안녕하세요! 제조 현장, 화학 공장, 물류 창고를 가본 적이 있다면 벽에 걸려 있거나 중장비 바로 옆에 장착된 크고 세련된 터치 스크린을 본 적이 있을 것입니다. 바로 산업용 HMI입니다. 수년간 산업용 HMI 공급업체 게임에 참여해 온 사람으로서 저는 공장 관리자가 새 장비에 막대한 현금을 쏟아부었을 때 그들이 가장 원하지 않는 것은 지게차 타이어가 약간의 모래를 걷어차거나 누군가 실수로 화학 물질을 쏟아부어서 터치 스크린이 망가지는 것입니다. 오늘은 HMI 터치 스크린의 실제 내구성이 얼마나 되는지, 그리고 왜 주머니에 있는 휴대폰과 같지 않은지에 대해 이야기해 보겠습니다.
먼저 한 가지만 분명히 짚고 넘어가겠습니다. 산업용 HMI는 일반적인 소비자 기기가 아닙니다. iPhone을 들고 Instagram을 스크롤하면 시간당 200개의 부품을 이동하는 컨베이어 벨트 옆이 아니라 온도 조절이 가능한 방에 있는 것입니다. 산업용 HMI의 터치 스크린은 훨씬 더 많은 것을 처리해야 합니다. 오물, 온도 변화, 진동은 물론 가끔 우발적으로 도구에 부딪히는 소리까지 포함됩니다. 하지만 실제로 어떻게 쌓이나요? 나는 새로운 공장 운영자로부터 "이 스크린이 여기서 살아남을 수 있을까요?"라고 묻는 전화를 너무 많이 받았습니다. 아마 잠 속에서도 그 대답을 암송할 수 있을 것 같았다.
산업용 HMI 터치 스크린을 어렵게 만드는 기본 사항부터 시작해 보겠습니다. 잘못 보면 긁힐 수 있는 얇은 유리로 만들어진 휴대폰 화면과 달리 산업용 HMI 화면은 특수 유리(보통 강화 유리, 심지어 화학적으로 강화된 유리)를 사용합니다. 종이 접시를 세라믹 접시와 비교하는 것과 같다고 생각해보세요. 일반적인 모양은 동일하지만 낙하 및 긁힘에 대한 저항력이 훨씬 더 강합니다. 여기서는 Gorilla Glass 수준의 내용을 이야기하고 있지만 산업용으로 확장되었습니다. 대부분의 평판이 좋은 공급업체(당사 포함)도 눈부심 방지, 얼룩 방지 및 부식 방지 층으로 화면을 코팅합니다. 이 코팅은 단지 외관만을 위한 것이 아닙니다. 기름, 물, 약한 화학 물질, 미세한 금속 먼지까지 유리에 새겨지거나 아래 터치 센서에 스며드는 것을 방지하는 역할을 합니다.
이제 실제 테스트를 시작해 보겠습니다. 데이터 시트의 사양이 중요할 때 화면이 꺼지면 잭을 의미하지 않기 때문입니다. 우리는 HMI를 선반에 그냥 놔두고 좋다고만 하는 것이 아니라 지옥에 빠뜨립니다. 온도 테스트는 큰 작업입니다. 산업용 바닥은 동결(32°F의 육류 포장 공장을 생각해 보세요)에서 무더위(제철소 근처의 온도가 120°F)까지 바뀔 수 있습니다. 우리 연구실에서는 유리와 터치 레이어가 박리되거나 터치 등록이 중단되지 않도록 화면을 -40°F까지 낮추고 최대 185°F까지 계속해서 높이는 사이클을 실행합니다. 나는 이러한 사이클을 몇 번만 거친 후에 값싼 HMI가 깨지는 것을 본 적이 있습니다. 하지만 우리 장치는 어떻습니까? 엿보는 것이 아닙니다.
진동은 또 다른 큰 요인입니다. 제조 장비는 컨베이어, 펌프, 로봇 팔 등 끊임없이 진동하며, 이러한 움직임으로 인해 내부 부품이 느슨해질 수 있습니다. 우리는 일반적인 생산 라인에서 볼 수 있는 정확한 주파수와 강도를 모방하는 셰이커 테이블에 HMI를 장착하여 진동을 테스트하며 때로는 몇 주 동안 연중무휴로 작동합니다. 터치 스크린은 흔들린 후에도 지연 없이, 응답하지 않는 부분 없이 계속 작동해야 합니다. 그리고 물리적인 영향도 있습니다. 상점 직원이 렌치로 스크린을 부딪힐 수도 있고, 부품 팔레트가 너무 가까이 움직일 수도 있습니다. 3피트 높이에서 콘크리트 표면 위로 낙하 테스트도 실시하는데, 스크린은 여전히 작동해야 합니다. 예를 들어 당사의 표준 HMI 7인치 모델은 시장에 출시되기 전에 이러한 모든 테스트를 거치므로 고객은 실제 거래에 맞게 제작된 제품을 구입하고 있음을 알 수 있습니다.
잠깐만요. 하지만 크기가 다르면 어떨까요? 작은 화면이 큰 화면보다 더 힘든지, 아니면 그 반대인지 궁금할 것입니다. 그것을 분석해 봅시다. 소형 HMI 7인치는 포장 라인이나 CNC 도구와 같은 소형 기계에 자주 사용됩니다. 더 작은 유리 영역은 더 큰 화면보다 약간 더 단단하지만(충돌 시 덜 구부러짐) HMI 10인치가 엉성하다는 의미는 아닙니다. 우리는 동일한 코어 유리와 코팅 기술을 사용하여 두 크기를 모두 엔지니어링합니다. 프레임을 딱 맞게 조정하기만 하면 됩니다. 화면이 클수록 가장자리를 충격으로부터 보호하기 위해 베젤이 약간 더 넓어질 수 있지만 터치 레이어 자체의 내구성은 동일합니다. 그것이 제가 우리 라인에서 좋아하는 점 중 하나입니다. 우리는 크기에 관계없이 내구성을 최대한 고려하지 않습니다.
물론 화면이 아무리 단단해도 화면을 깨뜨릴 수 있는 부분이 여전히 있습니다. 거짓말은 하지 않겠습니다. 산업용 HMI는 파괴되지 않습니다. 불화수소산과 같은 강한 화학 물질로 화면을 폭파하거나 50파운드짜리 강철 부품을 유리 위에 직접 떨어뜨리면 화면이 깨질 것입니다. 그러나 좋은 소식은 내가 보는 대부분의 "실패"가 심각한 트라우마에서 비롯된 것이 아니라 방치에서 비롯되었다는 것입니다. 먼지와 오물이 쌓이는 것은 큰 문제입니다. 화면을 정기적으로 청소하지 않으면(올바른 청소 - Windex가 아닌 경우 모두가 저지르는 실수임) 터치 레이어 아래로 들어가 반응하지 않는 얼룩이 생길 수 있습니다. 또 다른 일반적인 문제는 전력 서지입니다. 산업 환경에는 전력을 급증시키는 수많은 중장비가 있으며, HMI에 적절한 서지 보호 기능이 없으면 물리적 마모보다 터치 센서가 훨씬 더 빨리 손상될 수 있습니다.
대부분의 사람들이 인식하지 못하는 사실은 터치 스크린의 내구성이 유리에만 국한되지 않는다는 것입니다. 전체 패키지입니다. 내부의 터치 컨트롤러, 배선, 습기와 먼지를 차단하기 위해 모든 것을 함께 밀봉하는 프레임입니다. 큰 유리 스크린은 프레임에 물이 들어가 센서가 단락되면 쓸모가 없습니다. 이것이 바로 우리가 산업용 HMI를 IP 등급 테스트(특히 IP65)에 적용한 이유입니다. 그게 무슨 뜻이에요? 먼지가 잘 들어오지 않으며(먼지 호스로 분사해도 먼지가 들어가지 않음) 모든 방향에서 분사되는 저압 물로부터 보호됩니다. 따라서 작업자가 바닥을 청소하기 위해 실수로 스크린에 호스를 뿌리더라도 단락이 발생하지 않습니다. 이는 유출이나 정기적인 청소를 처리하는 공장의 판도를 바꾸는 것입니다.
이 집을 이끌어가는 고객 사례가 있습니다. 몇 년 전 우리는 HMI 10인치를 식품 가공 공장에 판매했습니다. 몇 달 후, 운영 관리자가 저에게 전화를 걸어 당황했습니다. HMI 바로 위에서 파이프가 터져 화면이 흠뻑 젖었다고 말했습니다. 나는 확실히 그것을 교체해야 한다고 생각했지만 그는 일주일 후에 그것이 여전히 작동하고 있다고 다시 전화했습니다. IP65 등급이 제 역할을 했고, 두꺼운 유리가 물을 막아주었고, 터치 레이어도 괜찮았습니다. 이것이 바로 이 일을 가치 있게 만드는 요소입니다. 우리의 장비를 아는 것은 사람들이 가장 필요할 때 실망시키지 않도록 해줍니다.
이제 모든 HMI가 동일하게 생성되는 것은 아니기 때문에 산업용 HMI 터치 스크린을 구입할 때 무엇을 찾아야 하는지 이야기해 보겠습니다. 먼저, IP 등급을 확인하십시오. 극도로 열악한 환경(예: IP67을 원하는 광산 현장)이 아닌 이상 IP65는 최소 요구 사항입니다. 둘째, 온도 범위에 대해 물어보십시오. 그것이 식물의 극한 온도를 포괄하는지 확인하십시오. 셋째, 산업용으로 판매되는 "소비자급" HMI에 속지 마십시오. 이들 중 대부분은 특수 유리와 코팅을 건너뛰고 빨리 실패합니다. 우리는 대규모 산업 현장에서 값싼 HMI를 구입한 사람들이 약간의 모래 때문에 6개월 만에 죽는 것을 보았습니다. HMI 7인치이든 더 큰 10인치이든 우리 라인은 가장 열악한 환경에서도 5년 이상 지속되도록 제작되었습니다. 기본적인 관리만 하면 더 오래 지속될 수도 있습니다.
잠깐, 그런데 터치 기술은 어떻습니까? 대부분의 산업용 HMI는 전화기와 마찬가지로 정전식 터치를 사용합니다. 그렇죠? 하지만 차이점이 있습니다. 소비자 정전식 터치는 피부의 전기에 의존하므로 화면이 젖어 있거나 두꺼운 장갑을 낀 경우에는 제대로 작동하지 않습니다. 산업용 HMI에는 소위 "장갑 터치" 기능이 있는 경우가 많으므로 작업자가 두꺼운 작업용 장갑(대부분의 공장에서 표준)을 착용한 경우에도 평소처럼 화면을 탭하고 스와이프할 수 있습니다. 내구성에는 영향을 미치지 않지만 실제 사용 시 화면을 더욱 안정적으로 만들어주는 큰 사용성 기능입니다. 저는 장갑 터치 기능이 없는 HMI를 사용해 보았는데 정말 악몽이었습니다. 설정을 조정해야 할 때마다 장갑을 벗으려고 더듬다가 실수를 저지르는 일이었죠.
제가 항상 듣는 또 다른 신화는 "터치 스크린은 물리적 버튼보다 신뢰성이 떨어집니다."입니다. 알겠습니다. 버튼은 간단하고 먼지가 조금 있어도 반응하지 않습니다. 그러나 현대 산업용 터치 스크린은 10년 전보다 훨씬 더 안정적입니다. 올바른 엔지니어링을 통해 우수한 터치스크린은 마모 없이 수백만 번의 터치를 처리할 수 있습니다. 우리는 터치 레이어를 1,000만 번의 탭으로 테스트합니다. 이는 평균 공장이 1년에 수행하는 것보다 훨씬 더 많은 횟수입니다. 물리적인 버튼을 너무 세게 누르거나 버튼 아래에 때가 묻어 있으면 걸리거나 부러질 수 있는 것과 비교해 보세요. 핵심은 값싼 복제품이 아닌 고품질 터치 레이어를 사용하는 것입니다.
그렇다면 종합적으로 말하자면, 산업용 HMI 터치스크린의 내구성은 얼마나 됩니까? 깨지지 않는 것은 아니지만 사람들이 생각하는 것보다 훨씬 더 견고합니다. 특히 특수 유리, 엄격한 테스트 및 적절한 밀봉을 사용하는 평판이 좋은 공급업체와 함께라면 더욱 그렇습니다. 우리가 제공하는 HMI 7인치, HMI 10인치 및 전체 산업용 HMI 라인은 모두 책상 위에 앉아 있는 것이 아니라 제조 현장의 혼란을 견딜 수 있도록 제작되었습니다. 물론, 방치하면 파손될 수 있지만 올바른 장치를 선택하고 기본 유지 관리(가혹한 화학 물질을 사용하지 않고 부드러운 천과 순한 비누로 닦아내기)를 따르고 심각한 외상으로부터 보호하면 몇 년 동안 지속될 수 있습니다.
결국 산업용 HMI는 공장의 중추 역할을 합니다. 작동이 중단되면 생산이 중단되고 돈이 손실되며 마감일을 놓치게 됩니다. 그렇기 때문에 내구성은 단순히 좋은 기능이 아니라 타협할 수 없는 요소입니다. 산업용 HMI 공급업체로서 우리가 매일 집중하고 있는 부분은 바로 바닥에 어떤 충격이 가해져도 멈추지 않는 스크린을 구축하는 것입니다. 소형 기계를 위한 컴팩트한 장치가 필요하든, 생산 라인을 위한 대형 화면이 필요하든, 새로운 HMI를 시장에 내놓고 계신다면 귀하의 환경과 요구 사항에 맞는 올바른 HMI를 찾을 수 있도록 도와드리겠습니다. 쾌적하고 건조한 상태를 유지하는 저렴하고 테스트되지 않은 화면에 안주하지 마십시오. 귀하에게 연락하여 귀하의 운영에 필요한 것이 무엇인지 이야기해 보세요. 우리는 귀하를 안내할 전문 지식을 갖추고 있습니다.
참고자료:
- 국제전기기술위원회(IEC) 표준 60068-2-1: 저온 테스트.
- 국제전기기술위원회(IEC) 표준 60068-2-2: 건열 테스트.
- NEMA(National Electrical Manufacturer Association) 표준 250: 전기 장비용 인클로저.
- 산업용 응용 분야용 Corning Gorilla Glass: 기술 사양.
- 산업용 HMI 터치스크린 내구성 테스트 보고서, 2023년, 독립 실험실 테스트 그룹.