이제 임피던스 단층 촬영 기술을 바탕으로 한 측정 장치를 사용해 가공 산업 분야에서 사용하는 파이프와 탱크 내부에서 실시간 3D 영상을 만들 수 있다. 필란드 기업 Numcore Oy에서 이끌고 있는 이 기술의 중요한 응용 분야 중 하나는 광산업의 농축 시설이다.

이 기술은 광석의 농축 과정 중 중요한 단계인 부유 선별 공정을 제어할 수 있는 완전히 새로운 가능성을 열어준다. 간단히 말해서 부유 선별 공정에서는 광석, 물, 화학 물질의 혼합물로 기포를 불어넣는다. 이때 광물 입자가 이러한 기포에 달라붙는다. 기포가 표면으로 떠오르면 만들어지는 광물이 함유된 거품을 수거한다.

주카 하콜라 Numcore 판매 마케팅 부문 부사장은 “거품이 광물 입자를 함유하지 않거나 공정이 방해를 받게 되면 문제가 생기며 거품층이 사라지고 공정을 다시 시작하려면 귀중한 시간을 낭비하게 된다”고 말한다.

Numcore 측정 장치를 이용하면 전기 전도도 분포에 따라 기포의 크기와 수량, 거품증의 고체 물질 함유량을 모니터링할 수 있다.

“거품층에 포함된 고체 물질 함유량과 거품 크기가 변하고 고체 물질이 거품 아래에서 축적되기 시작하면 거품이 단단해지고 부서지므로 이러한 상황을 예측할 수 있다면 운용 매개 변수를 변경하여 문제를 해결할 수 있다.”

“실시간 특성은 이 기술에서 핵심 기능으로, 다시 말해서 시스템이 운용자에게 광물의 위치와 거품층의 바닥 표면과 같이 부유 선별실에서 일어나는 일에 대한 실질적인 데이터를 지속적으로 제공한다.”

“탱크 내부를 들여다보는 일이 불가능했기 때문에 광물 농축 공정의 제어는 상당 부분 경험에 따른 노하우에 의존했지만 이제는 운용자가 공정을 ‘들여다 볼 수 있어’ 항상 최적의 혼합 조건을 유지할 수 있다.”

산업계와 협력

하콜라 부사장에 따르면 측정 자체만으로는 부가 가치를 만들지 못하지만 그 결과를 공정 제어에 활용해야 한다. 따라서 Numcore에서는 몇몇 주요 고객과 긴밀히 협력하여 일상 작업을 더 잘 수행할 수 있도록 만드는 측정 기술을 개발했다.

그러한 고객 중에는 광물 가공과 금속 공장을 위한 세계적인 공급 업체인 Outotec이 있다. 특히 초기 단계에는 Geological Survey of Finland의 Outokumpu Mineral Processing Laboratory와 협력했다.

“현재 저희 센서는 두 곳의 농축 시설에 사용되고 있는데 이곳에서는 어떤 매개 변수를 제어해야 할 것인지, 고객이 얻을 수 있는 이득을 실제로 정량적으로 검증할 수 있는 방법을 살펴볼 수 있으며 우리의 목표는 예상되는 문제에 대해 초기 단계에 개입하여 중단 없이 공정을 지속하도록 하는 것이다.”

Numcore 측정 기술은 현재 피회살미에 있는 Inmet Pyhäsalmi Mine Oy의 구리와 아연 광산에서 시험 사용 중에 있다. 셉포 뢰틴뫼키 처리 공장장에 따르면 이 시스템은 거품층 상태에 대한 정확한 정보를 제공하고 이 기술이 높은 신뢰도로 기능한다.

그는 또 “몇 개월 동안 장치에 대해 시험을 실시한 결과 운용자가 관련 교육을 받고 시스템에서 제공하는 데이터를 모니터링하여 확실한 이득을 얻었으며 매우 유용한 것으로 나타났기 때문에 시험 기간이 끝나면 구매할 것을 신중하게 고려하고 있다”고 말한다.

수학적 모델링 활용

Numcore 측정 장치는 파이프와 탱크의 지름에 따라 유량 센서 대형 파이프나 탱크 내부에 설치하는 프로브 형식 센서로 구현된다.

센서 전극에 약한 교류를 공급하여 단계별 전도도 차이를 측정할 수 있다. 예를 들어 액체에서는 파이프와 탱크 내에서 물질이 다르면 전도도 값이 차이를 나타낸다. 하지만 영상을 역계산 방법으로 만들며 바로 여기에 Numcore의 핵심적인 노하우가 담겨있다.

하콜라 부사장은 “CoreApus 유량 센서는 지름 1미터 미만의 파이프 내부에서 물질 이동을 분석하는 데 사용하며 처리 탱크는 일반적으로 이보다 크기 때문에 탱크의 더 큰 면적을 분석할 수 있는 프로프 형식의 CoreHydra 센서가 개발되어 있어 여러 개의 센서로 대형 탱크나 처리실을 분석할 수 있다”고 말한다.

두 센서 모두 액체와 고체의 경계를 정확히 측정하지만 CoreApus는 예르 들어 펄프와 제지 공장에서 빠르게 흐르는 액체의 영상을 얻는 데도 사용할 수 있다.

“이전 시스템과 가장 큰 차이는 공정 과정에서 무엇이 왜, 어떻게 발생하는지 분석하고 필요하다면 그러한 현상을 어떻게 예방할 수 있는지 알 수 있다는 것이며 우리는 말하지만 실험실 표본에 의존하지 않고 실시간으로 현장에서 시정 조치를 취할 수 있도록 시스템을 사용하기 쉽게 만드는 데 초점을 두고 있다.”

Numcore 소개

Numcore Oy는 임피던스 단층 촬영 기술을 바탕으로 3D 영상을 제공하고 이에 필요한 계산 및 결과를 보고하는 차세대 측정 장비를 개발한다. 이 회사의 제품은 제지, 광산업, 화학, 식품 가공 분야에서 문제를 해결하고 효율성을 높이는 데 사용할 수 있다.

그밖에 여러 가지 혼합 물질을 분석하고 분리 공정을 검증하는 응용 분야에도 사용할 수 있다. 센서에서 제공하는 데이터로 실시간 모델링이 가능하고 완전한 혼합 결과를 얻을 수 있다. 이렇게 하면 혼합 시간을 줄여 에너지와 화학 물질 소비량을 절감하는 데 도움이 된다.

이 회사는 전세계 시장에서 빠른 비즈니스 발전과 확장을 촉진하기 위한 핀란드 기술 혁신 기금청(TEKES)의 젊은 혁신 기업 프로그램의 2차 지원을 받았다. 최근에는 혁신 제지 기술 기업을 위한 프랑스 ATIP 2010년 혁신상을 수상했다. /ins

그림 설명 1:

Numcore의 CoreHydra 센서와 전원 공급기는 가장 극심한 환경에서도 작동할 수 있다. 농축실 내부에서 장치가 촬영한 분석 화면이다.

© Numcore Ltd

그림 설명 2:

Numcore 시스템은 임피던스 단층 촬영 기술을 바탕으로 전도도 지표 곡선을 만들어 광물 농출 시설에서 거품층의 상태를 실시간으로 감시할 수 있다. 곡선에서 강한 변동이 나타나면 거품층 붕괴가 예상된다. 또한 결과를 색상을 사용한 다차원 화면으로 볼 수 있다. 여기서 파란색은 거품층 상태를 나타내고 빨간색은 고체 물질의 위치를 보여준다.

© Numcore Ltd

그림 설명 3:

Numcore 센서를 사용해 예비 부유 선별실에서 거품층 두께를 분석하고 발생할 붕괴 또는 표피 형성을 예측할 수 있다.

© Numcore Ltd

문의처:

Numcore Ltd
주카 하콜라(Jukka Hakola)
판매 및 마케팅 부문 부사장

Microkatu 1
FI-70211 Kuopio

전화: +358 40 500 1123
팩스: +358 17 441 2051

이메일: jukka.hakola@numcore.com
www.numcore.com

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