RTD 와 Thermocouple에 대한 이해

산업 현장에서는 다양한 온도를 측정하고 변화를 감지하는 일들이 빈번히 일어납니다. 그러기 위해서는 온도를 측정하는 온도계가 존재해야 하는데 가장 대표적으로 많이 사용하는 것이 RTD와 Thermocouple 입니다. 오늘은 이 두가지의 온도계에 대하여 알아보겠습니다.

산업용 온도계

Thermocouple

Thermocouple은 열전대라고도 불리는 온도계로 서로 다른 두 금속의 한쪽 끝을 접합하고 반대쪽 끝을 단자대에 연결한 형상을 하고 있습니다. 그런 다음 전압계로 단자대에 연결한 후 전압을 측정하는 원리를 사용합니다. 금속은 열을 받으면 원자에서 분리된 자유전자(음전하)가 열원이 없는 반대쪽으로 이동하게 됩니다. 그렇게 되면 열을 받지 않은 쪽에서는 약간의 음전하로 충전된 에너지를 얻을 수 있습니다. 이를 서로 다른 두 금속이 열을 받는다고 가정해 봅시다. 금속의 성질에 따라 자유전자(음전하)가 움직이는 양이 달라질 것입니다. 그러면 전압이 측정되는 두 단자에 음전하로 충전되는 에너지는 서로 다르게 됩니다. 이 전압차이를 측정하여 온도를 감지할 수 있습니다. 이것을 유용한 온도계로 만들기 위해 알려진 온도에서의 측정값을 얻어 온도를 읽게 됩니다. 또한 Thermocouple는 접합하는 두 개의 금속의 종류에 따라 온도의 측정 범위가 달라지게 됩니다. 가장 널리 사용하는 것은 니켈과 크롬 혹은 알루미늄을 연결한 K Type으로 -200℃ ~ 1260℃를 측정할 수 있습니다.

 

RTD

RTD는 Resistance Temperature Detector의 줄임말로 측온저항체라고도 불립니다. RTD의 원리는 열을 받으면 금속의 저항이 변화하는 것을 측정하는 방법을 사용합니다. 금속에 열을 가하게 되면 원자와 분자는 여기상태가 됩니다. 이 상태에서 자유전자가 통과하기 위해서는 원자 또는 분자와 충돌을 하게 됩니다. 옴의 법칙에서 전압은 전류와 저항의 값이라는 것을 알고 있을 겁니다. 즉 전류를 일정하게 유지한다면 저항의 값이 변화함에 따라 전압이 변화하게 될 것을 알수 있습니다. 온도가 물질의 저항을 변화시킬 때 온도를 알 수 있게 해주는 전압을 측정할 수 있습니다. RTD는 백금과 같은 물질을 사용합니다. 백금은 선 저항대 온도 변화도를 가지고 있기 때문입니다. 보통 백금은 0℃에서 100Ω의 저항을 가지고 100℃에서 138.5Ω의 저항을 가지게 됩니다. 백금을 사용한 이 RTD를 PT100Ω이라 부르며 가장 대중적으로 사용되고 있습니다.

 

 Thermocouple과  RTD의 선정

온도를 측정하기 위하여 온도계를 선정할 때 Thermocouple를 선정할지 RTD를 선정할지 고민을 할 수 있습니다. 이 때는 측정 방법을 고려하여 선정하는 것이 아니라 온도를 측정하고자 하는 곳의 온도 범위를 감안하여 온도계를 선정하면 됩니다. Thermocouple은 RTD보다 1000℃ 이상과 같은 고온 측정에 유리할 것이고, 200℃ 이하에서는 RTD가 대중적으로 사용되고 있습니다. 상황과 여건에 맞는 온도계를 선정하셔서 잘 사용해 보시길 바랍니다.

 

오늘은 산업현장에서 자주 사용되는 온도 측정 도구인 Thermocouple과 RTD의 원리에 대해 알아보았습니다. 이를 참고하여 원활한 공정 환경을 조성하는데 도움이 되었으면 합니다. 다음 시간에는 더욱 유익한 전기지식으로 찾아뵙겠습니다.

 

 

 

무게 측정 방법이 궁금하시다면 아래 링크를 참조하세요.

로드셀(Load Cell)의 원리