전기 자동차 생산에서 화재 위험을 과소평가하면 안 됩니다. 개별 부품에서도 화재 위험이 발생할 수 있으므로 엄격한 감시가 필수입니다. SICK는 적외선 카메라 제조사 FLIR와의 긴밀한 협업을 통해 최첨단 서모그래피 기술과 스캔 기술의 조합을 개발했으며 이로써 자동차 제조사에 적합한 솔루션을 제공했습니다.
국제 에너지 기구에 따르면 야심찬 순제로 목표를 달성하기 위해서는 2050년까지 20억 대의 전기 자동차가 추가되어야 합니다. 리튬 이온 배터리가 차량의 친환경적 구동을 보장합니다.
그런데 결함이 발생하면 어떻게 될까요? 트랙션 배터리는 모터에 장착되기 전에 이미 조금 충전된 상태입니다. 그 이유는 완전 방전이 제조사뿐 아니라 소비자에게도 부정적인 결과를 가져오기 때문입니다. 더 적은 용량, 더 빠른 소진, 단락이 그것입니다.
단락은 화재를 유발하거나, 차량과 운송 인프라에 파국적인 피해를 일으키거나, 심지어 인명을 위협할 수도 있습니다. 이때 공급 사슬의 어디에서 뜻밖의 화재가 발생하는지는 중요하지 않습니다.
따라서 전기 자동차 산업에서는 그러한 화재를 방지하기 위해 위험성이 있는 배터리를 감지하는 시스템에 대한 수요가 큽니다.
한 독일 자동차 제조사는 새 조립 라인에서 잠재적 결함이 있는 전기 자동차 배터리를 알아내는 방법을 절실하게 찾고 있었습니다. 단 3개월 안에 배터리 생산 공정에서 열 폭주를 감지하기 위한 인터페이스를 개발하고 테스트하고 구현해야 했습니다. 보통은 일 년 이상의 기간이 필요한 작업입니다.
페리와 중요 기반 시설인 터널(예를 들어 스위스에 있는 16km 길이의 고트하르트 터널)에서 뜨거운 영역과 잠재적 화재를 감지하는 시스템을 성공적으로 개발한 SICK는 그러한 프로젝트에 필요한 경험과 전문 지식을 보유하고 있었습니다. 모든 기술적 요구사항을 확실하게 충족하고 적합한 열화상 기술을 제공하기 위해 SICK는 FLIR의 도움을 받았습니다.
맞춤형 인터페이스를 통해 모든 배터리의 열 폭주를 정밀하게 점검하고 해당 데이터를 내보내 서버로 전송함으로써 이상이 있을 때 비교 분석을 수행할 수 있어야 했습니다.
이 최첨단 시스템이 뜨거운 영역을 어느 크기부터 감지할지를 세심하게 숙고한 뒤에 SICK는 새로운 Area Hotspot Detection(AHD) System을 FLIR의 열화상 카메라와 조합하기로 결정했습니다.
결함이 있는 배터리는 제조사에 어떤 비용을 초래할 수 있을까? “이 경우 격리된 배터리뿐 아니라 전체 설비에도 위험이 생길 수 있습니다.” SICK AG의 제품 매니저 Lukas Wallimann은 설명합니다. “단 하나의 유닛에만 결함이 있어도 매우 비싼 자동차의 넓은 면적이 수리할 수 없게 손상될 수 있습니다. 컨베이어 벨트를 떠나기도 전에 말이죠.” 더 나아가 화재 시에는 경우에 따라 전체 생산이 중단될 수 도 있으며 그 결과 귀중한 설비가 당분간 멈추게 됩니다. 모든 것이 다시 정상화될 때까지 시간이 오래 걸릴수록 경제적 피해가 커집니다. 전기 자동차 배터리의 생산과 이식 작업이 걱정 없이 최대한 안전하게 진행되도록 Area Hotspot Detection System은 생산 라인의 유닛을 점검할 때 여타 검사 방법보다 한 발짝 더 나아갑니다. 레이저 서모그래피 같은 통상적인 검사 방법은 다양한 배터리 구성품의 온도를 개별적으로 분리하여 측정할 수만 있습니다. 반면 열화상 카메라를 이용하면 Area Hotspot Detection System이 각 유닛을 전체적으로 점검합니다. 배터리가 카메라를 통과하는 동안 온도값이 높은 모든 영역이 적외선 이미지를 통해 실시간으로 보입니다. 시스템이 인력에게 잠재적 문제를 경고하여 온도가 규정된 임계치를 초과하는 유닛을 즉시 라인에서 제거하고 중화할 수 있습니다. 이로써 물리적 손상을 미연에 방지하고 평판이 손상되는 것을 막을 수 있습니다.
이 시스템은 PROFINET으로 통신하며(산업용 Ethernet을 이용한 데이터 통신을 위한 기술 표준) 분석용 데이터를 분산하여 저장하고 교환할 수 있어야 했습니다. 이와 관련해서도 Area Hotspot Detection System은 모든 요건을 충족합니다. 게다가 조작 인력이 공정에 관여하므로 실시간으로 정보에 접근해서 상황에 따라 데이터를 이용해 결정을 내릴 수 있습니다. 완전히 자동화된 시나리오에서는 다른 기능 문제가 없는 부품이 제거될 위험이 있을 수 있습니다. TCP/IP 인터페이스를 통해 추가로 상위 시스템 또는 기존 시스템에 통합이 가능합니다. 왜냐하면 PROFINET 인터페이스와 디지털 입력 및 출력은 기존 생산 라인의 확장을 위한 모든 전제조건을 충족하기 때문입니다.
SICK와 FLIR는 빠듯한 데드라인에도 불구하고 긴밀한 협업을 통해 거의 모든 환경에서 다양한 시스템에 통합할 수 있는 다채로운 센서 솔루션을 자동차 제조사에 제공할 수 있었습니다.
