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차동 프로브란?

차동 프로브는 오실로스코프 등으로 신호를 측정할 때 공통 노이즈(Common Noise)라고 불리는 접지 진동 등 신호를 발신하는 기기와 무관한 곳에서 발생하는 노이즈를 감지하고, 앰프를 통해 측정 신호를 증폭시켜 측정하기 쉽도록 하기 위한 장치입니다.

USB나 HDMI 등의 통신에서 출력 측에서 정확하게 신호를 감지하기 위해 필요합니다. 차동 프로브는 사용법을 잘못 사용하면 파손되거나 정확한 출력을 얻지 못할 수 있으므로 사용시 주의가 필요합니다.

오실로스코프를 판매하는 회사에서 차동 프로브가 출시되어 있는 경우가 많고, 연결성이 우수하므로 오실로스코프와 같은 회사의 차동 프로브를 구입하는 것이 좋습니다.

차동 프로브의 사용 용도

차동 프로브는 많은 통신 장비의 시제품 제조 단계나 제품 테스트 단계에서 사용되며, USB 연결이나 HDMI 연결, DisplayPort 연결, Ethernet, SATA 등의 통신에서 오실로스코프 등으로 노이즈를 감지하여 그 노이즈가 제품에 영향을 미치는지 있는지, 노이즈에 영향을 미치는 곳은 어디인지 검사하기 위해 사용됩니다.

차동 프로브는 고가의 제품이 많기 때문에 구매 전에 사용하고자 하는 규격에 맞는지 등을 제대로 알아보고 구입하는 것이 중요합니다.

차동 프로브의 원리

차동 프로브는 성질이 완전히 동일한 두 개의 액티브 프로브를 하나로 묶은 구조로, 한쪽 액티브 프로브를 측정 대상 신호를 발신하는 기기의 연결부 플러스 단자에 연결하고, 다른 한쪽은 마이너스 단자에 연결합니다. 이 두 개의 프로브에서 검출되는 신호의 차이를 측정함으로써 커먼노이즈를 검출할 수 있습니다.

차동 프로브에는 오실로스코프에서 파형을 쉽게 측정할 수 있도록 고안된 제품들이 많이 출시되어 있습니다. 저전압의 신호를 오실로스코프에서 측정하기 쉽도록 앰프로 증폭하거나, 고전압의 신호를 주어 오실로스코프에 부하가 걸리지 않도록 일부 전압을 접지로 빼내거나, 신호를 뚜렷한 구형파로 만들어주는 등 다양합니다.

차동 프로브를 사용하는 신호에 따라 적절히 선택하면 명확한 노이즈를 측정할 수 있습니다.

차동 프로브의 기타 정보

1. 차동 프로브의 등가 회로

차동 프로브는 액티브 프로브 2개를 조합한 구성으로, 프로브 끝에서 반도체 회로의 입력단에 직접 연결되기 때문에 입력 커패시턴스가 1pF 정도로 매우 작은 것도 있습니다. 반면, 입력 저항은 감쇠기를 거치는 패시브 프로브와 달리 수십 KΩ~1MΩ 정도입니다.

따라서 고임피던스 회로에 차동 프로브를 연결하여 파형을 측정하는 경우, 프로브의 영향을 고려하여 측정 결과를 고려해야 합니다. 이때 차동 프로브의 등가 회로를 피측정 회로에 연결하여 영향을 시뮬레이션하는 것이 효과적인 방법입니다.

차동 프로브의 경우, 한쪽 핀과 GND 사이에는 제조사가 공시한 입력 저항과 입력 커패시턴스가 병렬로 연결된 것이 됩니다. 다른 쪽 핀과 GND 사이도 마찬가지로 입력 저항과 입력 커패시턴스가 병렬로 연결된 것이 됩니다. 따라서 차동 프로브의 두 핀 사이에서는 입력 저항은 2배, 입력 커패시턴스는 절반이 됩니다. 이 임피던스가 측정 대상 회로에 미치는 영향을 고려하여 측정 결과를 판단하십시오.

2. 액티브 프로브

프로브는 안정적인 신호를 측정하는 데 사용됩니다. 프로브가 없으면 케이블의 정전 용량 성분의 영향으로 회로 동작이 변경됩니다. 특히 고주파수 측정에 큰 영향을 미칩니다.

액티브 프로브는 팁의 입력부에 반도체 소자를 사용하는 것이다. 액티브 프로브 자체의 입력 커패시턴스도 매우 작은 입력 커패시턴스를 실현하고 있으며, 1pF보다 작은 입력 커패시턴스를 가진 제품도 있습니다.

프로브의 입력 커패시턴스도 파형에 영향을 미친다. 패시브 프로브는 액티브 프로브보다 커패시턴스 성분이 커서 펄스 상승부에서 파형의 진동인 링잉이 크게 발생합니다.

3. 고전압 차동 프로브

차동 프로브는 플로팅 상태의 신호분을 관찰하는 데 적합하지만, 일반적인 프로브는 차동 전압, 대지 전압 모두 30V~100V 정도의 내전압밖에 없습니다. 상용전원 등 높은 전압을 다루는 회로에서 플로팅 상태의 포인트를 측정하기 위해서는 대형의 고전압 프로브가 필요합니다. 차동 전압 6,000V 이상, 대지 전압 2,000V 이상 사양의 제품이 시판되고 있습니다.

고전압 차동 프로브를 사용한 측정에서는 방전될 우려가 있으므로 두 핀 사이의 거리를 충분히 띄워야 합니다. 그 결과, 리드선의 임피던스에 의해 고주파 영역에서 링잉이 발생하여 진폭이 크게 변동하게 됩니다. 이를 방지하기 위해 두 개의 리드를 비틀어 사용하는 방법이 효과적입니다.

4. 공통 모드 노이즈

전기 회로 내의 노이즈는 크게 차동 모드 노이즈와 공통 모드 노이즈로 나뉩니다. 차동 모드 노이즈는 회로 내 도선을 통해 전도되는 노이즈입니다.

반면, 공통 모드 노이즈는 신호가 일부 대지나 케이스를 통해 되돌아오는 노이즈로, 입력 신호와 되돌아오는 신호가 동위상인 노이즈입니다. 커먼모드 노이즈는 노이즈가 전달되는 방식이 복잡하기 때문에 대책이 어려운 것으로 알려져 있습니다.

스위칭 전원 공급 장치의 작동 테스트에서 고전압 차동 프로브는 매우 효과적인 수단으로 사용됩니다. 스위칭 레귤레이터에서는 접지 전압이 수백 V까지 변동하는 공통 모드 노이즈가 발생합니다.

차동 프로브를 사용하면 접지 전압의 변동을 취소하고 관찰할 수 있지만, 실제로는 차동 출력에 접지 전압의 변동분이 약간 올라가는 것을 피할 수 없습니다. 이 변동의 영향을 줄이기 위해서는 CMRR(Common-Mode Rejection Ratio)이 우수한 프로브를 선택해야 합니다.

유압실린더란?

유압실린더는 에너지를 기계적 운동으로 변환하는 액추에이터의 일종으로, 직선 운동을 하는 기계입니다. 내부 오일의 양을 조절하여 압력을 변화시켜 피스톤의 운동을 제어합니다. 유압실린더는 단동형과 복동형이 있으며, 밸브의 수와 위치, 내부 형상에 따라 종류가 달라집니다. 유압실린더는 저소음으로 큰 출력을 낼 수 있어 자동차의 브레이크, 엘리베이터, 건설기계 등 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

유압실린더의 사용 용도

유압실린더는 작은 힘도 큰 힘으로 변형시킬 수 있기 때문에 많은 제품에 사용되고 있습니다. 가장 대표적으로 사용되는 제품은 자동차의 브레이크 시스템으로, 발로 누르는 작은 힘으로 자동차를 멈추게 하는 큰 힘을 만들어 낼 수 있습니다. 또한, 엘리베이터나 건설장비 등 큰 힘이 필요한 곳에 많이 탑재되어 사용의 폭이 넓다는 것을 알 수 있습니다. 선택 시에는 사용하는 압력, 크기, 스트로크 폭, 주기 등을 고려하여 선택해야 합니다.

유압 실린더의 원리

유압실린더에는 피스톤이 들어 있으며, 밸브를 통해 실린더 내에 오일을 주입하거나 실린더에서 오일을 흡입하여 피스톤을 움직이게 합니다. 밸브의 위치, 개수, 종류에 따라 유압 실린더의 작동 원리가 달라집니다.

단동형 유압실린더에는 밸브가 1개, 복동형 유압실린더에는 밸브가 2개가 달려 있으며, 작동유의 양을 변화시켜 실린더 내 압력을 변화시켜 피스톤의 움직임을 제어합니다. 아래쪽 밸브의 오일을 줄여 압력을 낮추거나, 반대쪽 밸브의 오일을 늘려 압력을 높여 피스톤을 밀어냅니다. 또한, 피스톤을 당길 때는 작동유 증감을 반대로 합니다. 단동형 유압실린더는 자중이나 스프링에 의해 피스톤을 되돌립니다.

유압 실린더의 종류

위에서 설명한 바와 같이 유압실린더에는 단동형과 복동형이 있습니다. 단동형에는 램형, 피스톤형, 양봉형, 단동 텔레스코픽형으로 나뉜다. 복동형에는 피스톤형, 양봉형, 더블 실린더형, 텔레스코픽형으로 나뉩니다.

유압 실린더를 선택할 때 먼저 필요한 추력, 공급 가능한 압력을 명확히 하여 적절한 수압 면적을 결정합니다. 실린더의 수압 면적을 늘리거나 공급 압력을 높이면 출력을 높일 수 있습니다. 또한, 유압실린더의 설정압력의 최대치인 ‘공칭압력’의 값에 따라 사용하는 것이 달라집니다. 대표적으로 7MPa용, 14MPa용 등이 있습니다. 실린더의 재질로 일반적으로 사용되는 것은 철제이지만, 스트로크 감지용 마그네틱 스위치를 장착하는 경우에는 스테인리스 스틸 실린더를 사용합니다.

유압 실린더의 사용법

유압 실린더에 사용되는 유압유는 석유계, 합성계, 수성형이 있습니다. 기본적으로 어느 유압유를 사용해도 무방하지만, 선정 시에는 각 유압 실린더의 사양을 확인하는 것이 바람직합니다. 또한, 유압유에 이물질이 혼입되면 정상적인 작동을 방해하는 요인이 되므로 오일은 필터를 통과하는 것이 좋습니다.

유압 실린더의 속도를 조절하고 싶다면 유압 회로에 유량 조절 밸브를 설치하여 실린더 내 오일의 유량을 제어합니다. 일반적으로 실린더에 들어가는 오일의 양을 조절합니다.

또한 유압 실린더를 작동시킬 때 실린더 내부의 공기를 빼내야 합니다. 공기가 실린더 내부에 혼입된 상태에서 가압하면 단열 압축에 의해 공기가 고온이 되어 씰이 소손될 수 있습니다.

적외선 열화상 카메라란?

적외선 열화상 카메라는 적외선의 양을 열에너지로 변환하여 온도 분포를 시각화할 수 있는 적외선 카메라입니다.

온도계는 기본적으로 점으로 온도를 측정하는 반면, 적외선 서모그래피는 면으로 온도를 측정할 수 있는 것이 특징입니다. 따라서 고속의 실시간 가시화도 가능합니다.

또한 물체에서 방출되는 적외선을 감지하기 때문에 비접촉으로 원거리에서 측정할 수 있다는 장점이 있습니다.

적외선 열화상 카메라의 사용 용도

적외선 열화상 카메라는 의료 및 산업 분야에서 널리 사용됩니다.
의료 분야에서는 피부 표면 온도를 측정하고 이를 바탕으로 혈류의 좋고 나쁨을 판단하는 목적으로 사용되기도 합니다. 최근에는 행사장 등에서 체온을 측정하는 용도로도 많이 사용되고 있습니다.

또한, 건축 분야에서 결함 부위 검출 등에 사용되기도 합니다. 예를 들어, 균열 등의 결함 부위에 물이 고여 주변보다 온도가 낮은 경우가 있습니다. 이를 적외선 열화상 카메라로 감지하면 건물의 노후화나 결함 부위를 확인할 수 있습니다.

적외선 열화상 카메라의 원리

적외선은 열을 발산하는 것에서 반드시 방출됩니다. 이때 방출되는 적외선 양은 온도의 제곱에 비례합니다. 따라서 적외선의 양을 카메라로 감지하면 적외선 소스의 온도를 역산적으로 구할 수 있습니다.

그러나 이것은 소위 흑체 복사와 같은 이상적인 적외선 방사체의 경우입니다. 실제로는 카메라 측정 시 손실과 이미지 센서의 양자 수율로 인한 오차가 있기 때문에 이를 보정해야 합니다.

적외선 열화상 카메라는 적외선을 빛으로 감지하는 방식과 열선으로 감지하는 방식이 있습니다.
빛으로 감지하는 경우는 일반 디지털 카메라와 비슷합니다. 다만, 적외선 영역에 민감하게 반응하는 센서를 사용합니다.
열선으로 검출하는 경우, 센서가 적외선 수광 시 온도 상승에 따른 저항값의 변화에서 이를 전류값의 변화로 검출합니다.

적외선 열화상 카메라의 기타 정보

1.적외선 열화상 카메라로 체온을 측정하는 방법

2019년 말 중국 우한시에서 처음 확인된 신종 코로나바이러스가 전 세계로 퍼져나갔다. 이 때, 감염 예방 대책으로 열화상 체온 측정이 중요한 역할을 했습니다. 기업, 매장, 공공시설, 행사장 출입구 등 모든 곳에서 체온 측정이 이루어지고 있습니다.

적외선 열화상 카메라는 열화상 픽셀당 총 수천 개의 온도 변화를 파악할 수 있습니다. 따라서 적외선 서모그래피 한 대만으로 수만 개의 스팟방사선 온도계를 동시에 측정하는 것과 같은 효과를 낼 수 있습니다. 정확도가 높아 검사 속도도 단축할 수 있습니다.

첨단 얼굴 인증과 관리 소프트웨어를 함께 사용해 고도의 출입 관리를 지원하는 AI 인증 단말기의 도입도 활발히 진행되고 있습니다.

AI 인증 단말기의 특징은 워크스루로 체온을 측정하고, 이상 체온을 발견하면 경보음으로 알려주는 것이 가능합니다. 체온 측정은 비접촉으로 0.4초 이내에 체온을 인식하고, 체온 감지 시 측정 정확도는 ±0.3도 정도입니다. 또한 인증 정확도는 30~50cm 거리에서 얼굴과 손바닥을 고속으로 인증할 수 있으며, 마스크를 착용한 상태에서도 가능합니다.

2. 적외선 열화상 카메라 앱

스마트폰에 장착할 수 있는 적외선 열화상 카메라와 전용 앱을 연동해 간편하게 열을 가시화할 수 있습니다.

안드로이드의 microUSB나 아이폰의 Lightning 어댑터로 장착합니다. 업무용 장비라는 이미지가 강한 적외선 열화상 카메라가 앱을 통해 일반 사용자도 쉽게 사용할 수 있게 되었습니다.

FLIR Systems에서는 무료 전용 앱 FLIR ONE(플리어 원)을 실행하여 열화상을 촬영할 수 있습니다. 특수 카메라로 읽어들인 장파 적외선 정보와 표준 카메라의 사진을 결합하여 기존 업무용 열화상 카메라보다 더 선명한 열화상 이미지를 촬영할 수 있습니다.

이 이중 카메라 구조로 ‘온도’라는 정보를 스마트폰 화면에서 확인할 수 있게 되었습니다.

열교환기란?

열교환기는 공기나 물과 같은 유체 사이에서 열을 이동시키는 기기입니다.

열교환기를 사용하는 대표적인 기기는 에어컨으로, 냉매와 공기 사이의 열교환을 통해 실내 온도를 조절하는 기계입니다. 다양한 구조가 개발되어 있으며, 열교환에 사용하는 유체에 따라 적절히 선택해야 합니다.

열교환기 사용 용도

열교환기는 가전제품부터 산업용까지 다양한 용도로 사용되고 있다. 다음은 열교환기 사용 용도의 일례입니다.

• 가정용 에어컨 등 공조기기 및 온수기
• 자동차 라디에이터
• 냉동식품 공장의 상업용 냉장고
• 공정계 공장의 가스 온도 관리
• 증기 터빈의 응축기 및 절탄기 등
• 컴퓨터의 CPU 냉각용

가정에서는 에어컨이나 냉장고에 열교환기가 사용됩니다. 실내 또는 창고 내의 열을 이동시켜 요구되는 온도를 유지합니다. 또한, 온수기나 바닥 난방에도 열교환기가 사용되는 경우가 있습니다.

산업 분야에서도 열교환기의 활용 사례는 무궁무진합니다. 산업용 용광로가 있는 공장 등에서는 공업용수나 해수를 사용하여 열교환기로 재킷을 냉각시키면서 사용합니다. 발전 플랜트 등 인프라 설비에서도 많이 사용되며, 증기 발전의 응축기도 열교환기의 일종입니다.

컴퓨터의 냉각에는 방열판과 같은 열교환기가 사용됩니다. 이는 다수의 방열판을 설치한 제품으로, 발열 매체에 직접 설치하여 외기 대기를 냉각 매체로 하는 장비입니다.

열교환기의 원리

열교환기는 배관과 핀으로 구성됩니다.

배관은 과열 또는 냉각할 매체를 흘려보내는 구조물입니다. 일반적으로 금속으로 제작되며, 스테인리스 스틸, 구리 등 용도에 따라 다양한 제품이 판매되고 있습니다. 열원이 되는 유체를 흐르게 하는 경우 열매배관, 냉각원이 되는 유체를 흐르게 하는 경우 냉매배관이라고 합니다.

핀은 열을 효율적으로 발산하기 위한 구조물입니다. 전열성 등이 우수한 알루미늄이 많이 사용됩니다. 배관 등에 대해 주름 모양으로 설치됩니다.

저온 유체와 고온 유체가 흐르는 방향에 따라 역류형과 병류형 두 가지로 나뉩니다. 서로 반대 방향으로 흐르면 역류형, 같은 방향으로 흐르면 병류형입니다. 일반적으로 역류형이 더 효율적으로 열교환이 가능한 것으로 알려져 있습니다.

열교환기의 종류

구조의 종류로는 다관식 열교환기, 판형 열교환기, 나선형 열교환기 등이 대표적이다. 이외에도 에어핀식, 핀튜브식, 코일식 등이 있습니다.

1. 다관식 열교환기

다관식 열교환기는 두꺼운 원통형 튜브와 그 원환 내부에 있는 얇은 다수의 원통형 튜브로 구성됩니다. 열교환하고자 하는 유체를 굵은 원환에 흘려보내고, 냉매나 냉각수 등을 가는 원관에 흘려보내 열교환을 합니다. 각각의 배관은 칸막이로 구분되어 있어 각 유체가 섞이지 않고 상호간에 열교환이 이루어집니다.

2. 판형 열교환기

특수 가공된 금속 전열판을 여러 장 겹쳐서 고온의 유체와 저온의 유체가 교대로 판을 사이에 두고 흐르는 열교환기입니다.

이 열교환기는 난류 효과를 쉽게 얻을 수 있어 높은 열교환율을 얻을 수 있다. 또한, 컴팩트한 디자인으로 설치 위치에서 문제가 생기지 않는다는 장점도 있습니다. 전열판을 겹겹이 쌓아 올리는 구조로 공정 요구사항에 따라 개수를 변경할 수 있습니다. 단, 유체의 점도가 높은 유체나 입자가 포함된 유체에서는 플레이트 간 막힘이 발생하여 사용이 어렵습니다.

3. 나선형 열교환기

두 종류의 유체가 섞이지 않는 소용돌이 모양의 유로에서 두 유체 간 열교환을 하는 열교환기입니다.

유로 내부는 단일 유로로 되어 있어 열교환기 벽에 물질이 부착되어도 벽면에서 벗겨낼 수 있습니다. 유로 폭이 짧아지고 유속이 증가하기 때문이다. 따라서 불순물이 함유된 유체의 열교환에 적합합니다.

4. 에어핀식 열교환기

튜브와 팬으로 구성된 열교환기입니다. 냉각 시 사용됩니다. 냉각하고자 하는 유체를 튜브에 흘려보내고, 팬의 힘으로 공기를 흘려보내어 냉각합니다.

5. 핀 튜브형 열교환기

튜브형 튜브에 핀(전열판)을 설치하여 전열 면적을 늘린 열교환기입니다. 에어컨의 열교환기에 사용됩니다.

6. 코일식 열교환기

전열 튜브를 코일 모양으로 만들고 외부를 원통 등으로 둘러싸는 열교환기입니다. 냉각 또는 가열 매체를 넣어 튜브 측과 열을 교환합니다.

비접촉식 온도 센서란?

비접촉식 온도 센서는 측정 대상에 직접 부착하지 않고도 온도를 감지할 수 있는 센서입니다.

물체가 방출하는 적외선이나 중성자 입사 시 산란 등을 이용합니다. 시중에 나와 있는 비접촉식 온도 센서는 대부분 적외선을 이용한 센서입니다. 감지 소자를 이용해 적외선을 감지하고, 방사율을 이용해 측정 대상의 온도를 계산합니다. 방사율은 물체마다 정해져 있는 표면 온도에 대한 적외선량을 의미하며, 비접촉식 온도센서 사용 시 필요합니다.

비접촉식 센서는 측정할 수 있는 범위와 거리가 정해져 있으며, 측정할 수 있는 범위를 스팟 직경이라고 합니다. 측정하는 물체나 사람보다 스팟 직경이 작을수록 안정적으로 온도를 측정할 수 있습니다. 또한, 고온의 물체를 측정하는 경우에는 비접촉식 온도센서 자체가 가열되어 파손되는 것을 방지하기 위해 냉각을 하는 등의 고안이 필요합니다.

비접촉식 온도 센서의 사용 용도

비접촉식 온도센서는 일상생활에서 산업용으로까지 다양하게 사용되고 있다. 다음은 비접촉식 온도 센서의 사용 용도의 일례입니다.

• 식품 공장에서 베이킹 공정의 식품 온도 측정
• 산업용 제품 도장 후 건조 정도 측정을 위한 온도 측정
• 선반 내 제품 온도 분포 측정
• 체온 측정

접촉식 온도 센서로 측정하기 어려운 상황이나 측정할 수 없는 측정 대상에 사용됩니다. 구체적으로 이동하거나 회전하는 물체에 사용합니다.

또한 체온 측정에도 활용됩니다. 음식점이나 사무실 출근 시 등 다양한 상황에서 활용되고 있습니다. 옆으로 끼우는 접촉식 체온계에 비해 온도 측정이 빠르다는 점과 사용 후 매번 소독할 필요가 없어 위생적이라는 장점이 있습니다.

반면, 적외선을 이용하기 때문에 환경 온도나 햇빛 등 외부 환경의 영향을 많이 받습니다. 또한, 접촉식에 비해 정확도가 떨어집니다 실제로 비접촉식 센서를 활용할 장소를 고려하면서 온도 산출 방법의 조정, 환경 정비 등의 고안이 필요합니다.

비접촉식 온도 센서의 원리

적외선을 이용한 비접촉식 온도센서는 집광렌즈, 써모파일, 증폭 증폭기, 연산장치로 구성되어 있다. 다음과 같은 순서로 온도를 측정합니다.

1. 적외선 집광

적외선은 0.7~1,000μm의 보이지 않는 빛입니다. 이 주파수 범위에서 0.7㎛~20㎛의 주파수만이 실용적인 온도 측정에 사용됩니다.

이를 적외선 집광 렌즈를 사용하여 집광합니다. 써모파일이 감지할 수 있는 파장대의 적외선을 집광함으로써 측정 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

2. 전기 신호로 변환

써모파일을 이용하여 적외선을 전기 신호로 변환하여 출력합니다. 적외선에 의해 가열된 온도에 따라 전기 신호를 출력하는 적외선 감지 소자가 써모파일입니다.

써모파일 내에는 여러 개의 열전대가 온접점이 중앙을 향하도록 직렬로 연결되어 있고, 그 온접점이 향하는 중앙에는 적외선 흡수막이 설치됩니다. 렌즈에 모아진 빛은 온접점 부분에만 닿기 때문에 바깥쪽에 있는 냉접점 측과 온도차가 발생합니다. 이로 인해 제벡 효과에 의해 전압차가 발생하여 온도 측정이 가능한 구조입니다.

3. 전기 신호의 증폭

증폭 앰프를 사용하여 써모파일에서 발산되는 전기 신호를 증폭합니다. 증폭을 통해 보다 정밀한 검출이 가능합니다.

4. 방사율로부터 온도 산출

측정 대상의 온도를 계산하기 위해 보정을 실시합니다. 보정에는 방사율을 사용합니다. 방사율은 물체마다 일정한 값을 가지며, 물체의 표면 온도에 대한 적외선 방출량의 비율입니다.

써모파일이 변환한 전기 신호에서 감지한 적외선의 양과 미리 측정해 둔 측정 대상의 방사율을 이용하여 계산함으로써 측정 대상의 온도를 산출합니다.

비접촉식 온도 센서의 종류

비접촉식 온도센서는 크게 휴대용과 설치형으로 구분됩니다.

1. 휴대형

사람이 손에 들고 측정합니다. 전원이 필요 없기 때문에 간편하게 휴대할 수 있습니다. 가볍고 소형이며, 대략 수천~수만 원 정도의 저렴한 제품이 많습니다.

2. 설치형

측정 대상이 기기 앞을 지나가면 사람을 거치지 않고 자동으로 온도를 측정할 수 있습니다. 열화상 카메라 등을 결합한 제품이 많으며, 대략 수십만~수백만원 등 고가의 제품이 많습니다. 측정을 위해 기기를 만질 필요가 없으며, 기기에 따라 0.5~1.5m 정도 떨어진 곳에서도 측정이 가능합니다.

가스켓이란?

가스켓(영어: Gasket)은 기기나 구조물, 배관 등에서 내부의 유체 등이 유출되지 않도록 기밀성, 밀폐성을 유지하여 밀봉하기 위한 부품 및 재료입니다.

일반적으로 밀봉하는 목적으로 개스킷과 패킹이 있으며, 개스킷은 주로 ‘움직이지 않는’, ‘움직이지 않는’ 부분에 사용합니다. 반면 패킹은 주로 ‘움직이는’, ‘움직이는’ 부분에 사용됩니다.

가스켓의 사용 용도

그림 1. 가스켓 사용 예시 (1)

가스켓의 사용 용도는 배관용 플랜지나 기계 부품의 접합부, 커버 등 평평한 부분의 틈새를 메우고 밀봉하기 위해 사용됩니다. 밀폐성을 유지하고 밀봉하여 내부 유체의 누출을 방지하는 것이 주된 이유이지만, 접합면의 틈새를 통해 이물질이 혼입되는 것을 방지하는 목적도 있습니다.

그림 2. 가스켓 사용 예시 (2)

일반적으로 가스켓은 접합면 사이에 끼워넣고 나사나 볼트로 조여 그 면압에 의해 밀폐성을 높여 사용합니다.

가스켓의 원리

가스켓은 배관용 플랜지나 기계 부품의 접합부 사이에 끼워져 나사나 볼트로 접합부를 조여 일정한 두께와 모양으로 압축되어 그 면압에 의해 기밀성을 발휘합니다. 따라서 개스킷의 적절한 조임 방법과 조임력은 재질, 두께, 형상, 구조 및 재질 등에 따라 달라집니다다.

특히 배관 플랜지용이나 압력용기 플랜지부의 개스킷은 아래 규격에 따라 조임방법과 관리방법이 규정되어 있습니다. 이러한 규격과 각 제조사의 적정 체결면 압력 등을 참고하여 최적의 체결 관리를 해야 합니다.

• 일본공업규격 JIS B2251:2008 플랜지 이음쇠 체결 방법
• 일본공업규격 JIS B8265:2010 압력용기의 구조 일반사항
• 석유학회 규격 JPI-8R-15-2008 플랜지-볼트 체결 관리
• ASME ASME PCC-1-2013 Guidelines for Pressure Boundary Bolted Flange Joint Assembly

일반적으로 플랜지에 사용하는 경우 유체를 밀봉하기 위해 필요한 체결력은 JIS B8625에 규정된 Wm1: 사용 상태에서의 볼트 하중(체결력), Wm2: 개스킷 체결 시 볼트 하중(체결력)을 사용합니다.

액상 가스켓은 접합면에 도포하고 조이면 균일하게 경화되어 끈적끈적한 박막 상태가 되어 밀폐성을 발휘합니다.

가스켓의 종류

가스켓의 종류는 재질, 형상 및 구조에 따라 다양한 종류가 있습니다. 주요 종류는 아래 표를 참고하시기 바랍니다.

그림 3. 가스켓의 종류

1. 비금속 가스켓

조인트 시트 가스켓
조인트 시트 가스켓은 유리섬유 소재에 고무나 충전재를 첨가하여 압연, 가황하여 시트 형태로 만든 개스킷입니다. 시트형 소재에서 배관용 플랜지나 기계 부품의 접합면 치수나 모양에 맞게 펀칭 가공 또는 절단하여 사용합니다. 치수의 자유도가 높고, 고온, 저온에서 고압, 고압용, 내유성, 내열성이 우수하고 범용성이 높아 다양한 종류가 있어 폭넓게 사용되고 있습니다.

고무-합성고무 시트 가스켓
고무-합성 고무 시트 가스켓은 천연 고무, 니트릴 고무, 실리콘 고무 등의 시트형 개스킷입니다. 필요한 치수와 모양에 맞게 펀칭 가공 또는 절단하여 사용합니다. 비교적 저압, 저온용 유체의 경우에 사용됩니다.

불소수지 PTFE 시트 가스켓
불소수지 PTFE를 압축 성형한 시트형 가스켓입니다. 무기 충진제나 탄소계 충진제를 첨가하여 내열성, 내약품성, 내산성, 내알칼리성을 높인 제품도 있습니다. 부식성이 강한 약품이나 식품용 배관의 플랜지, 장치 등에 사용됩니다.

팽창 흑연 가스켓
흑연을 약품 처리하여 고온에서 가열 팽창시켜 시트 형태로 성형한 가스켓입니다. 필요한 치수와 모양에 맞게 펀칭 가공 및 절단하여 사용합니다. 시트만으로는 강도가 낮기 때문에 강도를 높이기 위해 얇은 스테인리스 강판을 끼우거나 덧대어 보강한 제품도 있습니다.

내열성, 내약품성이 우수하여 일반 배관의 플랜지, 장치 등에 사용됩니다. 또한 침투성이 높은 유체, 극저온 LNG 및 액체 질소용 배관 플랜지 등에도 사용되고 있습니다.

헬러 가스켓
헬룰 가스켓은 위생 배관용 헬룰 플랜지에 적합한 표준 가스켓입니다. 재질은 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM), 불소수지(PTFE), 실리콘 고무 등이 있습니다. 식품 및 의약-화학약품용 배관의 플랜지, 장치 등에 사용됩니다.

2. 반금속 가스켓

그림 4. 세미메탈릭 가스켓

권선형 가스켓
V자형 가스켓은 V자형 단면에 성형한 철 또는 스테인리스 스틸 박판 후프와 같은 모양의 팽창흑연, 불소수지 PTFE, 비석면 종이 등의 완충재를 교대로 감싼 가스켓입니다.

후프와 필러로 구성된 상태가 기본 형태입니다. 기본형 외에 플랜지 접합면의 적절한 위치 설정을 위한 외륜형, 조임력에 의한 변형 감소를 위한 내륜형이 있습니다. 고온, 고압의 증기, 열매유 등의 유체 배관용 플랜지에 사용됩니다.

메탈 자켓 가스켓
메탈 자켓 가스켓은 내열성이 높은 심재(쿠션재)를 얇은 탄소강, 스테인리스강, 구리 또는 모넬(니켈-구리 합금) 판을 피복 금속으로 감싼 개스킷입니다. 고온, 고압, 내산, 내알칼리성 배관용 플랜지와 열교환기, 압력용기 등 기기 접합부에 사용됩니다.

그림 5. 비금속 가스켓, 금속 가스켓, 액상 가스켓

3. 금속 가스켓

금속 가스켓
금속 가스켓은 얇은 연강이나 스테인리스 강판을 골판지 단면으로 구부려 링 모양으로 가공한 ‘금속 골판지 가스켓’, 연강이나 스테인리스 강판의 단판 링 모양의 ‘금속 평판 개스킷’, 평판 뒷면에 원형의 V자형 홈을 가공한 ‘톱니형 개스킷’이 있다. 엔진의 실린더 블록과 실린더 헤드 접합면이나 고온, 고압의 배관용 플랜지 등에 사용됩니다.

링 조인트 가스켓
링 조인트 가스켓은 단조된 금속을 링 모양으로 가공하여 플랜지 접합면의 링 홈에 끼워 넣어 사용하는 가스켓입니다. 링의 단면은 타원형 타원형, 8각형 팔각형, 6각형 다이아몬드 링, 3각형 델타 링, 원형 원형 등이 있습니다.

재질은 연강, 스테인리스강, 모넬(니켈동합금), 티타늄, 알루미늄 등이 있다. 고온, 고압의 증기, 가스, 오일의 배관용 플랜지, 압력 용기 등 기기 접합부에 사용됩니다.

4. 액체 가스켓

액상 가스켓은 빗물 배수의 염화비닐 파이프, 엔진의 접합부 등 다양한 곳에 사용됩니다. 소량의 도포량으로도 효과적이기 때문에 비용이 저렴하고, 접합면과의 친화력이 좋아 낮은 조임면 압력으로 비교적 낮은 가공 정밀도에서도 높은 밀폐성을 가지며, 증압이 필요 없어 작업 효율이 높다는 특징이 있습니다.

유기용제(변성 알키드계, 섬유소 에스테르계, 합성고무계), 무용제(페놀계, 변성 에스테르계, 실리콘계, 아크릴계), 수성 타입(수성 아크릴계) 등의 타입이 있습니다.

페라이트 자석이란?

페라이트 자석은 산화철을 주성분으로 코발트, 니켈, 망간을 섞어 만든 자석입니다. 분자식은 MFe2O4(M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Cu, Mg, Zn, Cd 등)로 표시됩니다.

복합금속 M은 2가 양이온이 주류를 이루며, M = Fe인 Fe3O4는 검은색으로 자철광이라고 불리는 유명한 원료이다. 그 외에도 복합금속 M이 1, 3, 4가 양이온인 경우에도 페라이트라는 화합물이 존재합니다.

제조방법은 분말 형태의 페라이트를 압착하여 고온에서 구워내는 방식입니다. 세라믹의 일종이기도 합니다. 산화철 Fe2O4에서 합성할 수 있기 때문에 저렴하게 구할 수 있습니다.

특징은 어떤 형태로든 쉽게 성형할 수 있어 가공이 용이하고, 화학적으로 안정적이기 때문에 녹이나 화학약품 등에 의한 부식에 강하다는 점입니다.

페라이트 자석의 사용 용도

페라이트 자석은 하드 페라이트와 소프트 페라이트 두 종류로 용도가 나뉩니다.

1. 하드 페라이트

하드 페라이트는 강한 자석과 붙으면(강한 자기장을 가하면) 영구자석이 되는 페라이트 자석입니다. 일상생활에서 흔히 볼 수 있는 자석의 대부분을 차지하며, U자형 자석이 대표적입니다.

이외에도 소형 모터, 스피커, 헤드폰, 카세트테이프 등에 사용됩니다.

2. 소프트 페라이트

소프트 페라이트는 자기장에 닿으면 자석이 되고, 자기장에서 멀어지면 자성이 없어져 자석이 아닌 페라이트 자석입니다. 자심(磁心)으로 많이 사용되며, 변압기나 코일에 적용하기에 적합합니다.

대표적인 예로는 라디오, TV, 게임기, 자동차, 컴퓨터, 전자렌지, 청소기, 냉장고 등에 사용됩니다.

페라이트 자석의 원리

페라이트 자석의 자기적 특성은 하드 페라이트와 소프트 페라이트에 따라 다릅니다. 먼저 자기 특성에 대해 설명하겠습니다. 그림 1은 각각의 자성의 스핀 상태를 보여줍니다.

1. 자기 특성

강자성체: 자기장을 가하지 않아도 자기 모멘트(자석의 강도와 방향을 나타내는 벡터량)의 방향이 일치하는 물질을 강자성체라고 합니다.
페리자성체: 인접한 원자의 자기모멘트가 서로 반대 방향이지만 크기가 달라서 물질 전체가 자성을 띠는 물질을 페리자성체라고 합니다. 페라이트 자석은 모두 페리자성체입니다.

상자성체: 자기장이 없을 때는 자기모멘트가 여러 방향으로 향하고 있지만, 자기장을 가하면 자기모멘트의 방향이 같아지는 물질을 상자성체라고 합니다.

각 페라이트 자석의 종류와 특성은 그림 2와 같습니다. 포화자화는 자기장을 강화해도 물질의 자화가 증가하지 않는 최대 자화를 말합니다. 또한 퀴리 온도는 강자성에서 상자성으로 변화하는 온도를 말합니다.

2. 하드 페라이트

하드 페라이트는 강자성체이자 영구 자석입니다. 경질 페라이트는 분자의 자극 방향에 따라 등방성 자석과 이방성 자석의 두 가지로 나눌 수 있습니다.

등방성 자석: 자기 모멘트가 다양한 방향으로 향하고 있습니다. 자성의 배향이 서로 다른 방향이기 때문에 어느 방향에서나 착자할 수 있지만 자력은 약합니다.

이방성 자석: 분자의 자기모멘트의 방향이 일정하기 때문에 방향성은 있지만 강한 자력을 제공할 수 있습니다. 소결할 때 자기장을 가하여 각 페라이트 분자의 자극을 정렬시켜 제조합니다.

3. 소프트 페라이트

소프트 페라이트는 외부에서 자기장을 가하는 동안만 자력을 가집니다. 하드 페라이트에 비해 자기장은 작지만 광범위한 주파수 영역에서 우수한 자기 특성을 가지고 있습니다.

예를 들어, 결정구조가 스피넬형인 것은 넓은 주파수 범위에서 투자율(물질이 자화되는 정도)이 높은 특성을 가지고 있습니다. 가넷형은 마이크로파 주파수 대역에서 단결정이 잘 깨지지 않는 특성이 있습니다.

알니코 자석과의 비교

알니코 자석은 철에 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등의 첨가 원소를 첨가하여 주조법이나 분말 소결로 제조되는 자석입니다.

알니코 자석의 특징은 큐리 온도(영구자석이 되지 않는 온도)가 860℃로 매우 높아 고온 환경에서도 사용할 수 있다는 점입니다. 상온에서 400℃ 정도까지의 온도라면 상온으로 돌아왔을 때 거의 원래의 자력으로 회복할 수 있습니다. 또한 주조로 제조된 것은 기계적 강도도 우수합니다.

알니코 자석의 용도는 전동기, 센서, 스피커 유닛이나 일렉트릭 기타의 마그네틱 픽업 등이 있습니다.

페라이트 자석과의 차이점

페라이트 자석은 산화철이 주성분인 반면, 알니코 자석은 철을 주성분으로 알루미늄, 니켈, 코발트를 첨가합니다. 알니코 자석의 자력 유지력은 작고 감자되기 쉽습니다.

자력 유지력이 작고 감자되기 쉬우며, 자극 사이가 길어야 하기 때문에 긴 길이의 형상을 가져야 하는 한계가 있습니다. 또한 원료인 코발트 공급이 불안정하고 비싸기 때문에 페라이트 자석이 더 저렴합니다.

사마륨 코발트 자석과의 비교

사마륨코발트 자석은 사마륨(Sm)과 코발트(Co)로 구성된 희토류 자석입니다. 조성비에 따라 SmCo5(1-5계)와 Sm2Co17(2-17계) 두 가지로 나뉘며, 현재는 사마륨 함량이 적은 1-5계가 널리 사용되고 있습니다.

사마륨 코발트 자석의 특징은 퀴리 온도가 최고 800℃ 정도로 높다는 점입니다. 내식성이 뛰어나기 때문에 표면처리 없이 그대로 사용할 수 있고, 형상 선택성이 높은 것도 특징입니다. 자기 특성은 페라이트 자석보다 높으며, 네오디뮴 자석에 이어 두 번째로 높습니다.

페라이트 자석과의 차이점

350℃ 정도의 환경까지 사용할 수 있어 공간 절약형 고온 환경에서 페라이트 자석보다 높은 자력이 요구되는 경우에 사용됩니다. 반면 강도가 낮기 때문에 깨지거나 부서지기 쉽다는 단점이 있습니다. 원료인 사마륨과 코발트는 모두 희소하기 때문에 페라이트 자석에 비해 매우 비쌉니다.

네오디뮴 자석과의 비교

네오디뮴 자석은 네오디뮴(Nd), 철(Fe), 붕소(B)를 주성분으로 하는 자석입니다. 네오디뮴 자석의 특징은 산화되기 쉽고 열 의존성이 높다는 것입니다.

산화되기 쉽기 때문에 표면을 니켈 도금 처리한 후 사용한다. 일반적으로 80℃ 이하에서 사용된다. 강도가 비교적 높기 때문에 깨지거나 부서지지 않는 것도 특징입니다.

페라이트 자석과의 차이점

페라이트 자석에 비해 자기 특성이 매우 높아 자력 유지력이 약 4배, 최대 에너지 곱이 10배에 달합니다. 페라이트 자석보다 비싸지만 사마륨 코발트 자석에 비해 저렴합니다.

컴프레서란?

압축기(영어: compressor)는 가스를 로터의 회전 운동이나 피스톤의 왕복 운동으로 압축하여 내보내는 기계입니다.

압축하는 기체로는 공기를 대표적으로 수소, 냉매 등이 있습니다. 공기를 압축하는 방법은 여러 가지가 개발되어 있으며, 압축하는 압력과 유량 등을 고려하여 선택합니다. 압축 압력이 초고압이 될 경우 위험성이 매우 높아지기 때문에 안전에 대한 충분한 고려가 중요합니다.

컴프레서의 사용 용도

컴프레서는 가전제품부터 산업기기까지 폭넓게 사용되고 있습니다. 다음은 사용 용도의 일례입니다.

• 토목 공사 현장 및 도장
• 수처리 플랜트의 계장 공기 제조
• 석재 절삭 공구 및 공압 드릴 등의 공사 기구
• 에어컨 등의 공조기기
• 세차 장비
• 타이어 공기 주입기

전력이 저렴한 시간대에 압축기로 공기를 저장해 두었다가 비싼 시간대에 사용하면 전기료 절감에도 기여합니다.

압축기의 원리

압축기는 크게 ‘터보식’과 ‘용적식’으로 구분할 수 있습니다.

1. 터보식 압축기

터보식은 공기에 운동 에너지를 주어 압축하는 방식입니다. 다시 원심식과 축류식으로 나뉩니다.

원심식 압축기
원심식은 가스를 임펠러에 의해 원심 방향으로 흐르게 하여 압축하는 방식입니다. 대형화에 적합한 반면, 고압 압축에는 적합하지 않습니다.

축류식 압축기
축류식은 회전 날개에 의해 공기를 축 방향으로 흐르게 하여 압축하는 방식입니다. 단계적으로 압축함으로써 고압 압축에도 대응할 수 있고, 대형화에도 적합합니다. 제트 엔진에도 활용되고 있습니다.

2. 용적식 압축기

용적식은 부피의 변화에 따라 압축하는 방식입니다. 다시 왕복식과 회전식으로 나뉩니다.

왕복식 압축기
왕복식은 피스톤의 왕복 운동으로 가스를 압축합니다. 압축된 가스가 탱크 내압보다 높아지면 체크밸브가 열리면서 탱크로 이송하여 가스를 압축하는 방식입니다.

회전식 압축기
회전식은 왕복식 피스톤 운동 부분이 스크류 등의 회전 운동으로 대체된 구조입니다. 왕복식에 비해 소음이 적은 것이 특징입니다.

컴프레서의 기타 정보

1. 컴프레서 사용법

압축기는 공기를 압축하기 위해 사용되는 경우가 많습니다. 또한, 건설 현장 등에서는 에어 컴프레서의 압축공기로 자동 공구를 구동하는 경우가 있습니다. 이 자동 공구를 에어툴이라고 합니다. 장착하는 에어툴에 따라 여러 작업을 공기로 자동화할 수 있습니다.

일반적으로 최신 컴프레서는 자동으로 압력을 제어해 주는데, 그 절차는 다음과 같습니다.

• 컴프레서 전원을 켜기 전에 에어툴을 설치한다.
• 전원을 켠다. 압축공기가 없으면 압축기가 작동하여 압축공기를 만들기 시작한다.
• 탱크 내압이 규정된 압력까지 상승하면 압축기가 자동 정지하거나 무부하로 작동한다.
• 공기 공구를 사용하여 각종 작업을 수행한다.
• 일정량의 공기가 소모되면 탱크 내압이 낮아져 압축기가 재시작 또는 재부하 작동을 한다.

2. 압축기 오일

압축기는 공기나 공정 가스를 압축하여 송풍하는 장비입니다. 압축을 위한 피스톤과 스크류는 금속으로 만들어져 있기 때문에 금속 접촉에 의한 마모 방지와 가스 누출 방지를 위해 압축기 오일(윤활유)이 사용된다. 압축기의 종류에 따라 오일을 선택해야 합니다.

동력기계에 사용되는 오일은 용도에 따라 점도 ISO VG라는 국제 규격이 정해져 있으며, 이 값의 크고 작음이 점도의 높낮이를 나타냅니다. 왕복동용 컴프레서 오일은 VG68 정도로 다소 점도가 높은 것을 사용합니다.

반면 스크류식은 로터에 가해지는 부하를 줄이기 위해 저점도 오일을 선택합니다. 오일은 크게 광유와 화학합성유 두 가지로 나뉩니다. 화학 합성유는 광유에 비해 오일이 잘 분해되지 않기 때문에 많은 압축기에 사용됩니다. 또한, 압축기 오일은 압축 시 고온 부하, 고온 산화성 및 공기 중의 미세한 입자로 인한 슬러지에 대한 저항성이 우수해야 합니다.

펄스 발생기란?

펄스 발생기(제너레이터)는 빠르게 발생 및 수렴하는 펄스라는 전기 신호를 발생시키는 기기입니다.

펄스 발생기는 펄스의 주파수, 펄스 폭, 전압 레벨의 높낮이, 발생 타이밍의 지연을 조절할 수 있습니다. 펄스 발생기에는 펄스 지연 발생기, 버스트 발생기, 게이트 발생기 등이 있으며, 용도에 따라 구분하여 사용합니다.

펄스 발생기의 사용 용도

펄스 발생기는 산업용부터 민생용품까지 다양하게 사용됩니다.
우리에게 친숙한 제품으로는 의료용 심박조율기, 자동차 엔진 등이 있습니다. 이러한 용도에는 펄스 발생기의 고속으로 전기 신호의 펄스를 입력할 수 있는 특성이 활용되고 있습니다.
그 외에는 스트로브 제어, 고속 이동체 관찰 등에 활용됩니다.

또한, 반도체 레이저(LD)의 전원으로 사용하는 것도 일반적입니다. 반도체 레이저는 임계치를 초과하는 전기가 입력되면 발광합니다. 레이저 빛을 펄스 발광시키는 경우, 펄스 발생기가 필요합니다. 펄스 발광한 레이저(펄스 레이저)는 주로 레이저 가공이나 신호 전달에 사용됩니다.

펄스 발생기의 원리

펄스 발생기에서 펄스를 발생시키기 위해서는 상용 교류 전류를 트랜지스터 등을 통해 직류 전류로 변환해야 합니다. 또한, 직류 전류는 커패시터 등의 축전 소자에 의해 고압화됩니다.

고전압 전류에서 펄스 전류를 발생시키는 방법은 집중 상수 회로를 이용하는 방법이 일반적입니다. 집중 상수 회로에서는 갭 스위치를 이용합니다. 갭 스위치에서는 임계치까지 커패시터에 전하를 축적시키고, 임계치가 되면 전하를 방출시킵니다. 이를 반복하면 펄스가 발생하게 됩니다.

펄스 발생기의 종류

펄스 발생기는 용도와 기능에 따라 여러 종류가 있습니다. 따라서 용도에 따라 적합한 것을 선택해야 합니다. 주로 사용되는 펄스 발생기는 펄스 지연 발생기, 버스트 발생기, 게이트 발생기 등 3가지 종류가 있습니다.

1. 펄스 지연 발생기

펄스 발진에 시간적 지연을 걸 수 있습니다. 또한, 수광측 장비의 타이밍을 레이저 발진에 맞출 수 있습니다.

2. 버스트 발생기

게이트의 유효/무효 판단 기준은 버스트 트리거가 됩니다. 따라서 레퍼런스 신호의 입력 유무와 관계없이 버스트 트리거가 발생기에 입력되지 않으면 펄스 출력이 되지 않습니다. 무선 단말기의 평가 등에 많이 사용됩니다.

3. 게이트 발생기

게이트 트리거로 출력 펄스를 제어할 수 있는 펄스 발생기입니다. 게이트 트리거 입력 중에 레퍼런스 신호가 입력되면 펄스를 출력합니다. 버스트 트리거의 경우 한 번 입력된 이후의 레퍼런스 신호를 모두 수신하지만, 게이트 제너레이터는 게이트 트리거가 비활성화되어 있으면 레퍼런스 신호를 받지 않습니다.

펄스 발생기 기타 정보

펄스 발생기 가격

펄스 발생기는 고가이기 때문에 일단 구매하면 고정 자산이 됩니다. 게다가 가공 기계에 내장되어 있는 경우를 제외하고는 사용 용도가 일시적인 경우가 많습니다. 따라서 임대나 리스로 조달하는 경우가 많습니다.
가격은 성능에 따라 40,000~800,000엔(월) 정도입니다. 영국 대형 메이커의 고성능 펄스 발생기는 구매 시 1,000,000엔~5,000,000엔에 달하는 제품도 있습니다.

AC 축류팬이란?

AC 축류팬(영어: AC axial-flow fan)은 교류전원을 사용하는 기기 냉각용 축류형 송풍기입니다.

장비 내부에서 발생한 열을 외부로 배출하거나, 반대로 장비 외부의 환경 열을 내부로 급기하는 목적으로 사용됩니다. 장비 내부의 온도를 제어하는 것이 주된 역할입니다.

장비를 가동하거나 구동시키면서 발열하는 전자부품의 열처리를 방치하면 장비 내 전자부품은 최악의 경우 고장이 나거나 파손될 수 있습니다. 이 기기 내부에서 발생하는 열을 급기 및 배기하기 위해 AC 축류팬이 사용됩니다.

AC 축류팬의 사용 용도

AC 축류팬의 주요 사용 용도는 제어반 및 계측기기, OA기기, 통신기기, 전원장치, 의료 및 이화학기기, 유희기기, 산업기기 등입니다. 또한 자판기, 냉장 쇼케이스 등 기기 내 콘덴서, IC 전자부품 등의 환기 및 냉각용으로도 사용됩니다. 모두 장기적으로 장비를 사용하는 것이 목적입니다.

AC 축류 팬의 원리

일반적인 AC 축류 팬은 교류 전원으로 구동되는 모터에 날개 모양의 수지 또는 금속 냉각팬이 장착된 구성입니다. 팬의 앞쪽에서 공기를 흡입하고 뒤쪽으로 배기하여 장비 내부를 냉각시킵니다. 반대로 팬 뒤쪽에서 흡입하고 앞으로 배기하는 것도 있습니다.

축류팬은 팬을 이용해 바람을 보내는 방향이 축 방향인 팬으로, 터보팬 중 가장 효율이 높아 발열체 냉각 용도로 널리 사용되고 있습니다. 저항물에 의한 풍량의 증감이 비교적 적은 것이 축류팬의 특징이다. 축류 팬을 장비에 장착할 때, 팬의 작동 지점을 최대 풍량 쪽으로 설정하면 장비의 소음과 전력을 낮출 수 있습니다.

팬의 성능은 냉각 대상의 발열량에 대한 필요 풍량이 가장 중요합니다. 다양한 환경에서 팬에 의한 냉각에 대응하기 위해 팬의 병렬 운전이나 직렬 운전, 대형 타입이나 이중 반전 팬 등을 사용하여 필요 풍량을 확보하는 경우도 있습니다.

AC 축류 팬 선택 방법

AC 축류 팬을 선정할 때는 먼저 장비 내부의 발열량 W를 추정합니다. 발열량은 기기의 소비전력을 열량으로 환산하여 계산할 수 있습니다. 그리고 장치 내 허용 온도 상승치 ΔT를 기기의 허용 온도와 팬의 흡입 최고 온도와의 차이로 결정합니다. 다음으로 허용 온도 상승치 ΔT를 만족시키기 위한 필요 풍량 Q를 계산합니다.

또한 장치 내 통풍 저항 또는 과거 데이터를 통해 시스템 저항을 추정합니다. 마지막으로 축류 팬의 압력 P-풍량 Q 특성을 사용하여 팬을 선정하는 순서로 진행됩니다. 통풍 저항을 추정하기 어려운 경우, 최대 풍량이 필요 풍량의 1.3~2배가 되도록 팬을 선정합니다.

한편, 팬을 사용하면 냉각 대상 기기 내부에 먼지 등이 장기간 유입되어 전자부품의 고장이나 파손을 유발할 수 있습니다. 이 경우, 팬 앞쪽의 흡기 쪽에 필터를 설치하여 장비 내부로 먼지나 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있습니다. 이 통기 저항을 추가해야 합니다.

AC 축류 팬의 기타 정보

1. AC 팬 모터

AC 팬 모터는 교류 전압으로 구동되는 모터로, AC 팬 모터는 고정자와 회전자로 구성되며, 고정자에 전류를 흘릴 때 발생하는 자기장의 변화로 회전자에 와전류가 발생하여 동력을 생성합니다.

AC 팬 모터에는 단상 및 3상 교류 전원이 있는 두 가지 유형의 AC 팬 모터가 있으며, AC 모터는 일반적으로 단상만으로는 작동하지 않습니다. 따라서 단상 AC 팬 모터는 위상을 진각시키기 위해 커패시터가 내장된 것 또는 구획이라는 구조가 사용됩니다. 또한, 3상 전원의 모터는 3종류의 위상이 존재하기 때문에 전원을 그대로 인가하면 움직이며, 유도 모터라고도 합니다.

회전 속도 제어가 가능한 DC 팬 모터와 달리 교류 전원의 주파수에 따라 날개 회전 속도가 고정되는 것이 일반적이다. 교류를 직류로 변환하는 기능을 가진 특수 ACDC 팬 모터도 있습니다.

2. AC 축류 팬과 DC 축류 팬의 차이점

AC 축류 팬과 DC 축류 팬의 차이점은 팬 모터의 구동 전원이며, DC 축류 팬은 DC 전원 공급 장치로 구동되는 팬입니다. 반면 AC 축류 팬은 교류 전원으로 구동되는 팬을 말합니다.

교류 전원의 주파수에 따라 팬의 회전 속도가 일정하게 유지되는 반면, DC 축류 팬은 모터의 회로에 따라 회전 속도를 변경할 수 있습니다.