수위를 측정하는 계측기 중 GWR(Guided Wave Radar)식 레벨계기에 대한 측정원리 및 장․단점에 대하여 설명하시오.



GWR (Guided Wave Radar) level instrument : 네이버 블로그 (naver.com)
“`html id=”gwr-level-ocr”GWR 레벨 측정기
1. GWR와 비접촉 Radar
필기에서는 비접촉 방식인 NCR과 접촉 방식인 GWR을 비교한다.
2. NCR 측정원리
안테나를 설치하고 Microwave를 탱크 내부로 방사한다.
액면에서 반사되어 돌아오는 전자기파의 시간을 계산하여 Level을 측정한다.
Antenna
│
▼
Microwave
│
▼
┌─────────────┐
│ │
│ ↓ │
│~~~~~~~~~~~~~│ Level
│ ↑ │
│ Reflection │
└─────────────┘
3. NCR의 특징
필기에서는 NCR 신호가 공기 중을 통과하기 때문에 Noise나 분위기의 영향을 받을 수 있다고 기록한다.
신호가 많이 퍼지는 경우 반사신호가 약해질 수 있다.
4. GWR 측정원리
GWR은 탱크 내부에 Guide 또는 Probe를 설치한다.
High Frequency Radio Wave를 Probe를 따라 전송하고, 유체 경계면에서 반사되는 신호를 이용한다.
Transmitter
│
▼
Probe
│
│ Guided Wave
│
┌────────│─────────┐
│ │ │
│~~~~~~~~│~~~~~~~~~│ Level
│ ↑ │
│ Reflection │
│ │
└──────────────────┘
5. Guided Wave의 특징
전자파가 자유공간으로 넓게 퍼지는 대신 Guide를 따라 전달된다.
6. 좁고 복잡한 공간의 측정
필기에서는 GWR이 좁고 복잡한 공간에서도 측정 가능하다고 기록한다.
Guided Wave를 사용하므로 탱크 내부 구조의 영향을 줄일 수 있는 방향으로 설명한다.
7. Interface Level 측정
GWR은 하나의 액면뿐 아니라 두 유체 사이의 Interface Level도 측정할 수 있다고 기록한다.
Probe
│
│
┌──────│───────┐
│ │ │
│~~~~~~│~~~~~~~│ Upper Level
│ │ │
│------│-------│ Interface Level
│ │ │
│ │ │
└──────────────┘
8. Tank 크기 영향
필기에서는 Tank 크기의 영향이 상대적으로 적다고 기록한다.
Probe와 Guide를 따라 전자파를 전송하므로 자유공간으로 방사하는 방식보다 Tank 구조의 영향이 적다는 의미로 정리되어 있다.
9. 고온 · 고압 적용
GWR은 고온·고압 조건에도 적용할 수 있다고 필기에 기록되어 있다.
반면 Ultrasonic은 온도와 압력 조건에 제한을 받을 수 있다고 비교한다.
10. Moving Part 없음
GWR은 Moving Part가 없기 때문에 유지보수에 유리하다고 기록한다.
11. 기존 설치부 활용
기존 설비를 교체할 때에도 설치공간을 크게 변경하지 않고 GWR을 적용할 수 있다고 기록한다.
따라서 기존 기계식 Level 계기의 교체·개조에 활용할 수 있다.
12. Probe 설치 시 주의사항
GWR의 단점은 Probe 또는 Guide가 유체 내부에 직접 들어간다는 점이다.
따라서 다음 사항을 고려한다.
- 부식
- 유체와의 접촉
- 교반기와의 간섭
- Probe의 기계적 강도
13. 교반기와의 간섭
┌───────────────────┐
│ Probe │
│ │ │
│ │ │
│ \ │ / │
│ \ │ / │
│ [Blade] │
│ │
└───────────────────┘
Probe와 Agitator Blade가 충돌하지 않도록 설치해야 한다.
14. 기존 계기 교체 시 고려
세 번째 필기에서는 기존 NCR 등 다른 Level 계기를 GWR로 교체하는 상황을 언급한다.
단순히 기존 계기보다 성능이 좋다는 이유만으로 교체하는 것이 아니라, 공정조건과 설치조건을 고려해야 한다.
15. 기존 HCR / NCR 대비 GWR 적용
기존 계기에서 문제가 발생하는 경우 GWR로 변경할 수 있다고 필기에 기록한다.
그러나 기존 Sensor의 비용과 설계·교체 비용 등을 함께 고려해야 한다.
16. 비용과 적용성
필기에서는 GWR의 성능이 우수하더라도 모든 곳에 일률적으로 적용하는 것은 적절하지 않다고 정리한다.
17. Sense → Control 관점
세 번째 필기에서는 Sensor 성능이 향상되면 Control의 성능에도 영향을 줄 수 있다고 기록한다.
즉, 정확한 Level 측정이 공정제어 성능의 기반이 된다는 의미로 정리되어 있다.
18. GWR와 NCR 비교
| 항목 | NCR | GWR |
|---|---|---|
| 측정 방식 | 비접촉 | Probe 접촉 |
| 전자파 경로 | 자유공간 방사 | Probe를 따라 Guided |
| Tank 구조 영향 | 영향 가능 | 상대적으로 작음 |
| Interface Level | 필기에서 별도 언급 없음 | 측정 가능 |
| 외란 영향 | Noise / 분위기 영향 가능 | Guided Wave로 상대적으로 작음 |
| 접촉 | 비접촉 | Probe가 공정유체와 접촉 |
19. GWR 장·단점 정리
| 구분 | 필기 내용 |
|---|---|
| 장점 | 전자파가 Probe를 따라 Guided됨 |
| 좁고 복잡한 공간 측정 가능 | |
| Interface Level 측정 가능 | |
| 고온·고압 적용 가능 | |
| Moving Part가 없어 유지보수 유리 | |
| 단점 / 주의 | Probe가 유체와 직접 접촉 |
| 부식 고려 필요 | |
| Agitator와 충돌 가능 | |
| 기계적 강도·설치 위치 검토 필요 |
20. 이미지 OCR 핵심 흐름
GWR
│
▼
High Frequency Wave
│
▼
Probe
│
▼
Guided Wave
│
┌────────┴────────┐
▼ ▼
Upper Level Interface Level
│ │
└────────┬────────┘
▼
Return Signal
│
▼
Level 계산