배길호(2005-09-16 10:28:31, Hit : 13494, Vote : 1780
 접촉식 온도계

   연인들은 사랑을 느끼기 위해 서로의 피부접촉 (Skin Ship) 을 통해 서로의 마음을  주고 받는다.접촉, 민감한 긴장으로 일어나는 흥분,그래서 뜨겁게 흐르는 열락속에 교감(交感)을 갖는다.

그와 같이 어떤 물체에 접촉을 하여 얻은 그 뜨거운 느낌, 그 "감(感)"을 산술적 계량값을 접촉식 온도계로 측정해낸다.

    접촉식 온도계는 다음 세 가지 부분으로 구성되어 있다.

온도를 재고자 하는 피측정물체에 직접 접촉하는 "감지부(Sensing part)"와  감지부를 지지해주는 "지지봉(Probe,또는 Stem)" 과 측정값을 나타내어 보여주는 "눈금(Sccale)"이 구성부이다.


대기의 온도를 재는 유리제온도계는 감지부가 대기중에 노출-접촉되어 대기온도와 같게 된다.

즉  열전도로 대기온도와 일치(포화;Satauation)되는 시간을 온도계의 " 응답속도(Response time)"라고 한다.

접촉식 온도계에서 응답속도는 매우 중요한 요소이다.

예를 들면, 온도의 변화가 급속하게 변하는 장소에 설치한 온도계의 감지부의 응답속도가 대기온도의  변하는 속도를 따라가지 못하면 측정값에 신뢰성이 없게 된다.

대기에 노출되는 감지부는 단지 응답속도게 영향을 받지만, 측정대상체가 액체나 고체인 경우에는, 측정대상체에 온도계 감지부를  침적하여야 하는 침적식 온도계의 경우에는 감지부가 침적되는 깊이에 따라 피측정체의 온도와 열적평형을 이루지 못하는 경우가 있다. 온도계 감지부가 측정대상체의 온도와 열적평형을 이루지 못한다면 실패한 측정이 된다.

이런 경우에는 대체로 온도계의 감지부의 침적이 충분하지 않게,얕게 침적되었을 경우에 생긴다.

피측정체의 표면부위는 열교환이 활발하게 일어나는 곳이다.온도가 피측정물체보다 낮거나,높은  주변 대기온도에 의해 열변화가 크므로 .표면온도와 표면에 가까운 내부 순으로 온도가 피측정물체의 대표온도값 보다 차이가 크다. 우리가 측정하고 싶은 물체와 그에 접촉한 감지부에만 열전도,열적평형 등의 물리적 현상이 일어나는 것은 아니다. 어디나 온도의 값의 차이가 있는 곳에서는  다 일어난다는 현상을 주목해야 한다.

그러므로 침적된 온도계지지봉을 통해서 열교환이 활발하게 진행되어 감지부에서 피측정온도와 평형이 되려는 온도를 방해한다 .



이러한 문제를 해결하기 위해, 옳바른 온도측정을 위해 온도계감지부를 피 측정체에 적정하게  침적하는 법칙이 있다.

우선 침적식 유리제 온도계의 경우 침적선(침선;沈線)이 표시되어 있다. 또한 "전체담금형 유리제 온도계"의 경우에는 온도계를 몽땅 측정하고 자 하는 물체에 빠뜨려야 한다.

그러면 온도눈금을 어떻게 봐야 할까? 쉽게 설명하자면, 어항속에 온도계가 전체담금형온도계로 예를 들면 되겠다.
온도눈금이 온도계와 함께 빠져 있어 밖에서 눈금을 읽으려면 어려울 것이다. 어항처럼 담금액이 투명하고 유리를 통해 볼 수 있아야 하겠다. 그러나  다른 온도계는 감지부만 담군다. 담구는 깊이는 측정액의 종류와 온도계의 지지봉 굴기에 따라 다르다.
접촉식온도는 피측정체와 온도계 감온부와 열적 평형을 이루어야 만 정확한 온도를 잴 수 있기 때문이다.


측정하고자 하는 물체가 액체일 경우에 대기에 노츨되는 액면에서 부터 깊이를 단계별로 온도를 재들어가면 온도가 변하지 않는 깊이가 나타난다. 그 깊이 이상의 깊이에서 측정해야 대표값을 측정할 수 있다.

제철소에서 쇳물을 녹이는 용해로는 표면에 슬라그층이 있는데 그 온도가 용탕의 온도보다 높다.

포항제철의 경우 300톤 전로의 경우에는 용탕면 아래 600mm 깊이 이하에서 온도센서를 침적하여 재야 온도가 대표성을 갖게 된다. 그외 동국제강,INI등의 30톤에서 60톤 전기로같은 경우에는 크기에 따라 조금 달라지겠지만 약 300mm 깊이 이하 까지 온도센서를 침적해서 측정해야 한다.



앞에 침적식 유리제 온도계로 설명한 것 처럼,침적한 온도계의 지지봉은 대기에 노출되기 마련이다. 그 지지봉을 통해 온도가 변하여 감지부가 측정대상 물체의 온도와 평형을 이루지 못하게 한다.

이는, 온도계 지지봉의  굵기에 대해 15배정도의 길이를, 즉 그 길이를  감지부 끝에서 부터 지지봉의 위치되는 곳까지 침적을 하면 감지부가  피측정물체의 온도와 열적 평형을 이룰 수 있다.

이 설명으로,  얇게 침적하고 싶으면 온도계의 굵기가 가느면 가능하다. 그러나 기계적 내구력을 고려해야하는 고민이 따른다.

2005년 9월 15일





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