700만 리터 회전량에서도 정확하게 계량해야
사후관리는 정확하고 빠른 서비스 절대 필요
LPG충전소에서 충전기를 구매하고자 할 경우 제품별 상세 설명서나 타제품과 비교할 수 있는 자료가 거의 없기 때문에 운영중인 충전소에 자문을 구하거나 국내에 많이 보급된 제품을 선택하여 구입하여 설치·운영하는 것이 오늘의 현실이다.
순간의 선택이 10년을 좌우한다고 생각하며 이후 충전소에 적합한 제품을 선택하여 운영하는 변화가 필요할 것으로 보인다. 충전기 구매에 조금이나마 도움이 되었으면 하는 뜻에서 간략하게 설명하고자 하니 업무에 참고했으면 한다.
LPG충전기는 크게 분류하면 전자 제어부, 온도보정방법, 유량 제어부로 나눌 수 있다.
1.전자 제어부
고성능의 원칩(ONE CHIP) CPU를 기본으로 구성하여 유량계 회전으로 토출 되는 유량신호를 전기신호로 변환 출력하는 변환부, 충전을 제어하거나 종료하기 위한 전자밸브 제어부, 충전하는 가스의 실제 온도를 검출하고 검출된 온도를 시리얼(Serial) 통신을 위해 신호전송 전원공급장치와 각종 데이터를 표시하는 표시장치, 포스(POS)운영을 위한 시리얼 통신포트, 각종 카드의 인식 및 데이터 입수 원칩 CPU를 제어하기 위한 프로그램을 운영하여 얻어진 각종 충전상황에 필요한 데이터의 전송과 표시장치 표현, 제어를 유효 적절하게 구성하여 운영하며 이러한 전자부의 구성과 프로그램은 각 사에 따라 구성의 차이는 있으나 목적은 거의 같다고 보며 기술수준도 거의 평준화 상태로 보여진다.
여기서 중요한 점은 충전을 통해 얻어진 유량신호에 충전기 고유값인 기차, 충전중인 가스온도의 검출방법과 분해능력이며 온도변화에 대하여 실시간으로 데이터를 적용하는 온도값에 대한 LPG제적 증감계수의 적용, 온도변화에 대한 보정 등을 실시간으로 연산하기 위한 프로그램의 속도와 효율성에 의하여 충전기 가치를 평가하게 된다.
이와 같은 모든 부분을 통칭하여 전자부라 표현한다. 각 사에 따라 운영되는 포스 운영체계는 충전소 운영관리를 위한 보조적인 수단이며 포스 운영체계가 충전기의 가치를 평가하는 것은 무리라고 본다.
2. 온도 보정부
-통상의 온도보정: 충전기에서 고객에게 가스를 공급하는 가스의 실제 온도를 온도센서를 통하여 읽고 검출된 온도는 CPU를 통하여 읽고 온도보정에 대한 프로그램을 운영하여 보정하는 방법으로 프로그램이 정한 방법에 의하여 온도를 검출하고 얻어진 온도 값이 표준온도 15℃와 차를 산출하여 온도차에 대한 체적 계수 값을 표준온도의 체적 값에서 가감산을 통해 산출하게 된다. 산출하는 과정에서 소요시간이 길기 때문에 충전에 대한 각종 데이터를 반영하여 운영하기가 어렵기 때문에 소프트 프로그램이 장애를 받지 않도록 온도검출을 실시간으로 할 수 없다는 점이 가장 취약점이지만 정밀측정이 아닌 경우 통상 온도 분해능력은 0.5℃ 간격으로 행할 수 있다.
-최상의 온도 보정: 별도의 온도 보정장치를 두어 온도, 밀도의 검출과 검출된 데이터를 이용하여 온도 보정에 관한 데이터 전송 등에 관한 프로그램을 작성, 운영하며 윈칩 CPU를 제어하여 운영하는 방법이다.
이러한 운영의 최대 목적은 고객에게 가스를 공급하는 동안 온도 보정을 실시간으로 보정함으로써 정확한 계량을 실현할 수 있으며 계량정밀도와 신뢰성, 반복표현성에서 뛰어난 성능을 표현하게 된다는 점이다.
이 보정 방법의 특징대로 충전시작부터 종료까지 실시간으로 데이터를 전자부에 전송하고 전자부에서는 실시간으로 전송 받은 온도보정 데이터를 활용하여 연산할 수 있는 소프트웨어를 구성하여 프로그램하고 충전기에 반영함으로써 실시간 보정의 효과를 충족시킴으로 온도보정장치부분에서 최상의 평가를 받고 있는 것이다. 이러한 온도보정 방법 채택사는 국내의 D사로서 온도 분해능력은 0.2℃ 간격으로 읽고 보정하며 또 하나의 특징은 온도보정장치의 밀도 보정 데이터를 활용할 것인지는 프로그램 작성자가 선택하여 운영할 수 있는 특징을 부여하고 있다.
이는 별도의 CPU운영으로 프로그램 운영시간에 제약을 받지 않기 때문에 가능하게 되며 활용 여부에 따라 충전기 부분에서 최고의 제품을 탄생시킬 수 있는 여지를 갖추고 있다고 본다. 밀도 보정부분에서 아직은 초보 단계지만 이후 많은 발전을 기대할 수 있다고 보여지며 이후 법령개정 등으로 밀도 보정을 해야 한다면 주목해야 할 것이다.
충전기 선택 시 반드시 온도보정부의 구성에 대하여 검토할 필요가 있다. 각 사가 선택한 온도센서, 검출방법, 보정방법, 1℃를 얼마나 분해하여 읽을 수 있는지에 따라 충전기의 온도보정 특성과 성능은 많은 차이를 보이고 있다. 온도 보정부의 성능은 온도검출위치, 온도검출방법, 실시간 보정방법인지 또는 몇 회만 보정하는지에 따라 밀도 보정부분으로 언제부터 어떠한 방법으로 운영될지에 따라 중요한 가치를 창출할 수 있을 것으로 추정된다.
3. 유량계
충전기의 구성요소에서 검토하면 전자부는 각 사의 제조기술이 거의 평준화 상태로 보여지나 유량계는 매우 중요한 부분으로 충전기의 생명과도 비교할 수 있다. 충전기에 사용되는 유량계의 형태는 용적식 유량계로 유량계 내부는 4개의 계량실로 구성되어 있으며 유량계 내부에 피스톤 실린더와 실린더 사이를 직진 운동하여 유량을 토출하도록 하는 크랭크 샤프트, 컨넥팅 로드, 노이런 패킹과 디스크가 있으며 유량을 실린더로 유도하는 슬라이드 밸브, 어퍼 커버(Upper Cover), 계량한 유량을 전기
신호로 변환하는 변환장치, 전기신호를 송출하는 인터페이스 보드로 구성된다.
유량계가 갖추어야 할 필수적인 요소로는 첫째로 내구성이 우수하고 정확한 계량의 표현이 가능해야 한다. 내구성이 우수하다는 것은 내마모성이 뛰어나다는 것과 일맥상통하는 것이며 내구성과 정확한 계량의 표현은 유량계의 수명과 직결되기 때문이다.
내구성은 부품의 재질, 열처리, 도금방법, 부품의 적용치수에 관한 기술적인 사항은 그 회사의 노하우에 의해 결정되어지며 노하우의 정보는 쉽게 알아낼 수 없다. 이유는 그 회사만이 가질 수 있는 독보적인 기술이기 때문이다. 국내 제조사가 제조한 유량계가 내구성이 취약한 것은 독보적인 기술이 미흡하기 때문일 것이다. 유량계는 유량을 계량하기 위해 회전하거나 이동하는 부품 등이 마찰하게 되고 마찰로 인한 열이 발생하게 되며 열이 발생하면 LPG는 빠르게 체적이 증가하거나 기체가 발생하며 증가한 체적만큼 계량의 오차가 발생하기도 한다.
유량계 내부 회전자, 운동하는 부품은 액체의 LPG에 의하여 윤활되기 때문에 열발생 구조는 치명적인 결함으로 나타나며 부품의 표면을 손상시킨다. LPG충전기 구조에서 기체분리장치는 매우 중요한 역할을 하고 있다. 기체분리장치는 충전시스템이 갖는 배관길이, 펌프, 주변환경에서 액체가 기체화되어 액과 기체가 혼입되어 분리장치에 유입되면 기체를 쉽게 배출할 수 있는 구조를 갖도록 하는 기준이 있다.
이는 기체의 혼입이 계량을 저해하는 요인이기도 하지만 기체의 혼입으로 유량계의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에 기체분리 실험을 하도록 규정하고 있다.
둘째로 유량계의 내구성과 계량의 정확성이 취약한 충전기가 나타내는 형태를 살펴보면, 계량 검정 시 기차조정 1회 이내로 검정을 합격하지 못하는 경우가 대부분이며 기차조정을 수회해서 검정에 합격하는 경우 검정 합격 후 재고관리에서 증감이 반복하고 일정한 데이터가 유지되지 않는 경우 충전기 개별로 갖는 고유의 기차 값이 최대 1.5% 이내의 값이면 이상적이며 개별로 갖는 기차 값의 비교에서 1.5%를 초과하는 제품은 반드시 문제가 있다고 본다. 이는 대부분 유량계의 품질이 일정하지 않아 발생하며 이러한 제품의 충전기는 지속적으로 재고관리 측면에서 문제를 유발할 가능성이 높다.
셋째로 기차조정이 갖는 의미와 품질에 대해서 설명하면 기차 조정 횟수 1회로 검정이 가능할수록 높은 내구성과 신뢰성을 갖추었다고 본다. 최근의 충전기는 검정 시 유량조절을 백분율로 환산하여 표현하며 조정의 원리는 리터 표시량 데이터의 증가, 감소로 이루어지며 조정값은 전자부의 프로그램에 의하여 정확하게 소수점 3자리까지 연산처리 할 수 있으므로 유량조절은 0.01% 조정이 가능하다. 실제의 측정에서는 저울의 오차, 측정시의 측정오차, 충전기의 구성 및 온도보정 방법과 소프트 구성방법, 유량계의 토출 오차, 대기의 영향 등이 모두 포함되므로 실제 충전기의 표현오차는 0.2% 내의 값을 나타내며 이 값이 적을 수록 고품질의 충전기라 할 수 있다.
검정 시 1회의 조정 후 20리터를 기준으로 하여 측정한 유량 결과값이 검정 기준값과 얼마의 오차를 발생하는지에 따라 충전기의 계량정밀도가 높은 지 낮은 지로 구분되며 최상의 충전기일수록 조정오차가 적으며 2회 반복 측정값이 최소일수록 계량반복 표현성 즉 신뢰성이 높은 제품으로 평가 받게 될 것이다.
최상의 유량계라 함은 동일 조건에서 검정 받은 데이터 값을 얼마의 회전량 동안 유지하는가에 달려 있으며 국가가 정한 차기 검정 시까지 유지하면 할수록 고품질의 충전기라 할 수 있다.
고품질의 유량계를 채택하여 충전기를 제조하였다면 검정 시 충전기의 기차값에서도 산포도가 좁은 기차값을 제공하게 된다. 예를 들면 충전기 수대를 설치하고 검정을 받는 경우 충전기가 갖는 개별 기차값의 조정값이 100%에 근접할수록 좋으며 개별 기차오차도 충전기의 계량정밀도 1% 이내의 값으로 표현된다면 최상의 품질일 것이며 이는 제품의 관리가 최상임을 말해주는 결과값이다.
현재 계량법에서 제품의 기준 기차값을 100%로 명시하지 않아 제조사에 따라 기차 100%의 표현 수치를 다르게 표현하고 있지만 회사가 정한 기준값에서 여러 대의 충전기가 동일한 값을 유지하여야 하며 이 수치에서 오차가 적을수록 좋은 제품일 것이다.
넷째로 내구성과 신뢰성, 정확성은 유량계에서 가장 중요한 부분으로 유량계 회전량으로 표현하면 최소한 700만리터 이상의 회전량에서도 정확한 계량이 가능해야 하며 이러한 성능을 유지할 수 있는 유량계일수록 높은 평가를 받게 되고 이 후 LPG시장을 선점하게 될 것이다. 이러한 유량계를 채택하여 제조된 충전기일수록 충전소의 재고관리 부분을 만족시킬 수 있다.
4. 충전기 구입 시 고려해야 할 사항
충전기 제조기술은 대부분 평준화 수준이며 제조사별로 충전기 사용 편이성과 기능 활용 면에서는 다소 국내 제조사가 우수한 것으로 나타나고 있다. 포스 시스템의 운영 방법에 따라 각 사가 약간씩 차이를 보이고 있는 것으로 평가되고 있다.
끝으로 LPG시장의 감소에 따른 향후 사후관리에서 가장 중요한 것은 △충전기 A/S 발생 시 가장 빠르고 정확한 서비스를 제공하고 있는가 △충전기 수리에 필요한 부품은 언제, 누구든지 구매가 가능한지 여부 △구입하는 충전기 유량계에 대한 보증방법 제시 사항과 이행여부라 본다.