충격 시험 장비 선택 기준 5가지, 가속도계와 데이터로거 비교
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충격 시험 장비는 시험 장소, 주파수 대역, 충격 크기, 채널 수, 기록 시간 다섯 가지로 선택합니다. 움직이는 대상을 사람 없이 오래 기록하는 시험은 데이터로거가, 고정 구조물의 다채널 고주파 시험은 가속도계와 DAQ가 적합합니다.
충격 시험이나 운송 시험을 준비하면 장비 질문이 가장 먼저 나옵니다. 가속도계만 있으면 되는지, 데이터로거가 필요한지, 둘 다 써야 하는지입니다.
가속도계는 움직임을 전기 신호로 바꾸는 센서입니다. 데이터로거는 그 신호를 기록하고 저장하며 모델에 따라 자체 분석까지 합니다. 둘은 이어져 있지만 같은 장비가 아닙니다. 이 차이를 알면 시험 목적에 맞는 장비를 바로 선택할 수 있습니다.
1. 장비 구성 차이
가속도계를 단독으로 쓰면 신호 조절기(증폭기), 차폐 케이블, 측정 장치(DAQ), PC가 추가로 필요합니다. 감도와 증폭 값도 사람이 직접 맞춥니다. 충격 시험에서는 케이블도 같이 흔들리면서 잡음이 섞이기 쉽습니다.
데이터로거는 센서, 메모리, 배터리가 한 몸입니다. 내부 회로가 센서에 맞춰져 있어 설정이 간단하고 배터리만으로 수 시간, 길게는 수 일 동안 혼자 기록합니다. 저g 센서와 고g 센서를 같이 넣어 작은 진동과 큰 충격을 한 번에 담는 모델도 있습니다.
2. 장비 선택 기준 5가지
- 시험 장소 → 실험실의 고정 구조물은 가속도계와 DAQ로 측정합니다. 차량, 회전체, 운송 중 화물처럼 움직이는 대상은 데이터로거가 적합합니다.
- 주파수 대역 → 20 kHz 이하는 둘 다 가능합니다. 그보다 높은 신호는 고속 DAQ(1 MHz급)와 가속도계 조합이 필요합니다. 데이터로거의 샘플링은 보통 4~20 kHz입니다.
- 충격 크기 → 약 2,000 g까지는 둘 다 가능합니다. 그 이상은 단독 가속도계를 씁니다. MEMS 센서만 들어간 로거는 16 g 또는 200 g에서 신호가 잘릴 수 있어 큰 충격에는 압전형 센서가 들어간 로거를 선택합니다.
- 채널 수와 동기화 → 수십 개 센서를 같은 시간축으로 기록하는 모달 시험, 가진기 시험은 가속도계와 다채널 DAQ로 구성합니다.
- 기록 시간 → 사람이 없는 상태로 수 일, 수 주를 기록하는 시험은 데이터로거가 적합합니다. 저장 용량은 모델에 따라 4 MB~16 GB입니다.
3. 샘플링 속도 설정
| 시험 | 권장 샘플링 | 이유 |
|---|---|---|
| 진동 | 1~5 kHz | 설비·구조물 진동의 주요 성분이 이 범위 안에 들어옵니다 |
| 충격 | 5~20 kHz | 충격은 1 ms보다 짧게 끝나기도 해서 피크를 놓치지 않으려면 더 촘촘히 기록합니다 |
충격 시험에서 최대값이 낮게 나오면 장비보다 샘플링 속도를 먼저 확인합니다. 짧은 충격은 샘플 사이에 끼어 피크가 잘린 채로 기록됩니다.
4. 유센스가 데이터로거로 측정한 현장 수치
유센스는 enDAQ 데이터로거를 국내에 공급하고 측정한 데이터를 판정 보고서까지 만듭니다. 최근 세 현장의 설정과 결과입니다.
중량 기자재 운송 충격 시험
- 기록 1시간 39분, 축별 최대 1.95 g, 1.20 g, 4.29 g
- 허용 기준 15 g(일부 품목 40 g)에 대해 전 구간 통과 판정
- 유센스가 만든 출하충격분석기 v1.0으로 축별 최대값과 기준 판정을 자동 보고서로 냈습니다. 수작업 판독 없이 같은 형식으로 반복 시험을 비교할 수 있습니다.
레일 주행 대차 진동
- 데이터로거 S3-D40, 샘플링 4,000 Hz, 고역통과 3 Hz
- 대차 1,100 kg, 120 m/min, 레일 48 m
- 무부하 수직 피크가 속도 120에서 69.8 Hz, 속도 150에서 71.4 Hz로 둘 다 위험 주파수 구간에 들어갔습니다.
- 무게추를 더하자 피크가 59.4 Hz, 55.8 Hz 등으로 구간 밖으로 이동했습니다. 결론은 "속도만 바꿔서는 공진을 피할 수 없고 질량이나 강성을 바꿔야 한다"였습니다.
철도차량 승차감과 주행 안정성
- 데이터로거 8대 납품, 전 대수 KOLAS 교정성적서 발급
- EN 12299 승차감은 Wd·Wb 가중 필터를 적용해 5초 단위 연속 승차감(Cc)과 10초 구간 평균 승차감(NMV)을 시계열로 계산합니다.
- EN 14363 대차 불안정성(헌팅) 평가 항목도 같은 데이터로 계측합니다.
- 계산은 유센스가 만든 승차감 분석 소프트웨어로 자동 처리합니다.
| 시험 | 샘플링 | 기록 | 판정 기준 | 결과 |
|---|---|---|---|---|
| 운송 충격 | - | 1시간 39분 | 15 g / 40 g | 최대 4.29 g, 통과 |
| 대차 주행 | 4,000 Hz, HPF 3 Hz | 전진·후진 각 3회 | 위험 주파수 구간 | 69.8 Hz 진입 → 질량 조정으로 회피 |
| 철도 승차감 | Wd·Wb 가중 필터 | 주행 시험 | EN 12299, EN 14363 | 자동 보고서 |
장시간 기록을 시작하기 전에는 펌웨어 버전, 샘플링 속도, 파일 길이 설정을 먼저 맞춥니다. 이 세 가지가 맞아야 며칠 뒤 회수한 데이터를 그대로 분석에 쓸 수 있습니다.
자주 묻는 질문
Q. 측정한 최대 충격값이 기준보다 낮게 나오면 통과로 봐도 됩니까?
A. 샘플링 속도를 먼저 확인합니다. 1 ms보다 짧은 충격은 샘플 사이에 끼어 피크가 잘린 채 기록됩니다. 충격 시험은 5~20 kHz로 기록합니다.
Q. 운송 중 충격 기록에 전원과 저장 공간은 충분합니까?
A. 시험 시간으로 계산합니다. 유센스 운송 시험은 1시간 39분이었고 수 일 이상이면 트리거 기록(기준값을 넘을 때만 저장)으로 배터리와 용량을 아낍니다.
Q. 측정 데이터를 규격 판정 보고서로 바로 만들 수 있습니까?
A. 운송 충격과 철도 승차감(EN 12299, EN 14363)은 유센스 자체 소프트웨어로 자동 보고서를 냅니다. 다른 규격은 판정 기준을 받아 같은 형식으로 만듭니다.
