작성일 : 11-04-21 14:35
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열전대(Thermocouple)의 개요
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* 열전대는 제배크 효과를 이용하여 넓은 범위의 온도를 측정하기 위해 두 종류의 금속으로 만든 장치이다.
1821년 제베크(Thomas Johann Seebeck)는 두 종류의 금속 A, B를 접합하고, 양 접점에 온도를 달리 해주면 온도차에 비례하여 열기전력이 생긴다는 것을 발견했다. 한쪽 접촉점을 기준점으로 삼고 측정하고자 하는 부위에 다른 접촉점을 위치하면 기전력의 크기로 온도차를 알 수 있으므로 기준점의 온도와 비교하여 온도를 측정하게 된다.
보통 기준 접촉점은 온도가 일정하여 기준접점이라 하고, 측정하고자 하는 곳에 위하는 접촉점을 측온접점이라 부른다. 온도가 기전력의 크기로 나타나므로 이를 전기 신호로 증폭할 수 있어 측정이 용이하다. 열전대와 열전대의 기전력으로 온도를 환산하는 장치간에 거리가 멀어도 되며 회로 도중의 온도 변화는 측정치에 거의 영향을 주지 않는다. 정밀도에 비해 가격이 싸며. 넓은 온도 범위 측정이 가능하다.
열전대는 -200~1700℃까지 넓은 범위의 온도범위를 0.1~1%의 오차로 측정이 가능하고, 역학적 유연성이 있어 형태를 사용 부위에 따라 적합하게 바꿀 수 있다. 하지만 측정하려는 곳에 따라 사용할 수 있는 열전대의 종류에 제한이 있고, 측정온도의 0.2% 이상의 정밀도를 얻는 것이 힘들다.
기준접점에 상대적인 온도가 측정되는 것이므로 기준접점이 일정 온도에 유지되어야 하고, 고온에서 사용하는 경우 열화에 의해 산화되므로 정기적인 점검이 필요하다. 1ms(0.001초)의 빠른 응답속도를 위해 머리카락보다 가는 열전대도 있지만, 보통은 직경이 0.5~1mm 정도의 선으로 만들어진다.
열전대로 사용하기에 적합한 물질에 요구되는 특징은 열기전력이 높아 측정이 용이 해야 하며, 극한 상황에서 온도를 측정하기 위해서는 내열성 내식성이 좋아야 하고, 물리적으로도 튼튼해야 한다. 오랜 시간 사용해도 물질이 변하지 않아 일정한 열기전력을 나타내야 하며, 보완 보수를 위해 형성이 까다롭지 않아 동일한 열전대간 호환되어야 한다.
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