철(Fe) vs SUS 검출 감도 차이: 금속검출기 원리 완벽 해설 | dalpack.com
금속별 검출 감도 차이 해설:
왜 SUS는 철(Fe)보다 잡기 어려울까?
금속검출기 상담 시 공장장님들이 가장 많이 묻는 질문은 "철은 이렇게 작게 잘 잡히는데, 왜 스테인리스(SUS)는 이 큰 게 안 잡히나요?"입니다. 금속검출기는 만능이 아닙니다. 이물질의 종류가 자성체(철)인지, 비자성 도전체(구리, 알루미늄)인지, 아니면 두 특성 모두 애매한 스테인리스(SUS)인지에 따라 검출의 과학적 원리와 한계치가 완전히 달라집니다.
1. 감도를 결정하는 2가지 물리적 열쇠
금속검출기 터널(헤드) 안에는 송신 코일이 만들어내는 고주파 전자기장(Magnetic Field)이 보이지 않게 흐르고 있습니다. 제품에 섞인 금속이 이 전자기장을 통과할 때 발생하는 '교란 신호(Disturbance)'를 수신 코일이 감지하는 원리입니다. 이때 교란을 일으키는 무기는 딱 두 가지입니다.
① 자성 (Magnetic Permeability, 투자율)
자기장을 얼마나 잘 끌어당기고 집중시키는가에 대한 물리적 성질입니다. 자석에 철썩 달라붙는 물질일수록 이 성질이 강합니다. 철(Fe) 조각이 터널을 지나가면 기계가 쏘아내는 자기장이 철 쪽으로 확 쏠리면서 코일의 전압 밸런스를 크게 무너뜨려 엄청난 신호를 만들어냅니다.
② 전기 전도도 (Electrical Conductivity, 도전율)
전기가 얼마나 잘 통하는가에 대한 성질입니다. 금속이 전자기장을 뚫고 지나가면 그 금속 표면에 '와전류(Eddy Current)'라는 미세한 전기가 회오리처럼 돕니다. 이 와전류는 기계의 원래 자기장을 밀어내는(방해하는) 역방향 자기장을 만들어냅니다. 구리나 알루미늄은 자석엔 안 붙지만 전기가 아주 잘 통하므로 이 와전류 반응으로 강하게 검출됩니다.
2. 금속 3대장 검출 원리 심층 분석
현장에서 사용하는 HACCP용 테스트 시편(구슬 모양의 막대)은 철(Fe), 비철(Non-Fe), 스테인리스(SUS) 세 가지입니다. 각각 기계에 반응하는 방식이 다릅니다.
| 테스트 시편 | 대표적인 현장 이물질 | 물리적 특성 (자성/전도성) | 검출 난이도 |
|---|---|---|---|
| 철 (Ferrous, Fe) | 일반 쇠못, 나사, 볼트, 철사, 철가루 | 자성: 매우 강함 전도성: 보통 |
가장 쉬움 (최소 크기 검출) |
| 비철 (Non-Ferrous) | 구리선, 알루미늄 조각, 황동 파편 | 자성: 없음 전도성: 매우 강함 |
보통 (와전류 반응 의존) |
| 스테인리스 (SUS) | 칼날 조각, 컨베이어 부품, 파이프 파편 | 자성: 거의 없음 전도성: 매우 낮음 |
가장 어려움 (철보다 1.5배 커야 함) |
3. 왜 식품 공장의 주적은 '스테인리스(SUS)'인가?
식품 및 제약 공장의 모든 설비와 컨베이어는 위생과 녹 방지를 위해 SUS304 또는 SUS316 재질로 만들어집니다. 즉, 기계 노후화로 인해 떨어져 나와 제품에 섞일 확률이 가장 압도적으로 높은 파편이 바로 스테인리스라는 뜻입니다.
진퇴양난의 SUS 특성: 앞의 표에서 보셨듯, SUS304/316 라인은 자석에도 붙지 않고(비자성), 전기도 철이나 구리에 비해 훨씬 안 통하는 '악조건'을 모두 갖추고 있습니다. 코일의 자기장을 교란시킬 무기(자성, 전도성)가 둘 다 빈약하기 때문에, 기계가 이 미세한 신호를 감지하기 위해서는 그 파편의 덩어리(부피) 자체가 웬만큼 커야만 합니다.
이것이 금속검출기 스펙표(브로셔)를 보면 항상 [Fe: 1.0mm / SUS: 2.0mm] 처럼 SUS의 검출 한계 사이즈가 철보다 훨씬 크게(안 좋게) 적혀 있는 과학적 이유입니다.
4. 바늘은 안 잡히고 구슬은 잡힌다? 방향성(Orientation) 효과
현장에서 가장 당황스러운 순간은, 테스터 구슬은 기가 막히게 잡아내는데, 현장에서 발견된 실제 주사 바늘이나 철사를 던져 넣으면 기계가 통과시켜 버릴 때입니다.
이를 방향성 효과(Orientation Effect)라고 합니다. 금속검출기의 코일 자기장은 둥근 도넛 형태를 띱니다. 철사와 같이 길쭉한 금속이 터널을 '가로(ㅡ)'로 통과할 때와 '세로(|)'로 통과할 때, 자기장을 끊어내는 단면적이 극단적으로 달라집니다. 단면적이 좁은 세로 방향으로 진입하면 기계가 감지하지 못하는 맹점(Blind Spot)이 발생합니다. 구슬 모양의 테스트 시편(Test Piece)을 쓰는 이유는 굴러가도 항상 둥근 구형이라 이 방향성 효과를 타지 않기 때문입니다.
금속 자체의 특성 외에도, 포장된 제품 자체가 머금고 있는 수분과 염분이 자기장을 훼방 놓는 '제품 효과(Product Effect)'가 발생하면 SUS 감도는 바닥으로 떨어집니다. 이 원리와 다중 주파수 해결법은 ▶ 가성 불량의 주범 '제품 효과' 해결 가이드에서 확인하십시오.
5. 최강의 감도(HACCP 기준)를 끌어내는 현장 셋업 노하우
가장 검출하기 까다로운 미세 SUS 조각을 잡아내려면, 장비 발주 전 설계 단계부터 아래의 원칙을 사수해야 합니다.
- 터널(Aperture)을 꽉 차게, 최대한 작게 만들어라: 금속검출기의 터널 구멍이 커질수록 코일 중심부의 자기장 밀도가 헐거워져 감도가 뚝뚝 떨어집니다. 향후 큰 제품도 할지 모른다는 생각에 무턱대고 터널을 크게 발주하는 것은 최악의 선택입니다. 제품이 간신히 통과할 수 있는 최소한의 여유 공간만 두고 헤드 사이즈를 타이트하게 설계하는 것이 돈 안 들이고 감도를 1.5배 올리는 최고의 비결입니다.
- SUS를 잡으려면 '다중 주파수'를 선택하라: 비자성체인 SUS는 자기장의 주파수가 높을수록(High Frequency) 표면 와전류가 잘 형성되어 검출이 쉽습니다. 반면 철(Fe)은 저주파(Low)에서 더 잘 잡힙니다. 따라서 현장에서 Fe와 SUS를 모두 깐깐하게 잡으려면 다중 주파수(Multi-Frequency) 제어 보드가 탑재된 장비를 선택해야 합니다.
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