초음파 수위계 문제 해결: 흔한 오류와 해결 방법

🧭 서론: 수위를 정확하게 읽는 것이 중요한 이유

산업 현장에서는 저장 탱크나 배관 내의 액체 수위를 실시간으로 파악하는 일이 매우 중요합니다. 정확한 수위 측정은 단순한 계측을 넘어, 공정의 안전성 확보, 설비 운영 효율성 향상, 원자재 낭비 방지, 설비 고장 예방까지 직결되는 핵심 요소입니다.

이러한 역할을 담당하는 장비 중 대표적인 것이 바로 초음파 수위계입니다. 센서가 초음파를 발사하고, 액체 표면에서 반사된 신호를 수신해 거리를 계산함으로써 수위를 알아내는 방식은 구조적으로 간단하면서도, 장비를 잘 이해하고 설정할수록 매우 정밀한 결과를 제공합니다.

하지만 단순히 "센서를 설치하고 전원만 넣으면 되는" 장비는 아닙니다. 초음파 수위계는 설치 각도, 탱크 형상, 내부 장애물, 데드존(측정 불가 구간) 등을 철저히 고려한 설치가 필요하며, 초기 설정값(빈 수조 기준값, 가득 찬 기준값 등)을 정확히 입력해야 신뢰할 수 있는 측정값을 지속적으로 유지할 수 있습니다.

이 글에서는 초음파 수위계의 작동 원리, 설치 시 주의사항, 기본 설정 절차, 그리고 현장에서 자주 발생하는 문제와 그 해결법까지 실무 중심으로 정리했습니다. 현장에서 사용하는 대표적인 모델 중 하나인 SONDAR SL-100을 예로 들어 실제 적용 팁도 함께 담았으니, 설치 전후에 꼭 참고해보시길 바랍니다.

🌀 초음파 수위계의 측정 원리

초음파 수위계는 센서에서 초음파를 발사하여 액체 표면에 반사된 신호를 수신하고, 그 왕복 시간을 측정하여 수위를 계산합니다.

수위 계산 공식:

거리 = (초음파 속도 × 왕복 시간) ÷ 2

수위 = 탱크 총 높이 - 측정된 거리

🔩 설치 방법 (기본 가이드라인)

1. 수직 설치
   • 센서를 수면과 정확히 수직으로 설치해야 정확한 측정이 가능합니다.
2. 데드존 고려
   • 센서 하단의 일정 구간(약 20~40cm)은 측정이 불가능하므로, 설치 시 이 거리를 고려해야 합니다.
3. 장애물 회피
   • 탱크 내부의 배관, 교반기 등 장애물이 초음파 경로에 있으면 측정에 영향을 줄 수 있으므로, 가능한 한 개방된 공간에 설치해야 합니다.
4. 센서 헤드 오염 주의

 

🚨 흔한 문제 요약

문제 유형원인 설명

값이 튐 / 불안정	거품, 증기, 장애물 반사 등으로 인한 신호 왜곡
값이 항상 일정함	반사파 수신 실패 (센서 경사, 오염 등)
값이 0 또는 최대치	케이블 단선, 데드존 내 설치, 측정 불가 상황
온도에 따른 오차 발생	온도 보정 기능 미적용

 

⚙️ 기본적인 초기 설정법 (수조 비움 / 채움 기준)

초음파 수위계를 사용할 때 일반적으로 다음 두 가지 상황에서 기준점을 설정합니다.

📌 A. 수조가 비어 있을 때 설정

• 기준: 탱크 바닥까지의 거리

1. 탱크가 완전히 비어있을 때 센서를 설치합니다.
2. 디스플레이 또는 컨트롤러에 진입합니다.
3. "빈 탱크 기준(4mA)" 또는 "Zero Point" 메뉴로 진입합니다.
4. 현 수위 = 0%, 거리 = 탱크 깊이로 설정합니다.
5. 설정을 저장합니다.

이 방식은 "공간 높이 방식"이라고 하며, 남은 여유 공간을 기준으로 수위를 계산합니다.

📌 B. 수조가 채워져 있을 때 설정

• 기준: 현재 수위가 최대일 때(100%)로 설정

1. 탱크가 거의 가득 찼을 때(혹은 Full Level) 측정합니다.
2. "가득 찬 탱크 기준(20mA)" 또는 "Span Point" 설정으로 진입합니다.
3. 현 수위 = 100%, 거리 = 데드존 거리만큼으로 입력합니다.
4. 설정을 저장합니다.

[센서]
   |
   v
~~~~~~~~~ ← 액체 표면
   |
   v
[탱크 바닥]

 

🛠️ 예시 – 기본 설정 항목 요약 (모델에 따라 명칭 상이)

설정 항목설명예시값

Full Distance (Full Height)	탱크 바닥부터 센서까지 거리	3.5 m
Empty Level (Zero)	수위 0%일 때 거리	3.5 m
Full Level	수위 100%일 때 거리	0.35 m (데드존 포함)
4mA / 20mA	아날로그 출력 기준 설정	0% = 4mA, 100% = 20mA

 

 

✅ 보정 팁

• 설정 후 수조를 일부러 다시 채우거나 비워서 결과를 확인해보는 것이 중요합니다.
• 설정 후에는 항상 수동 측정값(줄자, 스틱 등)과 비교하여 확인하는 것을 추천합니다.
• 온도 변화가 큰 환경에서는 반드시 온도 자동 보정 기능이 켜져 있는지 확인하세요.

🔍 SONDAR SL-100 모델 적용 예시

SONDAR SL-100 모델은 국내 산업 현장에서 널리 사용되는 초음파 수위계입니다. 이 모델은 4~20mA 출력과 다양한 설치 환경에 적응할 수 있는 기능을 제공합니다. 설치 시에는 센서의 데드존을 고려하여 탱크 상단에서 충분히 떨어진 위치에 설치하고, 초기 설정 시에는 탱크의 실제 높이와 데드존 거리를 정확히 입력하는 것이 중요합니다. 또한, 온도 보정 기능을 활성화하여 환경 변화에 따른 측정 오차를 최소화할 수 있습니다.

 

📌 결론

초음파 수위계는 비접촉 방식으로 액체의 높이를 정확하게 측정할 수 있는 장비로, 설치와 설정이 매우 중요합니다. 정확한 설치와 초기 설정을 통해 측정 오차를 최소화하고, 장비의 수명을 연장할 수 있습니다. 특히, SONDAR SL-100과 같은 모델을 사용할 경우, 제조사의 매뉴얼을 참고하여 정확한 설치와 설정을 진행하는 것이 중요합니다.