도도한 쭌냥이
1. 글을 시작하며
안녕하세요. 글 쓰는 아빠 도도한 쭌냥입니다.
엔지니어링 또는 설계 업무에 종사하게 되면 종종 측정에 대해서 신경 써야 하는 경우가 생깁니다. 그래서 각 종 물리량에 대하여 측정하는 방법에 대하여 숙지하고 있으면 설계 또는 업무 시 정말 편리합니다. 여러 물리량 중 기초가 되는 온도에 대한 측정 방법에 대하여 이 번 문제를 통해 알아보도록 하겠습니다.
2. 접촉식과 비접촉식 온도측정의 장점과 단점
2.1 접촉식 온도측정
2.1.1 장점
정확성
접촉식 온도계는 직접 물체의 표면과 접촉하여 온도를 측정하기 때문에 상대적으로 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.
다양한 응용
고정밀 온도 측정이 필요한 공학, 과학, 의료 분야에서 널리 사용됩니다.
경제성
비접촉식 온도계보다 비교적 저렴하고 사용하기 간편합니다.
2.1.2 단점
접촉 필요
온도를 측정하려는 물체에 직접 접촉해야 하므로, 모든 상황에서 적용하기 어렵습니다.
시간 소모
물체와의 접촉 시간과 고정이 필요하여 빠른 측정이 어렵습니다.
2.2 비접촉식 온도측정
2.2.1 장점
비접촉
물체와의 접촉 없이 원격에서 온도를 측정할 수 있어, 위험한 환경이나 미국적인 상황에서 안전하게 사용할 수 있습니다.
속도
즉시 온도를 측정할 수 있어 빠른 결과를 얻을 수 있습니다.
편의성
측정 대상이 움직이는 경우에도 쉽게 측정할 수 있어, 다양한 상황에 유연하게 대응할 수 있습니다.
2.2.2 단점
정확성 한계
물체와의 접촉이 없기 때문에 접촉식에 비해 상대적으로 정확도가 떨어집니다.
비용
고급 비접촉식 온도계는 접촉식에 비해 가격이 비쌉니다.
환경 제한
특정 환경 조건에서는 성능이 저하될 수 있으며, 투명한 물질이나 반사 물체의 경우 측정에 어려움이 있습니다.
3. 접촉식 온도계의 온도측정 원리에 따른 온도계의 종류와 각각의 특징
접촉식 온도계의 경우, 온도측정 원리에 따라 다양한 방식이 있으며 일반적으로 많이 사용하는 3가지 TYPE에 대하여 설명하면 아래와 같습니다.
3.1 LIQUID-IN-GLASS THERMOMETERS(유리 온도계)
전통적인 온도계로, 유리 튜브 내에 액체를 가득 채워서 온도 변화에 따라 액체의 팽창 또는 수축을 측정합니다.
단순성
기계 부품이 별로 없어 단순하고 사용하기 쉽습니다.
정확도
적절한 제조와 보정이 이루어진 경우, 이 온도계는 상당히 높은 정확도를 가질 수 있습니다.
내구성
유리 튜브는 상대적으로 내구성이 좋지만, 극한의 온도 변화나 물리적 충격에는 취약할 수 있습니다.
응용 범위
일반적으로는 -200°C부터 +500°C 정도의 온도 측정에 사용되며, 이 범위 내에서 다양한 액체와 가스의 온도를 측정할 수 있습니다.
응답 시간
대체로 빠른 응답 시간을 가지며, 온도 변화에 따라 빠르게 반응합니다.
유지 보수
유리 튜브의 파손이나 액체의 누출 등이 문제가 될 수 있으므로 주기적인 점검과 유지 보수가 필요합니다.
환경 제한
극한의 온도나 압력, 화학 물질에 대한 저항성이 제한적일 수 있습니다.
3.2 RESISTANCE THERMOMETERS(저항 온도계)
온도에 따른 전기 저항 변화를 측정하여 온도를 파악하는 온도계입니다.
정확도
높은 정확도와 재현성을 제공합니다. 정확한 전기 저항 값 측정을 통해 가능합니다.
선형성
일정 범위 내에서는 저항과 온도 사이의 관계가 선형적입니다. 이로 인해 쉽게 보정이 가능하며, 높은 정밀도로 온도를 측정할 수 있습니다.
안정성
오랜 기간 동안 안정적인 측정을 보장합니다. 일반적으로 유지보수가 적고, 장기간 사용에도 정확도가 유지됩니다.
응답 시간
일반적으로 빠른 응답 시간을 가집니다. 빠른 온도 변화에도 빠르게 반응하여 실시간 측정이 가능합니다.
방법 선택
PT100, PT1000 등 다양한 저항 값의 센서가 있어 다양한 응용 분야에 적용할 수 있습니다.
환경적 제한
극한의 온도나 환경 조건에서도 사용 가능합니다.
비용
비용이 높을 수 있으며, 보정 및 유지보수 비용이 발생할 수 있습니다.
응용 분야
산업, 연구, 의료 분야에서 널리 사용되며, 특히 정밀 측정이 필요한 곳에서 활용됩니다.
응용 범위
온도 사용 가능 범위는 온도계의 소재에 따라 달라지며 측정 가능한 온도 대역은 -273 °C에서 +1000 °C 사이입니다.
3.3 THERMOCOUPLES(열전대)
두 개의 다른 금속으로 구성된 쌍으로, 두 금속의 연결점에서 발생하는 열전효과를 이용하여 온도를 측정하는 온도계입니다.
광범위한 사용 온도 범위
-270°C에서 +2300°C까지의 광범위한 온도 범위에서 사용될 수 있습니다.
빠른 응답 시간
빠른 온도 변화에도 빠르게 반응하여 실시간 측정이 가능합니다.
내구성
물리적 충격과 진동에 강하며, 극한의 환경 조건에서도 안정적으로 작동합니다.
최소한의 유지 보수
이상적인 상태에서는 뛰어난 내구성과 장기간의 안정성을 제공하여 유지 보수가 적게 필요합니다.
다양한 모델과 유형
다양한 금속 조합과 설계 옵션이 있어 다양한 응용 분야에 적용할 수 있습니다.
정확도와 재현성
적절한 보정과 사용 시에 높은 정확도와 재현성을 제공합니다.
저비용
비교적 저렴하게 제작되며, 대부분의 산업 및 연구 응용에 경제적입니다.
환경적 제한
일부 환경, 특히 산성 또는 부식성 환경에서는 금속의 부식이나 성능 저하가 발생할 수 있습니다.
회로 필요
전기 신호로 온도를 측정하므로 전용 장치나 데이터 로거가 필요합니다.
4. 글을 마치며
온도계의 종류와 특징에 대하여 알아보았습니다. HVAC 시험 성능 시험 시 많이 사용되는 온도계는 열전대입니다. 만들기도 쉽고 길이도 다양하게 구성할 수 있어서 편리합니다. 참고하시기 바라며 이상으로 글을 마치도록 하겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.
도도한 쭌냥이