측정기술/ 열방사에 의한 온도 측정
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산업용 온도측정 비접촉식 적외선 온도계
공업로 온도측정에 있어서 고온일 경우 접촉식 온도계로 로의 온도를 측정하기 어려운 경우가 많다.
이러한 경우 적외선 비접촉 온도계로 어려운 제조공정상의 온도 측정은 물론 에너지 절감이 어려운 전기적 점검과 같은 여러 가지 기능에 적합한 측정이 필요시 된다. 본고에서 이러한 경우 사용될수 있는 비접촉식 적외선 온도계를 소개하고자 한다.
방사선 또는 적외선(IR) 온도계는 가시 방사선 또는 적외선을 측정하여 그 에너지를 전기 신호로 전환한 다음 다시 전기 신호를 온도 단위로 바꾸어 준다.
휴대용 장치는 일반적으로 전지를 사용하기 때문에 위험한 환경에서도 안전하게 온도를 측정할 수 있다.
휴대용 적외선 계기는 정비나 관리에 주로 사용되고, 반면에 현장 설치형은 제조 공정상의 온도 측정을 위해 보다 많이 사용된다. 그러나 경우에 따라서는 두 가지를 함께 사용하는 제조업자에게 유용해지고 있다.
최신의 Sensor들은 사용 범위가 넓어 제조업자에게 유용해지고 있다. 스펙트럼반응을 이용하여 매우 세밀하게 온도를 측정할수 있으며, 일반적으로 특수 산업 공정과 500。C/ 932。F 이상의 온도를 측정할 때는 보다 짧게 세밀한 용도의 스펙트럼이 사용된다.

1. 방사율
온도외에 스펙트럼 선정에 또다른 중요한 점은 작업 대상물의 전도성, 방적율 또는 작업 장소의 대기 조건이다.
일부 제조 공정에의 응용시에는 둘 또는 그 이상의 파장(colour)이 동시에 측정되어야 한다. 온도는 비율에 따라, 또는 기타 신호에 의한 연산 방식으로 산출된다. 휴대용 고온계는 대상물의 표면에서 방출되는 적외선의 양을 측정하고 그 정보를 온도 정보로 전환시켜준다.
그러나 대상물의 표면 재질이 방출되는 에너지의 양에 영향을 주기도 하는데, 예를들면 어둡고, 거칠며, 불투명한 조직의 표면 재질이 광이 나고 부드러운 표면 재질보다 많은 에너지를 방출한다.
따라서 정확한 온도 측정을 위해서는 대상물의 방사율가를 알고 있어야만한다.
다음의 표1은 일반 재료의 방사율가를 보여준다.
대상물의 방사율가는 물리적인 조건에도 영향을 받고 있음을 주목하여야한다. 제조 공정중에 대상물의 방사율가가 변할수 있으므로, 많은 휴대용 고온계는 방사율 설정치를 조정할수 있도록 되어있다. 예를 들어 제조 공정의 변경은 고온 처리 과정에서 금속 표면에 산화물 찌꺼기를 남긴다.

2. 대 기
대기 조건 또한 정확한 온도 측정에 영향을 줄수 있다. 먼지, 가스, 섬유질과 습기는 휴대용 고온계가 전달된 적외선을 판독하는데 영향을 끼친다.
때로는 적외선 온도계 사용시 대상물의 온도를 유리 또는 기타 재질의 창문을 통하여 측정할 수 밖에 없는 경우도 있다. 이때 창문의 재질과 온도계파장의 성격을 주의깊게 고려하여야한다.
또한 창문을 청결하게 하여 오독을 막고, 렌즈에 손상이 없도록 한다.

3. 시계와 측정점의 크기
대상물과 고온계의 거리는 측정점의 크기에 영향을 미친다. 상대온도 측정시에, 대상물들의 크기가 같고 거리가 같다면 온도계의 시계를 대상물로 완전히 채울 필요가 없지만, 절대온도를 측정할 때는 반드시 시계 전체를 완전히 채워야 한다. 동일 대상을 비교하기 위해 반복 측정할 때는 목표로부터 동일한 거리에서 시행하여야 한다.
목표의 측정점 크기가 최대 작업 거리와 휴대용 적외선 온도계의 적절한 초점 Model을 결정하며, 목표물은 필히 Sensor의 시계 전체를 차지하여야한다. 휴대용 Sensor의 시계는 원하는 목표보다 작거나 같은 크기여야한다. 대상이 침침한곳, 도달하기 어려운 곳 또는 움직임이 빠른 곳에 있을 때는, 정확한 측정점을 집어내기 위해 Laser 관측이 필요할 것이다.



휴대용 온도계를 사용할때는 대기온도보상이 필요한 경우도 있는데, 본계기는 보상에 필요한 에너지가 대상물에서 방출되는 에너지에 더해준다. 주변 환경의 온도가 휴대용 적외선 온도계 내부의 온도와 같다면, 온도보상가를 고려할 필요가 없지만 기계류, 용광로 그리고 기타 열기구를 사용하는 산업 현장의 온도는 온도계의 내부보다 훨씬 높은 수치를 나타낸다.

4. 휴대용 온도계의 응용
적외선 기술은 접근하기 힘들고, 매우 어두우며, 작업속도가 빠른 장소 또는 진공상태나 가스가 찬 장소에서 온도를 측정하는 기술이다. 이 계기들은 설비와 공정의 사전 점검에 경제적이며 인력 절감형 장비임이 입증되었다.
휴대용 온도계 사용할 때, 표면 온도 자체가 중요한 정보가 아니라 온도가 내포하고있는 내용이 의미가 있는 것이다. 예를 들어, 전기 검사에서 표면 온도는 구성 요소의 전도성을 나타내준다.
설비의 연결장치가 부식, 오염되거나 또는 느슨해지면 동력 분산, 부하의 불균형과 과열을 유발하게 되며 따라서 안전에 위험을 초래한다. 연결장치는 서서히 느슨해지는 것이 일반적인 현상으로, 느슨해진 연결장치는 전류에 높은 저항을 흐르게 하며, 동력을 분산시키고 열을 발생시킨다.
마찬가지로 연결부위의 먼지, 탄화물, 부식도 높은 저항을 유발한다. 대기와 온도차이 정도는 연결 장치의 운용조건과 관계가 있다.

휴대용 적외선 온도계를 사용하면 대기온도를 몰라도 바로 상황을 알수가 있다. 대기 또는 유사한 연결장치와 10。C/ 18。F의 차이를 보인다면 이것은 연결부위에 또는 회로에 문제가 있거나 부하가 불균형한 것이다.
강력한 삼상 전류 회로도 휴대용 적외선 온도계로 측정할수 있는데, 상과 상간의 온도 차이가 5。C/ 9。F라면 문제가 잠재하고 있는 것이다. 변압기의 하우징과 단자의 온도를 정기적으로 정밀 검사한다면 관리에 매우 효과가 있을 것이다.



표면 온도는 측정하기 어려운 검사에서 대상물의 물리적인 조건을 표시하여준다. 가스나 먼지가 많은 장소에서 검사를 할 때는 폭발의 위험 요소가 전혀 없도록 최대한 안전에 유의하여야 한다.
에너지 절감을 위해 원하는 에너지 절약 정보를 입력시키면, 온도계가 에너지 손실량을 조절할 수 있다. 그리고 휴대용 온도계를 사용하면 공정을 방해하지 않으면서 온도를 신속하게 측정할 수 있어 경비 절감에도 효과적이다.
첨단 설계와 높은 정밀도를 증명하기 위해, 최신 휴대용 계기는 국립 표준 기술연구소(NIST)에서 영점 조정될 수도 있다. 오늘날 최신의 계기들은 Laser관측, 대기온도보상 그리고 엄밀한 품질관리와 정밀 분석을 위한 Data 기록 능력을 보유하고 있다.
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