아이솔레이터(Power)

기술자료 [기초지식]

아이솔레이터 이야기 (2)
전원 충돌 (Power Bucking)
신호 분배 (Splitter)
HART 장비용

티엠솔루션(주) 최시용
2000년 12월 30일
어느덧 세월은 흘러 대망의 한해라고 생각했던 2000년이 하루 남았습니다. 항상 그래왔던 것처럼 대망의 2001년 새해를 기다려 보면서, 2000년을 보내기전에 아이솔레이터 얘기를 끝내려고 합니다. 그럼 2편에서는 전원충돌 및 신호분배를 대상으로 얘기를 진행하겠습니다. 설명을 위한 그림자료는 Moore Industries사의 설명자료를 인용하였습니다.

전원충돌 (Bucking Power Supplies)이 일어나는경우

요즈음 대부분의 현장형 계기류는 2선식 (2-Wire) 로 설계 제작됩니다. 따라서 중앙제어장비류 (DCS, PLC등등)은 루프전원을 실어보내서 현장의 계장장비로부터 전류 (4-20mA)신호를 수신합니다.
그러나 현장장비류중 일부 전송기류, 장비류 등은 자신의 신호를 보낼 때 전원도 같이 실어 보냅니다. 우리는 이러한 장비류를 대개 4선식 ( 4-Wire Transmitter)라고 부릅니다. 즉 현장계기류에 전원용 2선, 신호선 2선 합계 4선이 나와서 연결되어있는 장비류를 말합니다. 대표적인 예를 보면,
Mag Flow 전송기류, pH 전송기류 등 특수한 경우이거나 구형 현장장비류 입니다. Isolator Bucking Power

요즈음 운용되는 대부분의 DCS (제어장비류)인 경우 루프전원을 줄 수도 있고, 제거할 (PLC, ESD엔지니어인 경우 "SINK"라는 용어를 쓰기도 합니다) 수도 있습니다. 그렇게하여 처리가 되면 끝나는 것이구요 만약 패널이든, 제어장비든 (구헝장비인 경우) 전원이 양쪽에서 걸린다면 (그리고 이루프전원을 어떻게 제거할 수가 없는 경우라면), 또는 이유야 어떻든 양단 전부 전원이 Floating 된다면, 아이솔레이터를 중간에 집어넣으면 되겠지요.
isolator-Bucking power
접지루프에서도 설명드렸지만, 양단의 전원도 분리시켜 버리면 상황은 종료되는 것입니다. 또한 아이솔레이터의 기본적인 기능으로 양단의 신호를 분리시키므로 외란, 써지등등도 어느정도 방지할 수가 있겠지요.

신호 분배 (Splitter)

신호를 몇 개의 장비로 보내야 하는 필요가 있을 경우 우리는 몇가지 방법을 생각해 볼 수가 있습니다.
1. 현장에서 오는 전류신호를 임피던스를 고려하여 문제가 없다면 직렬로 연결하여 구동임피던스 이내로 사용 (이 경우는 직렬로 연결된장비중 어느하나라도 고장이 나면 같이 영향을 받거나, 유지보수시 장비를 탈,부착하기에 문제를 보이나, 현장에서 어쩔 수가 없는긴급상황이라면 사용할수도...) 하여야 합니다.
2. 일단 신호를 분리하여야 하는 장비가 같은 패널, 또는 캐비넷에 존재하는 경우는 "계장의 기초"에서 설명드린대로 전류(4-20mA)신호를 전압(1-5Vdc)신호로 바꾼다음 연결하여주는 방법 (정밀급 250옴 저항이 필요함)
3. Splitter를 사용하는 방법
등이 있겠습니다.
정통파 계장엔지니어라면 현장상황에 따라 적절한 해결책을 찾으시기를 바랍니다.
다음그림에 신호분배기용 아이솔레이터를 보입니다.

분배기에서 현장계기류로 루푸전원을 걸어야한다면, 이러한 옵션을 가지고 있는 아이솔레이터를 선택하면 됩니다.
이러한 분배기용 아이솔레이터를 사용하면 한 개의 입력신호를 받아 완전히 독립된 2개의 신호를 제어장비류로 보낼 수가 있으므로, 지역적으로 분리 (Area isolation)를 시켜야 하거나, 장비 상호간 양향을 줄 가능성이 있는 장비류인 경우는 적용하는게 순리 입니다.

그럼 HART장비인 경우 아이솔레이터는 ?

아시다시피 요즈음은 HART Communication 현장장비류를 사용하는 경우가 일반화 되었습니다. 따라서 HART Communicator를 사용하여 현장장비류를 점검, 교정하는 경우는 상기에서 설명드린 아이솔레이터류를 HART 신호가 통과할 수 있는 버전으로 선정하시면 됩니다.

Isolator-HART
일반적인 보급형 아이솔레이터는 대부분 HART용 디지털신호를 차단시켜 버리는 경우가 많으므로 사양 검토시 조심하시기 바랍니다. 이외에도 현장에 RFI가 많은 경우 (Walky-Talky)를 사용하면 장비가 왔다갔다하는 경우등등 에는 RFI특성을 보고 선정하시면 됩니다.

계장인 여러분, 새해에도 건강하시고 알찬한해가 되시길 바라면서 이만 아이솔레이터 이야기를 끝냅니다.

(1편으로 바로가기)