 비교 항목 | 일반 추출식(냉각·제습 후 측정) | 창아이 CI-PC196 (인시추) |
|---|---|---|
| 수분 측정 신뢰성 | 냉각 과정에서 수분이 응축 제거 → 측정 대상 자체가 손실 | 덕트 내부 직접 측정 + 경로 가열로 응축 손실 최소화 |
| 전처리 설비 | 냉각기·제습기·필터 랙 별도 구축 필요 | 복잡한 전처리 장치 불필요 (사양서 명시) |
| 대응 온도 | 고온 시료는 반드시 냉각 후 투입 | 프로브 0~700℃ 환경 사용 가능 |
| 측정 항목 | 수분계·산소계를 각각 구성하는 경우가 많음 | H₂O + O₂ 한 시스템에서 동시 측정 |
| 막힘 대응 | 필터 막힘을 사람이 점검해야 발견 | 자동 역세척 + 압력 감지로 상시 관리 |
| 교정 | 주기적 수동 교정 의존 | 설정 주기 자동 교정 지원 |
| 기록 | 상위 시스템 연동에 의존 | 장비 자체 1년 이상 저장 · USB 내보내기 |
※ 비교 표의 CI-PC196 항목은 창아이 공식 제품페이지와 CI-PC196 한글 사양서에 기재된 내용을 근거로 작성했습니다. 좌측 "일반 추출식" 열은 특정 타사 제품이 아니라 전처리 기반 측정 방식의 일반적 특성을 정리한 것입니다.
CI-PC196이 필요한 산업
창아이 사양서에 명시된 적용 분야는 다음과 같습니다.
- 석탄·오일 연소 보일러 — 배출가스 검출. 잔류 산소를 감시해 연료의 연소 정도를 제어하고 에너지 소비를 줄입니다.
- 목재·건축자재·제지 산업 — 건조 공정의 배기 수분 관리. 건조가 끝났는지, 과건조로 열을 낭비하고 있는지를 배기 수분이 말해 줍니다.
- 화학 산업 및 섬유 분야 — 공정 제어와 제품 검사용 배기 조건 모니터링.
- 디젤 엔진 및 선박 엔진 — 배출가스 검출.
- 철강·시멘트·발전소 — 대형 연소 설비의 배출가스 검출 및 환경 오염 저감.
📐 참고: 왜 배기가스 O₂가 법규와도 연결되는가
국내 대기환경 규정에서 표준산소농도를 적용받는 시설은 측정된 오염물질 농도를 (21 − 표준산소농도) ÷ (21 − 측정산소농도) 계수로 보정해 환산합니다. 즉 측정 산소 농도가 흔들리면 신고되는 배출농도 자체가 흔들립니다. 산소 측정의 신뢰성이 곧 배출 데이터의 신뢰성인 이유입니다. (출처: 대기환경보전법 시행규칙 별표 2의2 「측정기기의 종류, 측정기기의 설치 및 관리방법, 배출량의 산정방법」)
📌 제품 소개 — 창아이 CI-PC196 고온 습도 분석 시스템
CI-PC196은 벽걸이형 분석 본체 + 덕트 삽입형 프로브 유닛으로 구성된 시스템입니다. 본체 전면에는 5인치 컬러 터치스크린이 있어 H₂O와 O₂를 한 화면에서 확인할 수 있고, 측면에는 기원(공기원)·내부 퍼지·외부 퍼지·교정·이젝터·표준가스 포트·배액 포트가 배열되어 있습니다. 제품 상세는 📄 CI-PC196 제품 페이지에서 확인하실 수 있습니다.
🔹 주요 특징
- 인시추(In-Situ) 방식 — 프로브를 고온 배기가스 내부에 직접 삽입해 현장에서 습도·산소 측정
- 프로브 0~700℃ 사용 가능, 알루미늄 히터로 프로브 온도 100~180℃ 제어
- 복잡한 전처리 장치 불필요 — 유지보수 최소화
- 자동 교정 — 설정 주기에 따라 자동 수행해 측정 정확도 향상
- 자동 역세척(역송풍) — 프로브 청결 유지 및 수명 연장
- 압력 모니터링 — 시료 가스 채취 정상 여부를 실시간 판단
- 데이터 1년 이상 연속 저장 및 USB 메모리 내보내기
- 알람 기능 — 산소 농도가 알람 지점을 벗어나면 경보, 알람 지점은 전 범위 설정 가능
- 절연 아날로그 2세트 (4-20mA / 0-20mA / 0-5V / 0-10V 소프트웨어 전환) + RS485 표준(RS232 옵션) + 릴레이 4세트
📊 기술 사양
| 항목 | 사양 |
|---|---|
| 측정 범위 | H₂O 0~40.00% (설정 가능) / O₂ 0~25.00% |
| 직선성 오차 | H₂O ±2%FS / O₂ ±2%FS |
| 반복성 | H₂O ±1%FS / O₂ ±1%FS |
| 안정성 | H₂O ±1%FS / 7일, O₂ ±1%FS / 7일 |
| 응답 속도 | T₉₀ < 60초 (완전 예열 후) |
| 측정 환경(프로브) | 0~700℃ / 프로브 온도 제어 100~180℃ (알루미늄 히터) |
| 매체 가스 | N₂, He, Ar 및 기타 불활성 가스 |
| 디스플레이 | 5인치 컬러 터치스크린 |
| 통신 | RS485 (표준) 또는 RS232 (선택 사항) |
| 아날로그 신호 | 2세트 · 4-20mA / 0-20mA / 0-5V / 0-10V (소프트웨어 전환) |
| 스위치(릴레이) 신호 | 4세트 · 릴레이 접점 용량 24VDC, 0.2A |
| 시료 가스 유량 | 1~2L/min (권장 1.5L/min) |
| 샘플 모드 | 분출 배기(이젝터) 방식 |
| 설치 방법 | 시스템: 벽걸이형 / 프로브: DN50-65 플랜지 |
| 전원 / 소비 전력 | AC 100~240V, 50/60Hz / 300VA 미만 |
| 동작 · 보관 환경 | 동작 -20~+60℃, 주변 습도 <80%RH / 보관 -20~+60℃, <90%RH |
| 무게 | 순중량 약 33.8kg (600mm 프로브 기준) |
| 수명 | 센서 2년 이상 / 장비 5년 이상 (정상 사용 기준) |
📌 발주 전 반드시 확인해야 할 사항 (정직 고지)
- 사용 불가 성분 — 창아이 주문 정보에 따르면 시료에 다음 물질이 포함되어 있지 않아야 합니다. ① 부식성 가스: HF, Cl₂, HCl, SO₂, H₂S 등 ② 독성 물질: Si, Pb, P, Zn, Sn, As 등 ③ 환원성 성분: 에탄올, 탄화수소. 해당 성분이 있는 현장은 레이저 가스 분석기 등 다른 방식을 검토해야 합니다.
- 센서 표기 차이 — 국내 제품페이지는 센서를 "이중 셀 후막 지르코니아 센서"로, 한글 사양서는 "주파수 변환 이온 전류(습도) 센서"로 표기합니다. 실제 납품 사양은 발주 전 알에스코리아로 확인해 주세요.
- 유입 압력 표기 차이 — 제품페이지는 "대기압 조건 ±5%", 사양서는 "대기 조건 ±10%(환기 시에만)"로 기재되어 있습니다. 이 역시 발주 전 확인이 필요합니다.
- 측정 가스 상세 — 제품페이지 사양표는 측정 가스 항목을 "CI-PC192 37페이지 참조"로 안내합니다. 대상 가스 조성이 특수한 경우 사전 검토를 요청해 주세요.
왜 CI-PC196이 정답인가
일반적인 습도 측정 구성으로 배기가스를 다루면 다음 한계에 부딪힙니다.
- 시료를 식히는 순간 측정하려던 수분이 사라진다
- 전처리 랙이 커질수록 고장 지점과 점검 대상이 늘어난다
- 분진이 필터를 막아도 화면에는 여전히 그럴듯한 숫자가 떠 있다
- 수분계와 산소계를 따로 사면 두 계기의 교정 주기와 시간축이 어긋난다
CI-PC196은 이 네 가지를 각각 인시추 + 프로브 가열(100~180℃), 전처리 장치 불필요, 자동 역세척 + 압력 감지, H₂O·O₂ 동시 측정으로 정면 대응합니다. 게다가 데이터는 장비 안에 1년 이상 쌓이고 USB로 꺼낼 수 있어, 환경 보고나 사고 원인 분석 시 "그날 그 시각의 배기 상태"를 그대로 꺼내 볼 수 있습니다.
🔗 함께 보면 좋은 창아이 제품
| 제품 | 이럴 때 함께 검토하세요 |
|---|---|
| CI-PC18 시리즈 습도계 | 분리형 고온 프로브로 습도와 산소를 동시에 보는 트랜스미터형 구성이 필요할 때 |
| CI-PC168 고온 습도 분석기 | 완전 자가 진단 기능을 갖춘 단독형 고온 습도 측정이 필요할 때 |
| CI-PC156 방폭형 고온 습도 분석기 | 설치 구역이 방폭 지역으로 지정되어 있을 때 |
| CI-PC39 고온 습도 분석 시스템 | 측정에 그치지 않고 습도 제어까지 필요할 때 |
| CI-PC368-1 습도 분석기 | 정전용량식 센서 기반의 습도 측정으로 충분한 상온~중온 공정일 때 |
🌡️ 현장 조건이 바뀌면 제품도 바뀝니다
같은 "배기가스 측정"이라도 온도·습도·분진·압력 조건이 달라지면 최적 제품이 달라집니다. 아래 표를 기준으로 판단해 보세요.
| 측정 조건이 이렇게 바뀌면 | 문제 / 고려 사항 | 이 창아이 제품으로 |
|---|---|---|
| 온도가 200℃ 이하로 낮다 | 700℃급 인시추 시스템까지는 과투자 | CI-PC181 고온용 산소 트랜스미터(프로브 0~200℃) |
| 부식성 가스(SO₂·HCl 등)가 있다 | 접촉식 센서 손상 — CI-PC196 사용 조건 아님 | 레이저 가스 분석기 (비접촉·퍼지형) |
| 분진이 매우 많다 | 필터·광학면 오염 주기 단축 | 레이저 가스 분석기 + 자동 역세척 옵션 검토 |
| 수분이 ppm 수준으로 낮다 | % 단위 습도계로는 분해능 부족 | 이슬점(노점) 분석기 |
| 방폭 지역이다 | 방폭 인증 제품만 설치 가능 | CI-PC156 방폭형 고온 습도 분석기 |
| 산소만, 더 낮은 농도까지 | ppm~% 구간 정밀 측정 필요 | 산소 분석기 전체 보기 |
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마치며
배기가스는 공정이 끝난 뒤에 나오는 "찌꺼기"가 아닙니다. 연소가 제대로 되었는지, 열을 얼마나 버리고 있는지, 설비 어디가 부식되기 시작할지를 알려주는 마지막 증언입니다. 그 증언을 읽으려면 수분과 산소, 두 값이 함께 필요합니다.
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