HMI(Human-Machine Interface) 솔루션 공급업체로서 저는 석유 및 가스, 화학 처리, 제약 제조 및 기타 위험 산업으로 분류되는 엔지니어, 공장 관리자, 안전 담당자로부터 항상 이런 질문을 받습니다. 짧은 대답은 단순한 예 또는 아니오가 아닙니다. 이는 환경의 특정 위험, HMI 인증 및 시스템에 통합되는 방식에 따라 다릅니다. 하지만 필요한 명확성을 제공하기 위해 HMI 10인치의 기술적 세부 사항, 실제 사용 사례 및 실제 사양을 통해 이를 분석해 보겠습니다.
먼저, 산업용 장비에 있어 위험한 환경이 무엇을 의미하는지 정의해 보겠습니다. 대부분의 지역에서 IEC 60079(글로벌) 및 NEC 500/505(북미)와 같은 표준은 가연성 가스, 증기, 먼지 또는 섬유의 존재 여부를 기준으로 위치를 분류합니다. 이는 "등급"(가스/분진), "구분" 또는 "구역"(존재 가능성) 및 "그룹"(인화성 물질 유형)으로 나뉩니다. 여기서 사용되는 장비는 표준 기성품일 수 없으며 이러한 재료의 발화를 방지하기 위해 인증을 받아야 합니다. 이는 아크, 스파크 또는 너무 뜨거워지는 표면을 방지하기 위해 전기 부품을 보호하는 것을 의미합니다.
누군가 “HMI 10인치가 이런 공간에서 작동할 수 있나요?”라고 묻는다면, 그들은 일반적으로 두 가지 시나리오를 언급합니다. 위험 지역 자체 내부에 설치하거나 인접한 비위험 제어실에 설치하는 것입니다. 후자부터 시작하겠습니다. 왜냐하면 이것이 제가 보기에 가장 일반적인 사용 사례이고 고객에게는 간단하기 때문입니다. 크기에 관계없이 거의 모든 HMI는 방폭벽, 가압 공기 또는 퍼지 시스템을 갖춘 프로세스 영역과 분리되어 시설 설계에 따라 보호되므로 위험하지 않은 제어실에서 사용할 수 있습니다. 이 설정의 경우 HMI 10인치는 더 큰 화면을 통해 여러 프로세스 변수를 한 번에 모니터링하고, 설정점을 조정하고, 눈을 가늘게 뜨지 않고도 문제를 해결할 수 있기 때문에 제어실에 탁월한 선택입니다. 위험하지 않은 공간에서 소형 제어판을 위한 더 작은 옵션을 찾고 있다면 당사의HMI 7인치밀도가 낮은 작업 요구 사항에 완벽하게 작동하지만 10인치 모델은 세부적인 다중 프로세스 감독에 이상적입니다.
더 어려운 질문은 HMI 10인치를 위험 구역 1(지속적 또는 간헐적 가스 존재) 또는 Division 1(북미에서도 동일) 구역 내에 배치할 수 있습니까? 여기서 인증은 협상할 수 없게 됩니다. HMI 10인치의 인증되지 않은 버전을 포함한 표준 HMI는 이를 위해 제작되지 않았습니다. 내부 구성 요소(회로 기판, 커넥터, 전원 공급 장치)는 무언가 오작동할 경우 스파크를 일으킬 수 있으며, 표면 온도는 근처 가연성 물질의 발화점보다 높아질 수 있습니다. 그렇기 때문에 위험 지역에 현장 장착형 HMI가 필요한 기업은 본질 안전(IS) 또는 방폭 인증을 받은 모델을 선택합니다.
본질적인 안전에 대해 먼저 이야기해 보겠습니다. 왜냐하면 이는 HMI와 같은 소형 전자 장치에 대한 가장 일반적인 접근 방식이기 때문입니다. IS 인증 장비는 특정 가연성 물질을 발화시킬 수 없을 정도로 전기 및 열 에너지를 낮게 제한하도록 설계되었습니다. 이는 모든 회로, 배선, 심지어 배터리(사용된 경우)까지 테스트하여 발화 가능 수준에 도달할 수 없는지 확인한다는 의미입니다. 좋은 소식은 우리가 본질적으로 안전한 버전의 제품을 제공한다는 것입니다.HMI 10인치특정 위험 구역에 대한 인증을 받았습니다. 여기서 핵심은 "구체적"입니다. 모든 경우에 적용되는 단일 인증이 아닙니다. 당사의 IS HMI 10인치는 정유소 및 화학 공장의 표준인 Zone 1, Group IIB+C(메탄, 프로판, 수소와 같은 가장 일반적인 가연성 가스 포함) 등급을 받았습니다. 또한 가연성 물질 외에도 먼지와 습기를 견딜 수 있는 밀봉된 부식 방지 하우징이 있어 열악한 환경에 추가로 도움이 됩니다.
대규모 위험 지역의 경우 IS 대신 방폭 장비가 사용되는 경우도 있습니다. 방폭형 인클로저는 가연성 가스의 내부 폭발을 방지하고 이를 안전하게 배출하여 외부 물질이 발화되지 않도록 제작되었습니다. HMI 10인치는 현재 방폭 형식으로 제공되지 않지만 매우 위험한 프로세스 영역에 장착해야 하는 경우 인증된 방폭 인터페이스 모듈과 함께 사용하는 것이 좋습니다. 대부분의 고객은 HMI 10인치의 IS 버전을 선택합니다. 그 이유는 더 가볍고 설치가 쉬우며 방폭 인클로저에 필요한 추가 통풍이나 유지 관리가 필요하지 않기 때문입니다.
나는 기업들이 인증을 건너뛰고 위험 구역에서 표준 장비를 사용할 때 어떤 일이 일어나는지 직접 목격했습니다. 텍사스의 한 고객은 인증을 확인하지 않고 정유소의 펌프실(1구역 영역)에 인증되지 않은 HMI 10인치를 장착하려고 했습니다. 6개월 이내에 HMI의 느슨한 커넥터로 인해 누출된 탄화수소 증기가 점화되는 작은 아크가 발생했습니다. 다행히 아무도 다치지 않았지만 HMI와 근처 펌프가 손상되어 3일 동안 생산이 중단되었습니다. 그것은 피할 수 없는 실수입니다. IS 인증 HMI 10인치를 얻기 위해 우리 팀과 협력했다면 그런 일은 결코 일어나지 않았을 것입니다. 당사의 모든 인증 모델은 IEC 60079 표준을 충족하기 위해 제3자 테스트를 거치므로 이에 대해 걱정할 필요가 없습니다.
위험한 환경에서 HMI 10인치를 사용할 때 고려해야 할 또 다른 요소는 통합입니다. 이 영역의 대부분의 프로세스 제어 시스템은 원격 I/O(입력/출력) 네트워크를 사용하여 현장 장치(센서, 밸브 등)를 제어실에 연결합니다. IS HMI 10인치는 이러한 네트워크와 원활하게 작동하며 HMI와 현장 배선 사이에 본질 안전 장벽을 사용하여 과도한 에너지가 위험 지역에 도달하지 않도록 합니다. 여러 현장 장치를 연결해야 하는 경우 당사의산업용 HMI플랫폼에는 Modbus, EtherNet/IP 및 기타 일반적인 산업용 프로토콜에 대한 지원이 내장되어 있으므로 인증되지 않은 추가 하드웨어 없이도 10인치 화면에서 전체 프로세스를 모니터링하고 제어할 수 있습니다.
잠깐, 일반적인 오해를 해결해 보겠습니다. 일부 사람들은 HMI의 크기가 안전에 중요하다고 생각합니다. 10인치 화면에서는 장치가 가연성 물질에 발화할 가능성이 거의 없습니다. 중요한 것은 전력 소비와 내부 구성 요소의 디자인입니다. 당사의 HMI 10인치에는 24V DC에서 실행되는 저전력 프로세서가 있으며, 이는 과도한 열을 발생시키지 않기 때문에 IS 인증에 이상적입니다. 화면은 백열 전구 대신 LED 백라이트를 사용하므로 전구가 타서 주변 물질이 파손되거나 발화될 위험이 없습니다. 또한 화면, 커넥터, 버튼 주위의 모든 개구부를 밀봉하여 먼지나 가스가 내부로 유입되는 것을 방지합니다. 이는 먼지가 많은 위험 구역(북미의 경우 Class II, Division 2) 인증에 필요합니다.
유지 관리는 어떻습니까? 인증된 HMI 10인치 사용의 큰 이점은 위험 지역에서 쉽게 서비스할 수 있도록 설계되었다는 것입니다. 화면이나 커넥터를 교체하기 위해 전체 프로세스를 종료할 필요가 없습니다. IS 인증을 받은 현장 교체 가능 부품이 있으므로 장치를 안전하게 유지하는 봉인을 깨지 않고도 구성 요소를 교체할 수 있습니다. 이는 연중무휴 24시간 가동되는 공장의 경우 엄청난 비용 절감 효과입니다. 인증되지 않은 장비는 위험 구역에서 유지 관리를 위해 전체 가동을 중단해야 하는 경우가 많으며, 이로 인해 생산 손실로 인해 시간당 수천 달러의 비용이 발생할 수 있습니다.
이제 HMI 10인치가 할 수 없는 것에 대해 이야기하는 것이 솔직하기 때문에 한계를 다루겠습니다. 가연성 가스가 지속적으로 또는 장기간 존재하는 위치(예: 파이프라인 내부)인 Zone 0 영역에서는 사용하도록 인증되지 않았습니다. Zone 0의 경우 다른 유형의 본질 안전 장치가 필요하지만 현재 10인치 폼 팩터에는 이를 제공하지 않습니다. 또한 해상 석유 굴착 장치의 물보라 구역과 같은 부식성이 높은 환경에 대해서는 등급이 지정되지 않았습니다. 하지만 우리는 중간 정도의 염수 분무를 처리할 수 있는 해양 등급 버전의 HMI 10인치를 제공하고 있습니다. 극단적인 해양 조건의 경우 안전 엔지니어에게 문의하여 올바른 솔루션을 찾는 것이 좋습니다.
또한 이것이 실제로 어떻게 작동하는지 설명하기 위해 성공 사례를 공유하고 싶습니다. 인도의 한 제약 제조업체는 최근 IS HMI 10인치를 사용하여 가연성 알코올 증기가 있는 Zone 1 구역에 위치한 발효 공정을 모니터링했습니다. 팀은 더 작은 7인치 HMI를 사용하고 있었지만 화면 간 전환 없이 한 번에 12개의 발효 용기를 모니터링할 수 있는 더 큰 화면을 원했습니다. 그들은 IS 인증을 받았고 기존 제어 시스템과 호환되며 필요한 디스플레이 크기를 갖춘 HMI 10인치를 선택했습니다. 6개월 사용 후 안전 문제가 전혀 없다고 보고했으며 운영자는 더 큰 화면으로 인해 발효 매개변수를 조정할 때 오류가 줄었다고 말합니다. 위험하지 않은 지역의 컴팩트한 제어판을 위해 더 작은 화면이 필요했다면 우리는HMI 7인치완벽한 대안이었겠지만, 10인치 모델이 그들의 요구에 꼭 맞는 제품이었습니다.
그러면 원래 질문으로 돌아가서 HMI 10인치를 위험한 환경에서 사용할 수 있습니까? 예, 본질 안전(IS) 인증 버전을 선택하고 환경이 Zone 1, Group IIB+C(또는 북미의 경우 이에 상응하는 Class I, Division 1)로 분류되는 경우 가능합니다. 위험 지역이 Zone 0이거나 극단적인 조건에 있는 경우 다른 옵션을 모색해야 하며 당사 팀이 이에 대해 도움을 드릴 수 있습니다. 위험하지 않은 제어실에서만 HMI를 사용하는 경우 모든 버전이 작동하며 10인치 모델은 자세한 프로세스 모니터링을 위한 탁월한 선택입니다.
위험한 환경에서 프로젝트를 진행 중이고 HMI 10인치가 귀하에게 적합한지 확인하고 싶거나 안전하고 규정을 준수하는 HMI 설정을 설계하는 데 도움이 필요한 경우 당사의 산업 안전 전문가 팀이 도와드리겠습니다. 인증 프로세스를 안내하고, IS와 방폭 장비의 차이점을 설명하고, 특정 프로세스 요구 사항에 적합한 크기와 모델을 선택하도록 도와드립니다. 우리는 위험 지역에 HMI를 배포하기 위해 업계 전반에 걸쳐 수백 개의 공장과 협력해 왔으며 IEC 60079, NEC 500 및 ATEX와 같은 글로벌 안전 표준에 대해 자세히 알고 있습니다. 안전에 위험을 무릅쓰지 마십시오. 당사 팀에 연락하여 귀하의 요구 사항에 대해 논의하고 맞춤형 솔루션을 얻으십시오.
참고자료
- 국제전기기술위원회. (2019). IEC 60079: 폭발성 대기. 스위스 제네바: IEC.
- 전국화재예방협회. (2023). NFPA 70: 국가전기규격(NEC). 매사추세츠주 퀸시: NFPA.
- 알렌-브래들리. (2024). 산업용 HMI 제품 사양. /hmi/industrial-hmi.html에서 검색됨
- 알렌-브래들리. (2024). HMI 10인치 본질안전 인증 세부정보입니다. /hmi/hmi-10-inch.html에서 검색됨
- 알렌-브래들리. (2024). HMI 7인치 적용 가이드. /hmi/hmi-7-inch.html에서 검색됨