- AE 센서는 주파수 응답에 따라 공진형과 광대역형으로, 형태에 따라 단단한 하우징형과 유연형으로 나뉩니다.
- 공진형은 특정 주파수에서 감도가 높아 이상 발생 여부를 감지하는 상시 감시에 적합합니다.
- 광대역형은 넓은 대역에서 고른 감도를 가져 파형·주파수 분석과 신호원 구분에 적합합니다.
- 유연형은 얇고 휘어지는 구조로 배관 같은 곡면과 좁은 공간에 밀착 설치할 수 있습니다.
AE 센서는 주파수 응답 특성과 형태에 따라 여러 종류로 나뉩니다. 이 글에서는 산업 현장에서 주로 사용하는 공진형, 광대역형, 유연형 AE 센서의 구조와 특징, 적합한 용도를 정리합니다.
AE 센서는 어떤 기준으로 나뉘나요?
AE 센서의 종류는 두 가지 기준으로 구분합니다. 하나는 어떤 주파수에 얼마나 민감하게 반응하는가(주파수 응답), 다른 하나는 센서가 어떤 모양으로 만들어졌는가(형태)입니다. 공진형과 광대역형은 주파수 응답에 따른 구분이고, 유연형은 형태에 따른 구분입니다.
| 분류 기준 | 종류 | 구분 방식 |
|---|---|---|
| 주파수 응답 | 공진형 / 광대역형 | 특정 주파수에서만 크게 반응하는지, 넓은 대역에서 고르게 반응하는지 |
| 형태 | 하우징형 / 유연형 | 금속 케이스에 담긴 단단한 원통형인지, 얇고 휘어지는 필름·패치형인지 |
공진형 AE 센서
공진형 센서는 내부의 압전 소자가 특정 주파수, 즉 공진 주파수에서 크게 진동하도록 설계된 센서입니다. 공진 주파수 부근에서는 작은 신호도 크게 출력되기 때문에 감도가 높습니다. 금속 구조물이나 배관 감시에는 150 kHz 부근에 공진 주파수를 둔 센서가 널리 쓰이며, 감시 거리와 대상에 따라 더 낮거나 높은 공진 주파수의 센서를 선택합니다.
- 장점: 감도가 높아 미약한 신호를 잡기 쉽고, 같은 조건에서 센서 간격을 넓게 둘 수 있습니다. 구조가 단순해 상시 감시용으로 많이 사용됩니다.
- 한계: 출력 신호에 센서의 공진 특성이 강하게 반영되어, 신호원 자체의 주파수 특성을 분석하기는 어렵습니다.
- 적합한 용도: 누출·균열 등 이상 발생 여부를 감지하고 알림을 보내는 상시 모니터링
광대역형 AE 센서
광대역형 센서는 내부에 감쇠재를 넣어 공진을 억제하고, 대략 100 kHz에서 1 MHz에 이르는 넓은 범위에서 비교적 고른 감도를 갖도록 만든 센서입니다. 특정 주파수를 키우지 않기 때문에 신호원이 만든 원래의 주파수 특성이 출력에 더 잘 보존됩니다.
- 장점: 파형과 스펙트럼을 왜곡 없이 얻을 수 있어 FFT 분석, 신호원 구분, AI 학습용 데이터 수집에 유리합니다.
- 한계: 공진형보다 감도가 낮아 센서 간격을 좁혀야 하고, 프리앰프와 배선의 노이즈 관리가 더 중요합니다.
- 적합한 용도: 균열·마찰·누출 등 신호원 판별, 시험·연구, 정밀 분석이 필요한 설비
유연형 AE 센서
유연형 센서는 단단한 세라믹 소자와 금속 케이스 대신 고분자 압전 소재나 복합재를 사용해 얇고 휘어지도록 만든 센서입니다. 표면 곡률을 따라 밀착되므로, 원통형 센서를 곡면에 붙일 때 생기는 접촉 불량과 신호 손실을 줄일 수 있습니다.
- 장점: 배관·용기·모터 하우징 같은 곡면에 밀착 설치가 가능하고, 두께가 얇아 좁은 공간이나 다른 부품 사이에도 부착할 수 있습니다. 가벼워 대상 구조물에 주는 영향이 적습니다.
- 고려할 점: 소재에 따라 사용 온도 범위가 다르므로 고온 설비에서는 사양을 확인해야 합니다. 같은 면적의 세라믹 센서와 감도 특성이 다르므로 적용 대상에서 신호 확인이 필요합니다.
- 적합한 용도: 곡면 배관과 압력용기, 설치 공간이 좁은 회전설비, 여러 지점에 센서를 배치하는 모니터링
유연형은 형태에 따른 구분이기 때문에, 주파수 응답은 소재와 설계에 따라 공진형 또는 광대역형에 가까운 특성을 가질 수 있습니다. 센서를 고를 때는 형태와 주파수 응답을 따로 확인하는 것이 정확합니다.
리나솔루션의 FlexMate는 고분자 물질과 복합재를 사용한 유연 AE 센서로, 배관 등 굴곡진 부위에 부착해 균열·파손·누출 신호를 상시 감시하는 데 사용됩니다.
세 가지 센서 한눈에 비교
| 항목 | 공진형 | 광대역형 | 유연형 |
|---|---|---|---|
| 분류 기준 | 주파수 응답 | 주파수 응답 | 형태 |
| 감도 | 공진 주파수 부근에서 높음 | 상대적으로 낮음 | 소재·설계에 따라 다름 |
| 주파수 응답 | 특정 대역에 집중 | 넓은 대역에서 고름 | 설계에 따라 다름 |
| 설치 표면 | 평면에 유리 | 평면에 유리 | 곡면·좁은 공간 가능 |
| 주요 용도 | 이상 감지·상시 감시 | 신호원 분석·시험 | 곡면 설비 상시 감시 |
어떤 센서를 고르면 되나요?
센서 종류는 측정 목적과 설치 조건을 함께 보고 정합니다.
- 이상이 생겼는지 빠르게 알고 싶다면: 감도가 높은 공진형
- 어떤 원인의 신호인지 구분해야 한다면: 주파수 특성을 보존하는 광대역형
- 설치 면이 곡면이거나 공간이 좁다면: 표면에 밀착되는 유연형
현장에서는 한 종류만 쓰기보다, 공진형이나 유연형으로 상시 감시를 하고 이상 신호가 나타난 지점은 광대역형으로 추가 분석하는 식으로 조합하는 경우가 많습니다. 주파수 대역 외에 설치 환경, 센서 개수, 데이터 처리 방식까지 포함한 선택 기준은 AE 센서 선택 가이드에 정리되어 있습니다.
